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20 mai 2017 6 20 /05 /mai /2017 19:44

Géopolitique des énergies renouvelables.

20 Mai 2017
La mobilisation énergétique tous azimuts, à laquelle nous sommes vivement priés de nous associer, avait à l’origine une triple motivation:
D’une part, faire face à la pénurie d’énergie fossile dont la survenue était annoncée pour la fin du présent siècle, voir même avant pour le pétrole.
D’autre part, lutter contre le réchauffement climatique causé par les émissions de CO2 liées à la combustion de ces mêmes énergies fossiles.
Enfin, profiter de cet aggiornamento pour acquérir un haut niveau d’indépendance énergétique.
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La réalisation de ces objectifs impliquait logiquement deux actions:
D’une part développer les technologies permettant de remplacer les sources fossiles d’énergie par d’autres sources, à caractère évidemment renouvelable, décarbonées ou à carbone recyclable.
D’autre part se donner les moyens d’avoir le contrôle de la production d’énergie à partir de ces sources, sous peine d’avoir à renoncer à cette indépendance énergétique tant convoitée.
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Le premier volet peut être considéré comme abouti. Les technologies pour obtenir de l’énergie sans faire appel à la biomasse fossile sont développées. On sait aujourd’hui obtenir de l’électricité, du gaz, des combustibles, à partir du rayonnement solaire direct et indirect, et de l’énergie interne du globe.

Le second volet par contre n’a pas encore trouvé de solution satisfaisante, faute de stratégie claire sur l’électronucléaire.
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Aujourd’hui nous produisons déjà notre électricité à partir du nucléaire, qui n’émet aucun gaz à effet de serre et satisfait ainsi les conditions de la transition.
Le reste de notre énergie est utilisé dans des applications qui n’utilisent pas l’électricité:
- Chaleur basse température, pour le chauffage des bâtiments, des serres, des locaux d’élevage.
- Chaleur haute température, pour la cuisson, l’agroalimentaire, les fours industriels, les processus chimiques divers, les raffineries, la métallurgie, etc.
- Les moteurs thermiques, dans les transports et les engins de chantiers.

Ces applications utilisent aujourd’hui des produits pétroliers et du Gaz naturel.
Dans l’état, elles devront donc plus tard utiliser des biocombustibles ou du biogaz.
Sauf certaines d’entre elles, dont une partie sera convertie à l’électricité, particulièrement dans les transports.
Dans cette configuration, nous n’avons pas besoin d’électricité éolienne ou solaire, puisque nous avons déjà tout ce qu’il faut avec le nucléaire.
Par contre il nous faudra des biocombustibles et du biogaz.
Dans une configuration où l’électronucléaire serait abandonné, il faudrait alors faire appel à l’éolien et au solaire pour produire notre électricité.

On constate une fois de plus qu’avant d’établir une stratégie de développement de l’éolien et du solaire, il faut d’abord statuer sur l’électronucléaire.
Ce qui n’est pas fait aujourd’hui.
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On sait fabriquer maintenant, en quantités déjà appréciables, de l’électricité, du gaz et des combustibles renouvelables pour nos autos.
Mais le développement de ce nouveau secteur énergétique se heurte à deux types de problèmes:
D’une part le déploiement des moyens de production nécessaires suscite des conflits d’usages des sols et/ou des côtes maritimes.
( Sur l’air de « Dix éoliennes, ça va, 10 000 éoliennes, bonjour les dégâts »).
D’autre part cette production sur le territoire national conduit à des coûts de revient incompatibles avec les attentes du marché, lequel est toujours référencé sur les fossiles ou l’électronucléaire, dont l’usage n’est pas (encore) prohibé.

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Aujourd’hui, 73%  de notre consommation d’énergie finale provient des produits pétroliers et du Gaz naturel, importés en totalité.
( Sur 160 Mtep d’énergie finale, l’électronucléaire et l’hydraulique  fournissent 43 Mtep, le reste provient des fossiles).
La transition énergétique implique donc de remplacer 117 Mtep d’énergie fossile par l’équivalent provenant de l’éolien, du solaire, de la biomasse, de l’hydraulique, de la géothermie.
En cas de décision de retrait du nucléaire, il faudrait évidemment ajouter 38 Mtep aux 117 Mtep ci-dessus.
( Les 5 Mtep d’hydraulique existant sont bien sûr conservés).
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Pour obtenir cette « nouvelle » énergie, nous avons le choix entre deux solutions:
- Soit la fabriquer nous-mêmes, nous en fabriquons déjà un peu (Environ 2 Mtep), suffisamment pour prendre conscience des problèmes énormes que cela posera.
- Soit faire comme avec les fossiles, c’est-à-dire tout acheter à l’étranger, en supposant que nous trouverons des fournisseurs, à des prix convenables.
Mais dans ce cas, adieu l’indépendance énergétique…
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Notre système économique libéral mondialisé nous a conduits à renoncer à fabriquer un produit dès lors qu’il est possible de se le procurer à moindre coût à l’extérieur, quelles que soient les méthodes mises en œuvre pour obtenir des coûts aussi bas.
Or les produits énergétiques renouvelables sont des produits fabriqués, ou cultivés, comme les autres.
La stratégie de transition énergétique n’inclut aucun programme de changement de notre système économique.
Les biocarburants peuvent donc très bien être importés, de même que l’électricité, qui peut aujourd’hui circuler sur de très longues distances grâce à la technologie HVDC sur des câbles sous-marins.
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Le Moyen-Orient, l’Afrique du Nord  et l’Afrique saharienne sont des zones favorisées par le Soleil et le vent, au moins sur l’Atlantique, et la place n’y manque pas pour étaler des fermes éoliennes et solaires.
La tentation est grande de délocaliser notre production d’électricité dans ces régions.
La chose est très sérieusement envisagée dans le cadre de l’UPM (Union Pour la Méditerranée) et du PSM (Plan Solaire Méditerranéen).
Le consortium MEDGRID, et la « Desertec Industrial Initiative » , assurent d’une part la coordination des efforts de plus de vingt compagnies ou organisations en vue de promouvoir le développement d’un réseau d’interconnexion méditerranéen à l’horizon 2020-2025, et d’autre part la promotion des initiatives de développement des moyens de production d’énergies renouvelables dans les pays de la zone MENA ( Moyen-Orient Nord Afrique).
Il s’agit d’une initiative controversée.
Certains y voient une sorte d’ écocolonialisme, d’autres au contraire y voient la chance d’établir des liens de coopération susceptibles de favoriser le retour à la stabilité politique de ces régions.
D’autres enfin regrettent ce choix de l’abandon de l’indépendance énergétique.

Selon que le Gouvernement choisira la voie des approvisionnements extérieurs, ou la voie de la production nationale, ou une voie intermédiaire, les programmes de développement de la production d’énergies renouvelables sur le sol français seront très différents.
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Reste le problème du stockage de l’électricité, toujours non résolu chez nous.
Et là les regards se portent non plus au Sud mais au Nord, où la Norvège dispose d’une géographie très favorable à la construction de retenues hydrauliques qui pourraient servir de stockage d’électricité pour les pays européens.
Il existe également dans ces régions un gros programme de développement d’un réseau de connexions entre les pays concernés, Royaume uni, pays scandinaves, Allem    agne, Pays-bas, France.
C’est tout le réseau Européen unifié qui serait concerné.
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Fabriquer l’électricité en Afrique du Nord, la stocker en Norvège, voilà qui peut paraître compliqué, mais la technologie actuelle permet ces échanges.
Poussé à l’extrême, ce processus réduirait l’effort français dans la transition énergétique à la construction de ce fameux réseau d’interconnexion avec d’une part l’Afrique du Nord à travers l’Espagne, l’Italie, la Sicile, et d’autre part avec la Norvège via le Royaume uni.
Ce qui nous ferait perdre plusieurs échelons sur le baromètre de l’indépendance énergétique.

Peut-être le moment est-il venu pour les ménages français de s’intéresser sérieusement à s’équiper en moyens autonomes de production d’électricité:
Chaudière à bois à Cogénération, panneaux solaires, stockage d’énergie, production éolienne en collectivité, etc.
Les décennies prochaines nous réservent bien des surprises…
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16 mai 2017 2 16 /05 /mai /2017 15:28

Diesel gate, ou comment continuer à amuser la galerie.

16 Mai 2017
En 1992, l’introduction des normes européennes limitant les émissions polluantes des véhicules marqua le début d’une prise de conscience du problème de santé publique généré par les moteurs thermiques.
La démarche était louable, mais sa mise en œuvre ne fut pas à la hauteur des exigences de l’objectif revendiqué.
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La logique élémentaire aurait voulu que les émissions polluantes soient mesurées dans les conditions normales d’utilisation des véhicules.
Au lieu de cela, il fut décidé de contrôler les émissions seulement en atelier, et dans des conditions de fonctionnement que l’on pourrait qualifier de « laxistes » tant elles sont éloignées des conditions réelles d’utilisation (test NEDC).
Ces conditions étant connues et fixées, il suffisait aux constructeurs de choisir des réglages d’usine appropriés pour obtenir des résultats conformes à la norme dans les conditions de mesures définies par le protocole NEDC.
Ensuite, les émissions polluantes générées dans les conditions d’utilisation réelles sur le terrain n’ont alors aucune importance, dès lors qu’en atelier le test NEDC est satisfaisant pour obtenir l’homologation.
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Cet « enfumage » a perduré plus de vingt ans, avec la complicité des pouvoirs publics qui ne pouvaient pas ignorer la « combine ».
Tous les cinq ans environ les seuils d’émission sont révisés à la baisse, pour inciter les constructeurs à améliorer sans cesse l’efficacité énergétique des moteurs et à réduire leurs émissions.
Même en réglant les moteurs au mieux de ce que permet l’électronique, et en faisant appel à des artifices tels que vannes EGR et filtre à particules dopés aux extraits innommables, Il est devenu de plus en plus difficile d’obtenir l’homologation, et les écarts entre les résultats au test NEDC et les taux d’émissions réelles sur la route sont devenus tellement énormes que « l’affaire » a fini par sortir sur la place publique.
( C’est à l’initiative des américains que l’on a fini par admettre que le roi était nu).
Le scandale étant maintenant sur la place publique, il est devenu impossible de glisser la poussière sous le tapis, comme à l’accoutumée en Europe.
D’autant plus que le coup de grâce va être donné par l’obligation d’abandonner le protocole NEDC pour un protocole plus proche des conditions réelles.
Désormais, à compter de Septembre 2017, les nouveaux modèles devront satisfaire aux normes Euro 6c avec laquelle les émissions seront mesurées selon le protocole WLTC-RDE.

WLTC = Worlwide harmonized Light vehicles Test Cycles.
RDE = Real Driving Emissions

Il s’agit cette fois de mesures effectuées sur la route, en usage réel, à l’aide d’un PEMS ( Portable Emission Measuring System).

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Bien sûr tout cela ne se règlera pas du jour au lendemain.
Le passage ne se fera pas sans de nombreuses dérogations et ajustements divers.
Encore une minute Monsieur le bourreau…
Comme par hasard les fameux PEMS vont se révéler très difficile à mettre au point et donneront lieu à moult contestations.
Qui décidera du parcours de qualification, et quelles conditions météo, et quel état de la route, quel profil, quelles conditions de circulation ?
Tout sera donc mis en œuvre avec prudence et modération, de manière à donner aux constructeurs le temps de s’adapter à cet environnement  nouveau.
Il s’agit de ne pas gripper la machine à vendre des voitures, il faut donc encore amuser la galerie pendant quelques années.
Mais la machine est lancée, il sera difficile de trouver une combine pour revenir en arrière.
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Pour le moment les véhicule diesel sont en ligne de mire à cause des émissions de Nox et de particules fines.
On aurait pu penser que l’affaire Volkswagen, et les suivantes du même genre, auraient entraîné une chute drastique des ventes de diesel.
Il n’en a rien été. Malgré les « affaires » rendues publiques, 52% des voitures vendues en 2016 en France étaient encore des diesels.
Une partie de la baisse enregistrée sur les ventes peut être attribuée davantage à la hausse de la taxe sur le gazole qu’au « diesel gate », qui ne constitue pas une menace directe pour l’acheteur d’une voiture neuve.
Ce qui prouve que les acheteurs (français) ne croient pas vraiment au risque de voir leur véhicule ostracisé dans un délai suffisamment proche pour les dissuader d’acheter leur cher diesel.
Ils ont peut-être tort…
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2 mai 2017 2 02 /05 /mai /2017 18:12

Le prix du carburant électrique, où en sommes-nous ?
2 Mai 2017

Le prix de l'électricité domestique en France est l'un des plus faibles d'Europe, environ 0,127 euro TTC /KWh pour un abonnement 12 KVA et en mode HC, qui convient à la recharge de batterie de voiture.
Si l'on tient compte de l'abonnement électrique, le prix du KWh se rapproche de 0,15 euro, plus ou moins selon le poids de la consommation versus l'abonnement.
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Ce prix, comparativement modeste bien que très lourd pour certains foyers, a servi de référence pour l'établissement de la réputation d'économie en carburant de la voiture électrique.
Souvenez-vous du "plein à deux euros"…
Pour cette somme on peut obtenir 13 KWh, qui permettent de parcourir environ 80 Km.
Un petit plein, mais une publicité "choc".
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Qu'en est-il avec l'essence ?
Le KWh de supercarburant est vendu à la pompe environ 0,15 euro TTC, ce qui est pratiquement égal au prix de l'électricité domestique.
La différence, c'est que la voiture électrique consomme 3,4 fois moins de KWh que sa consœur à pétrole.
L'une a un rendement moyen de 85%, contre seulement 25% pour l'autre.
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Donc, tant que le VE sera rechargé à la maison, et tant que le prix du KWh domestique pour batterie restera le même que celui du super, l'avantage financier du VE restera acquis.
Dans ces conditions, le "bénéfice carburant" annuel atteint aujourd'hui 1300 euro pour un kilométrage de 20 000 Km.
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Mais cette situation avantageuse du VE pourrait ne pas durer, car plusieurs évènements contraires sont susceptibles de modifier sérieusement le contexte économique du commerce de l'énergie électrique.
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La première menace concerne l'évolution des taxes sur l'énergie.

Aujourd'hui les taxes sur les carburants pétroliers rapportent à l'Etat 35 Milliards annuellement.
C'est considérable, du même niveau que l'impôt sur les sociétés, et la moitié de l'impôt sur le revenu !
Pour le particulier, chaque litre de carburant à la pompe supporte la TICPE à hauteur de 0,47 euro pour le gazole et 0,62 euro pour l'essence, auxquels il faut ajouter la TVA de 20%.
Ce qui représente au total en moyenne 0,70 euro par litre, soit 0,07 euro par KWh.
(Nous prenons la référence 1L carburant = 10 KWh).

De son côté l'électricité domestique distribuée par EDF (ENEDIS) supporte également des taxes spécifiques: TCFE + CSPE + CTA , et bien sûr la TVA.
Par exemple, pour un abonnement de 12 KVA avec option HP-HC, le prix du KWh se répartit ainsi:
Consommation: 0,073 euro HT/ KWh en HC
Taxes TCFE + CSPE: 0,033 euro HT/KWh
+CTA pour mémoire, impact faible.
+ TVA 20%:    0,02 euro/KWh
Soit un total d'environ 0,127 euro TTC/KWh taxes incluses, qui se rapproche de 0,15 euro en tenant compte de l'abonnement.
Nous avons retenu le prix en HC car il correspond en principe à la période de charge d'une batterie.
Les taxes supportées par l'électricité domestique s'élèvent donc en moyenne à 0,06 euros /KWh, donc 15% de moins que sur le super.

Une voiture électrique consomme à peu près 3,4 fois moins d'énergie qu'une voiture thermique équivalente.
Si les mêmes taux de taxation sont conservés, le produit des taxes sur les carburants sera donc divisé par 4 sur la part des véhicules "électrifiés".

La perspective de « perdre »  26 milliards/an dans l'hypothèse d'une électrification totale du parc, est évidemment insupportable aux yeux de Bercy.
(Ce n'est pas au moment où l'on va devoir investir des sommes colossales dans la transition énergétique, que l'on va "s'amuser" à laisser filer des rentrées de taxes sur l'énergie !!!).
Cet argent doit être récupéré quelque part, et ce sera nécessairement dans votre poche.
Il existe donc forcément un projet de changement de portage, destiné à transférer sur l'électricité des batteries de VE une partie au moins de la taxe actuellement supportée par l'essence et le gazole.
Il n'y a pas encore urgence, eu égard au faible taux de pénétration du véhicule électrique, mais la tendance est inéluctable.
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La deuxième menace est liée au circuit de distribution de l'électricité aux bornes de charge disposées le long des voies routières et autoroutières.
Les gestionnaires de ces stations services ne sont pas des mécènes, ils ont à faire face à des investissements, des coûts financiers, des coûts de gestion du paiement, des coûts salariaux, des charges salariales, des coûts de maintenance, des assurances, des impôts, des taxes, et des coûts matière, en l'occurrence de l'électricité.
Et en plus ils doivent collecter les taxes qui sont (Ou seront) appliquées aux KWh biberonnés (TICPE et TVA).
Même en leur fournissant l'électricité gratuitement, ils auraient du mal à nous la revendre au même prix qu'à la maison.
Au fait, combien coûte aujourd'hui le KWh vendu en station service ?

En France, le réseau CORRI-DOOR, en cours d'installation, comporte des bornes permettant la charge en 43 et 50 KW.
Le tarif avec l'abonnement Premium (30 euros par mois) est de 0,5 euro TTC les 5 minutes, soit 0,12 euro/KWh, ce qui donne 0,15 euro/KWh à la roue avec un rendement de 80% , comme à la maison !
Mais l'abonnement mensuel correspond au prix de 250 KWh de charge (200 KWh à la roue) ce qui nuance un peu l'avantage.
200 KWh à la roue correspondent à 1 300 Km environ en véhicule électrique, soit 15 000 Km/an, uniquement en frais d'abonnement !
Cet abonnement comprend deux charges gratuites par mois, sans que l'on sache exactement ce qu'il faut entendre par charge.
(Quelle quantité d'énergie ?).
L'abonnement Premium est donc fait pour les gros rouleurs.
Pour un kilométrage annuel de 30 000 Km, le coût du KWh à la roue , incluant l'abonnement Premium, revient donc à 0,30 euro environ.
Soit 2,4 fois plus cher qu'à la maison …
Et il ne s'agit que de bornes de 50 KW max, déjà obsolètes par rapport aux batteries récentes de 40 KWh et aux futures 60 KWh prévues pour 2018.

Pour charger à 80% en 20 minutes une batterie de 60 KWh, il faut une borne de 150 KW.
Et non pas 50 KW comme prévu sur le réseau Corri-door, déjà largement dépassé.
Les initiateurs de ce projet avaient largement sous-estimé les progrès rapide des batteries et sont un peu dépassés par les évènements…
On imagine sans peine que le prix du KWh sera plus élevé sur les Bornes de 150 KW, surtout si elles doivent être adossées à des installations de stockage-tampon pour éviter de déstabiliser le réseau EDF.

Des bornes de 150 KW n'existent en France que sur le réseau Tesla réservé aux clients de la marque.
Au prix de leurs bagnoles ils peuvent faire cadeau de l’électricité…

Nous sommes donc allés voir en Suisse.
Nous avons la grille tarifaire concernant le réseau de bornes de 150 KW installé en Suisse et géré par Gottardo FAST charge SA, plus connue sous le nom de Go Fast.
Réservation:        0,09 euro
Charge:        0,29 euro/ KWh
Ce qui nous donne environ 0,35 euro / KWh à la roue, avec un rendement de 85%.

Nous sommes ici très loin du rapport de un à quatre avec l'essence, que l'on constate chez nous lorsque la batterie est chargée au domicile au tarif EDF réglementé, sachant que le tarif français est parmi les plus faibles d'Europe.
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La troisième menace concerne la charge des batteries au domicile.
Un VE consomme environ 18 KWh/100 Km.
Pour un kilométrage annuel de 20 000 Km cela correspond à 3 600 KWh d'électricité, soit l'équivalent de la consommation annuelle d'un logement de 70 m2 selon la norme RT 2012.
Cette considérable augmentation de la consommation, à un moment où l'Etat prêche l'économie d'électricité et envisage d'instaurer une tarification progressive, risque de se solder par une taxation spécifique de l'électricité domestique utilisée pour la charge de batterie.
La nécessité d’installer une « wall-box » se prête à la pose d’une compteur spécifique.
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La quatrième menace est en rapport avec la quantité d'électricité nécessaire à la charge des batteries.
Lorsque 30% du parc de voitures sera électrifié ( # 10 Millions de VE) , c'est le souhait des prévisionnistes, cela représentera une consommation supplémentaire de 24 TWh environ, qu'il faudra fabriquer.
Pour cela il faudra construire soit deux réacteurs EPR de 1 650 MW chacun, soit 2 000 éoliennes offshore de 5 MW avec les installations de stockage associées.
Grande sera la tentation de faire supporter une partie de ces investissements par les automobilistes électriques…
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Sans tirer de conclusion définitive sur un marché aujourd'hui balbutiant, il faut quand même attirer l'attention du futur acheteur sur cette histoire de tarif du KWh qui joue un peu l'arlésienne, mais qui risque de créer la surprise lorsque l'usager devra biberonner des KWh au prix du caviar.

Aujourd'hui les tarifs de charge de batterie sont incitatifs, il s'agit de créer un marché, et non pas de dissuader le futur utilisateur. Ils sont donc modérés, pour ne pas dire subventionnés.
Lorsque la distribution d'électricité en stations-services sera généralisée et que quelques millions de EV sillonneront nos routes et autoroutes, les gestionnaires privés, qui ne sont pas des mécènes, feront payer le juste prix pour un service de recharge de batterie dans lequel l'électricité ne représentera qu'une faible partie.
La légende du carburant électrique quasi gratuit aura vécu…
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L'objectif premier de la voiture électrique n'est pas de permettre à l'usager d'épargner quelques centaines d'euros par an sur le carburant.
Les véritables motivations de ce grand chambardement sont ailleurs:
- Réduire les émissions anthropiques de CO2.
- Nous donner les moyens de gérer la future pénurie de pétrole.
- Réduire notre facture énergétique à l’importation.
- Améliorer notre indépendance énergétique.
- Lutter contre la pollution de l'air, particulièrement en agglomérations.
- Améliorer l'efficacité énergétique.
- Relancer l'activité économique et industrielle.
- Créer des emplois nouveaux.
Tout cela vaut bien d’y consacrer un peu d’argent, personne n’a jamais dit que la transition énergétique serait gratuite.
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26 avril 2017 3 26 /04 /avril /2017 14:52

Le marché du VE, un accouchement difficile.

23 Avril 2017
La nouvelle Renault ZOE, dite ZE 40, se veut le modèle type de voiture européenne BEV (Battery Electric Vehicle) qui se situe entre la petite citadine et la grosse familiale. A ce titre, il est intéressant d'analyser sa position par rapport au marché, puisqu'elle préfigure (pensons-nous) le modèle qui serait produit en gros volumes au cours de la prochaine décennie.

Si l'on met de côté la version ZE SL Edition One, qui cumule toutes les options avec une finition de luxe, trois autres versions sont proposées, chacune avec ou sans possibilité de charge rapide.
Nous ne retiendrons que les versions dites "compatibles charge rapide", dont le prix moyen est de 25 300 euros TTC hors bonus et hors batterie.
La batterie, de 41 KWh, est exclusivement proposée en location au prix de 119 euros TTC/ mois, kilométrage illimité.
(Il existe une offre à 79 euro/mois, mais avec kilométrage limité à 7 500 Km/an, que nous n'avons pas retenue car trop éloignée de l'usage moyen de l'automobiliste français).

Le coût de location de la batterie, 119 euros par mois, correspond au coût du carburant (Super) qui serait consommé par une voiture thermique équivalente, pour une kilométrage de 14 500 Km par an, ce qui est un peu supérieur à la moyenne nationale.
Pour un VE, il faut évidemment ajouter le coût de l'électricité, environ 2500 KWh, soit 350 Euros/an pour des recharges au domicile, ce qui reste très modique.
Le prix d'une voiture thermique de type équivalent à la ZOE se situe également autour de 25 000 euros, mais avec des performances très supérieures puisque la motorisation n'est pas limitée par la nécessité d'économiser la batterie, et le poids est sensiblement inférieur. Et bien sûr pas de problème d'autonomie.

Ceci confirme notre analyse faite dans l'article précédent. Il n'y a aujourd'hui aucun intérêt économique à acquérir un véhicule électrique.
(D'autant plus que les performances et l'autonomie restent très inférieures à celles d'un modèle thermique de même prix).

En dehors des écologistes convaincus et pas trop regardants sur l'origine de l'électricité qu'ils vont mettre dans la batterie de leur BEV, ce type de véhicule n'est économiquement intéressant qu'avec un bonus, c'est donc un marché de niche par définition, puisque ce bonus est conditionné par la mise au rebus d'un véhicule encore en état de marche.

Dans le cas du bonus obtenu grâce à la mise au rebut d'un véhicule polluant de plus de dix ans, il faut également tenir compte de la perte financière correspondant à la valeur Argus du véhicule réformé, qui peut valoir encore plusieurs milliers d'euros.
Par exemple, la mise au rebut prématurée d'un Million de voitures polluantes, mais encore en bon état d'utilisation, représente une destruction de richesse qui peut atteindre deux ou trois Milliards d'euros, eu égard à la valeur résiduelle de ces véhicules.
Auxquels il faudra ajouter les deux ou trois Milliards supplémentaires représentés par le bonus associé.
Voilà une niche qui va nous coûte bien cher…
Et que deviendra ce marché lorsque le bonus sera supprimé ?

Le bonus permet de créer artificiellement un marché, qui reste cependant confidentiel, puisque le nombre de voitures tout électriques (BEV) vendues en Europe en 2016 ne représente encore que 0,67% de la totalité des voitures vendues dans l'année.
Parmi les clients ayant choisi la mobilité électrique, quatre sur cinq achètent une voiture hybride HEV ou  PHEV, manifestant par ce choix un manque de confiance dans la solution EV présentant des lacunes évidentes qui limitent ses possibilités d'utilisation.

Le marché du BEV est en attente de solutions capables de combler les lacunes qui freinent aujourd'hui son développement:
- Amélioration significative de l'autonomie "réelle", qui doit atteindre au moins 350 à 400 Km dans les conditions d'utilisation normales, ce qui implique une batterie de 60 KWh environ.
(Les clients ne veulent plus entendre parler d'autonomie selon le test NEDC parfaitement fantaisiste, ils veulent des performances sur la route, pas dans des catalogues).
- Existence effective d'un réseau de bornes de charge rapide permettant de charger à 80% en moins de 20 minutes une batterie de 60 KWh, ce qui nécessite des bornes d'une puissance de 150 KW, qui ne sont pas prévues aujourd'hui dans les projets d'équipement du réseau français.
(Le projet actuel d'équipement des autoroutes est bâti sur des bornes de 43 et 50 KW, soit le tiers de ce qu'il faudrait).
- Prise en compte, par les constructeurs, de l'option charge rapide en 20 minutes, ce qui implique un régime de charge à 3C.
( La batterie de 41 KWh de la ZOE ZE 40 n'est spécifiée qu'à 1C en régime de soi-disant  "charge rapide" , ce qui lui interdit d'utiliser les bornes de fortes puissance lorsqu'elles existeront, si elles existent un jour).

Ces contraintes sont évidemment très sévères, mais il paraît difficile de les éviter, les usagers ne sont pas prêts à accepter de payer aussi cher des véhicules aux performances dégradées.
elles auront un impact important sur le coût des véhicules, et sur les investissements d'équipement du réseau routier en bornes de puissance, et donc sur le coût de l'électricité vendue à ces bornes.
On s'apercevra peut-être alors que la solution PHEV ( Plug-in Hybrid Electric Vehicle) est plus économique et beaucoup moins contraignante  pour les usagers, qui l'ont d'ailleurs déjà compris puisque qu'il se vend quatre fois plus d'hybrides que de BEV.

Il faudra se faire à l'idée que la course automobile vers la transition énergétique verra la confrontation de plusieurs concurrents:
- Le BEV, Véhicule électrique à batterie.
- Le HEV, hybride non rechargeable.
- Le PHEV, hybride rechargeable.
- Le HYEV, Véhicule électrique à pile à Hydrogène.
- Le véhicule thermique à GNV, puis Bio-GNV.
- Le véhicule thermique à Bio-Carburant.

Dans cette course, qui ne fait que débuter, il n'y aura pas un vainqueur, mais plutôt un peloton groupé de solutions complémentaires qui tireront partie de toutes les énergies renouvelables disponibles:
Elctricité solaire et éolienne, mais aussi filière Hydrogène, Bio Gaz et Biocarburants, avec les problèmes de cohabitation que l'on peut facilement imaginer.
Dans cette nouvelle mobilité, le véhicule électrique à batterie BEV  pourrait ne représenter qu'un secteur particulier répondant à des besoins spécifiques.
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20 avril 2017 4 20 /04 /avril /2017 17:44

La voiture électrique toujours en quête d'identité.

20 Avril 2017
Rien de plus simple qu'un VE: Une caisse classique, un moteur électrique, une batterie.
C'est ce qu'une vue simpliste des choses permet de penser.
Un examen plus approfondi permet de découvrir qu'un VE, sous les aspects d'une bagnole ordinaire, correspond en fait à un nouveau concept de mobilité.
L’usager, tenté par l’acquisition d’un tel véhicule, doit d'abord intégrer l'idée qu'il entre dans un univers nouveau, avec des codes nouveaux, et des contraintes nouvelles qu'il lui faudra accepter.
Aujourd'hui, et pour la prochaine décennie au moins, le VE fonctionne avec une batterie.
Les piles à combustible, que l'on exhibe dans les salons consacrés à l'automobile, ne seront dans nos voitures que dans dix ans au plus tôt,  c'est à peu près le délai qu'il faudra pour disposer d'un réseau de distribution d'Hydrogène vert, car l'Hydrogène actuel est directement issu du pétrole, donc banni de la transition énergétique.
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Ces batteries, qui sont le cœur du système, souffrent de deux handicaps:

- D'une part une capacité énergétique spécifique considérablement plus faible que celle du carburant liquide habituel.

Là où un véhicule à moteur thermique se contentera de 35 Kg de super (50L) pour parcourir 700 Km, il lui faudra emporter plus de 930 Kg de batterie si c'est un moteur électrique (Batterie de 140 KWh), pour parcourir la même distance dans les mêmes conditions de conduite.
En prenant pour référence la technologie de batterie la plus performante aujourd'hui, 150 Wh/Kg.
Ce handicap de 900 Kg montre à l'évidence que la batterie ne permettra jamais d'égaler le carburant liquide, même en tenant compte des futurs progrès toujours possibles dans le stockage de l'électricité.
Il y aura toujours un poids mort de plusieurs centaines de Kg, qui pénalisera les performances du véhicule et augmentera sa consommation.
Et surtout un surcoût considérable par rapport à un petit réservoir de carburant liquide, qui serait un biocarburant évidemment.

- A ce problème vient s'ajouter un deuxième handicap, lié à la recharge de ces énormes batteries.
Pour recharger à 80% une batterie de 140 KWh  en un temps comparable à celui qu'il faut pour faire un plein d'essence, soit dix minutes environ, il faut une puissance électrique de 670 KW .
Soit la puissance qui correspond au raccordement 12 KVA de 55 foyers domestiques.
Ce qui est évidemment absurde car le réseau ne supporterait pas la recharge simultanée d'un grand nombre de ces véhicules.
(Dans l'hypothèse d'une électrification du parc actuel, la recharge simultanée de seulement un véhicule sur mille appellerait la puissance de 24 réacteurs nucléaires !).

Il s'agit donc d'un problème de fond, que les progrès technologiques ne pourront pas résoudre, car il faudra toujours 140 KWh pour égaler l'énergie de 50 L d'essence, et il faudra toujours 670 KW pour charger à 80% en 10 minutes une batterie de 140 KWh.
Le progrès ne modifie pas les lois de la thermodynamique, ni celles de l'électricité.
__________________

Ces deux handicaps, que certains considèrent rédhibitoires,  imposent au véhicule électrique, et à son conducteur, un certain nombre de compromis.

Pour les modèles thermiques, les performances générales et l'autonomie ne sont pas des éléments de choix, surtout dans le contexte de limitation drastique de la vitesse. Tous les modèles peuvent parcourir 800 à 1000 Km sans ravitailler, et sont capables d'accélérations convenables.
(Nous parlons des voitures moyennes).
Le choix est guidé par la classe de la voiture, le luxe des aménagements, les accessoires, la connectivité, les sièges en cuir, la caméra de recul, et bien sûr le prix.
Aucun client ne s'informe de l'autonomie du modèle qu'il convoite, ni de la disponibilité du réseau de distribution du carburant dont il aura besoin, il y a longtemps que ces paramètres ne posent plus problème avec les carburants pétroliers.

Par contre, pour les modèles électriques à batterie, la première question posée est sur l'autonomie, et c'est aussi le premier paramètre mis en avant dans les publicités des constructeurs, ce qui confirme son importance.
Le premier critère de choix est donc la capacité de batterie, c'est-à-dire l'autonomie, et bien entendu la disponibilité des stations de ravitaillement.
C'est le signe que nous entrons dans un monde nouveau, dans lequel le concept de mobilité est à repenser.
Une préoccupation ne quittera plus l'esprit du conducteur d'un VE: Vais-je trouver une borne de charge disponible avant de tomber en panne de courant ?
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Une batterie de 140 KWh, nécessaire pour égaler l'autonomie d'un véhicule à essence, coûtera toujours extrêmement cher et pèsera toujours très lourd, ce qui pénalisera les performances de la voiture et augmentera la consommation.

L'usager dont la plupart des parcours n'excèdent pas 60 à 80 Km, hésitera à investir une somme considérable dans un modèle équipé d'une batterie de 140 KWh, qui lui sera utile seulement quelques jours par an, et qu'il devra recharger à des bornes de très grande puissance pas nécessairement disponibles où il en aura besoin.
Ces batteries n'existent pas encore, mais la tendance vers ces valeurs est certaine, la Tesla S est déjà à 85 KWh, la S P100D est annoncée avec 100 KWh, et le "bas de gamme" est tiré vers les 40 KWh ( Renault ZOE- ZE 40).
On peut alors penser que les VE équipés de batteries de 140 KWh, s'ils existent un jour, seront utilisés par une minorité d'usagers que leur profession oblige à des parcours longs et fréquents. A condition toutefois que les bornes de charge rapide de très forte puissance existent en maillage suffisant, et que les batteries supportent ce régime de charge assez violent, non recommandé par la plupart des fournisseurs.
(Une charge, ou une décharge, à 5 ou 6C est destructrice pour les anodes, et vivement déconseillée en pratique régulière).


Quant à l'usager "Lambda", peu soucieux de trimballer 900 Kg de batterie pour aller au bureau, mais désireux quand même d'avoir une autonomie décente pour les week-ends et les vacances, il choisira probablement la solution 40 KWh, avec une autonomie de 250 à 300 Km, et la possibilité de recharge au domicile en quelques heures.
(6 h avec une "Wallbox" de 7 KW)
A  condition de pouvoir quand même emprunter l'autoroute de temps en temps pour un parcours de 6 à 700 Km, voire plus.
Ce qui nous amène au problème des bornes publiques de charge disposées le long des voies.
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Aujourd'hui, il existe trois modes de rechargement de la batterie.
(On pourrait en ajouter un quatrième, qui est l'échange de batterie, mais le procédé n'a pas donné toutes satisfaction. Il n'est cependant pas abandonné).

- Le mode le plus simple et le moins cher est la charge au domicile.
Mais la recharge d'une batterie de 40 KWh en 6h requiert une puissance de 7 KW, qui viendra s'ajouter aux consommations existantes.
Si le chauffage du logement est électrique, il sera nécessaire de changer l'abonnement pour une puissance plus élevée, et éventuellement passer au triphasé pour ne pas trop déséquilibrer les phases du réseau.
Il y a donc un petit investissement à prévoir, entre un et deux mille euros.
Mais ensuite, à nous le KWh au tarif réglementé.

- Le second mode, complémentaire du premier, est le mode "Nomade", qui consiste à recharger sur l'une des nombreuses bornes qui commencent à exister et sont accessibles un peu partout, du moins on le dit.
Mais attention, c'est un peu le règne du grand bazar.
Il existe plusieurs types de raccordements, selon trois modes ( M2 , M3 , M4) caractérisés par la puissance max, le  type de dialogue entre la borne et le véhicule, le niveau de sécurité, et le câble de branchement.
Il existe aujourd'hui différents standards de prises, qui peuvent poser des problèmes de compatibilité qui se résoudront avec le temps, ou pas.
L'installation de ces bornes est à l'initiative des régions, des municipalités, des gestionnaires de parkings publics, de grandes surfaces, ou d'entreprises.
L'accès à ces bornes peut être gratuit ou payant, avec ou sans abonnement, et limité ou non dans la durée.
La très grande majorité de ces bornes sont de faible puissance et ne permettent qu'une charge partielle. Les bornes de 43 ou 50 KW sont relativement rares pour le moment, on les trouve plutôt sur autoroute.
Il existe quelques bornes de 150 KW, mais réservées aux véhicules Tesla, ou disponibles sous conditions assez obscures.

Ce réseau est très évolutif, et pour s'informer il est indispensable de consulter des sites comme ChargeMap.com qui sont censés effectuer en temps réel une mise à jour des cartes d'implantation des bornes.
Il existe divers modes de paiement, tout cela est encore en phase exploratoire.
L'usager apprendra à ses dépends qu'il est hasardeux de se risquer sur un parcours nouveau sans avoir au préalable vérifié l'existence de points de recharge, fonctionnels et disponibles, et bien sûr dans le standard correspondant à son véhicule et ouvert à son type d'abonnement.
Il faudra une décennie pour que tout cela se standardise et que le réseau devienne suffisamment dense pout faire oublier ce problème d'autonomie.
On vous avait prévenu, c'est un nouveau concept de la mobilité.
L'aventure, c'est l'aventure…

- Le troisième mode concerne les charges rapides qui sont nécessaires sur les voies à grande circulation et les autoroutes.
Sur les autoroutes, il est indispensable de disposer de bornes de charge rapide, pour deux raisons:
D'une part il serait absurde d'emprunter l'autoroute, qui est une voie rapide, pour perdre des heures à charger la batterie. D'autre part  un temps de charge trop long entraînerait la formation de queues aux bornes, qui seraient ingérables, voire sources de désordre public.

Charge rapide veut dire 80% de charge en moins de 20 minutes.
(On aimerait bien en dix minutes mais "faut pas rêver"…)
Pourquoi seulement 80% ?
C'est le seuil de "remplissage" en dessous duquel le courant de charge peut être très élevé, 3C, 4C, voire davantage (Charge rapide). Au dessus de 80%, la charge doit se pratiquer à tension constante, en surveillant le courant qui doit diminuer progressivement. Cette phase peut durer deux ou trois heures, elle ne concerne donc pas la charge rapide, qui s'arrête donc à 80%.

Pour une batterie de 20 KWh, une borne de 50 KW suffit pour une charge rapide à 80% en 20 minutes..
Ce sont celles qui sont en cours d'installation sur les autoroutes françaises.
Mais pour les batteries récentes il faut des bornes plus puissantes:
100 KW pour une batterie de 40 KWh (Renault ZE 40)
150 KW pour la batterie de 60 KWh de la Tesla M3.
220 KW pour la batterie de 85 KWh de la Tesla S.
250 KW pour la nouvelle S P100D dotée de 100 KWh.

Il y a donc ici également un problème de fond:
D'une part il existe (En France) un programme de développement d'infrastructures de rechargement qui utilise des bornes de puissance max 43 ou 50 KW, qui ne permettent de délivrer "que" 16 KWh en 20 minutes, ce qui correspond à la "charge rapide"  à 80% d'une batterie de 20 KWh.
D'autre part, les batteries considérées comme convenables pour l'autoroute sont dans la gamme 40 KWh à 60 KWh ( Renault ZOE - ZE 40 et Tesla M3), et ne tireront aucun profit des "petites" bornes .
Il y a donc une désadaptation totale entre le réseau de recharge et les besoins des batteries.
Il en résultera une situation de blocage lorsque le flux des VE deviendra significatif.
Les bornes adaptées à la "vraie" charge rapide des batteries de 40- 60 KWh devraient avoir une puissance de 300 KW ,pour charger à 80% en dix minutes.
( Les pays du Nord et l'Allemagne ont entrepris de créer un "couloir" d'autoroutes équipées de bornes de 350 KW, qui permettront d'accueillir les VE à "grosse" batterie comme Tesla, mais aussi les poids lourds électriques qui commencent à exister, et les autocars).

Ce problème d'adéquation entre la capacité des batteries et la puissance des bornes de charge rapide semble avoir été sous-estimé en France.
Un peu comme si l'on ne croyait pas vraiment à la voiture électrique hors agglomérations, du moins pas avant longtemps.
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La charge rapide permet en théorie de résoudre le problème de l'ouverture des autoroutes aux véhicules électriques.
Cependant la technologie de batterie permettant la pratique régulière de la charge rapide est loin d'être généralisée.
Pour une charge rapide en quinze minutes par exemple, il faut un courant de charge de 4C, qui n'est pas accepté par toutes les technologies.
( Question à poser lors de la négociation pour l'achat d'un VE).

La plupart des constructeurs déconseillent sa pratique fréquente, et certains l'excluent même de la garantie.
(Rappelons que le BMS, "Battery Management System" enregistre l'historique des conditions d'utilisation de la batterie. Avec lui on ne triche pas).
Par exemple Renault indique une possibilité de charge dite "rapide" pour la ZE 40, sur des bornes 43 KW en 1 h 05, qui correspond à un charge à 1 C, ce qui est très loin des conditions de la charge rapide réelle, qui est plutôt à 4 ou 5C, mode accepté par la batterie Panasonic de Tesla.
On imagine sans peine ce qu'il se passera lorsque plusieurs milliers de VE de ce type emprunteront l'autoroute, et devront s'arrêter tous les trois cent Km pour faire le plein en un heure…
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Une voiture électrique ne se conduit pas comme une voiture thermique, il y faut du doigté et de la modération sous peine de se retrouver à sec au bout de 200 Km, alors que le constructeur vous l'a vendue pour 350 Km.

Sur une voiture thermique, on peut être amené à consommer davantage selon les circonstances, véhicules chargé, remorque, route de montagne, galerie de toit, vitesse sur autoroute, etc. 9 Litres aux 100 au lieu de 7 habituellement, ce n'est pas très grave, on refera le plein à la prochaine station, qu'on est sûr de trouver à moins de 50 Km.
Sur une voiture électrique, une augmentation de 30% de la consommation ramène l'autonomie de 350 à 270 Km, ce qui signifie la panne sèche assurée si l'on n'a pas tenu compte de ce contretemps, et/ou si le navigateur (ou la navigatrice) s'est trompé (e) dans ses calculs.

Rouler en voiture électrique implique donc de porter une attention particulière et constante à l'état de charge de la batterie, à l'itinéraire envisagé, au chargement du véhicule, à l'emplacement des prochaines bornes de recharge, à leur disponibilité, à leur compatibilité, et surtout à la façon de conduire.
C'est un nouveau concept de mobilité, qui peut rebuter certains usagers peu soucieux de devoir se servir d'une règle à calcul pour savoir s'ils pourront rentrer chez eux le soir.
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Au vu de toutes ces contraintes, on peut se demander quelles sont les raisons qui peuvent justifier l'acquisition d'un tel véhicule aujourd'hui.

Hors la cohorte, minoritaire, des citoyens écologistes militants, et peu regardants quant à l'origine de l'électricité qu'ils mettront dans leur batterie, les autres ne seront incités que par la menace de mesures "coercitives":
- Interdiction faite aux véhicules thermiques, quel que soit leur âge, de circuler en agglomération .
- Augmentation dissuasive de la CSPE sur les carburants pétroliers et sur le GNV.
- Interdiction faite aux constructeurs de commercialiser des véhicules thermiques à partir d'une certaine date.
- Réduction drastique des seuils limite d'émissions de CO2, de gaz polluants et de particules, au-delà des normes européennes.
- Etc.
On peut y ajouter des circonstances "favorables" telles qu'une augmentation considérable des cours du pétrole et du Gaz, ou le maintien d'une prime à l'achat très consistante.
Mais peut-on bâtir un modèle économique durable sur l'espoir d'une crise pétrolière ou sur le principe de la subvention perpétuelle ?

Quelques-unes de ces menaces sont dans l'air, avec plus ou moins de crédibilité selon le pays.
En France, on en est encore à hésiter à ramener les taxes sur le gazole au niveau des taxes sur l'essence, on ne craint donc pas grand chose. Il y a bien quelques projets qui traînent ici et là sur des restrictions de circulation en centres villes, mais davantage sur le ton de la gesticulation électorale que celui de la ferme résolution.
Et n'oublions pas que la France est le pays des dérogations.
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Reste alors le problème du coût du carburant.

L'électricité la moins chère est au domicile, au tarif réglementé.
La recharge au domicile, à 14 centimes le KWh, est incontestablement attractive.
Pour le moment.
Pour faire 100 Km, il faut:
7 L de super, soit 10 e , avec une voiture thermique.
18 KWh d'électricité, soit 2,5 e au domicile, avec un VE.
Soit un rapport 4 en faveur de l'électricité-Domicile.
Pour 20 000 Km/an l'économie est de 1 500 euros, tout à fait significative.

Mais n'oublions pas que, dans les cartons de Bercy, il traîne un projet d'instauration d'un tarif progressif de l'énergie électrique, qui pourrait bien ressortir un jour.
Or la charge au domicile d'une batterie de VE consomme environ 3 600 KWh  pour 20 000 Km/an, c'est-à-dire autant qu'un logement de 80 m2 conforme à la RT 2012. L'électricité de la voiture risque alors d'être surtaxée.
Mais n'anticipons pas.

L'économie réalisée grâce à la charge au domicile doit être mise en balance avec le coût d'amortissement d'un VE.
Dans notre cas ci-dessus, si la voiture est revendue au bout de cinq ans, elle aura parcouru 100 000 Km, subi 700 à 1000 cycles de recharge, elle aura perdu une bonne partie de sa capacité (Ce qui sera évalué lors de la revente) et la perte financière peut être elle aussi significative par rapport à un véhicule à essence, d'autant plus que la technologie évolue rapidement et qu'un VE de cinq ans fera figure d'ancêtre bon pour le musée.
Le choix d'un véhicule électrique pour des raisons financières ne semble donc pas judicieux, au moins dans la période actuelle marquée par une évolution technologique frénétique.

Sans oublier que, si le prix de l'électricité est connu lorsqu'il s'agit d'une charge à domicile, il devient très incertain sur des bornes publiques et particulièrement en charge semi rapide ou rapide.
Rappelons que les gestionnaires de ces bornes ne vendent pas de l'électricité, mais un service de recharge de batterie, qui inclut de l'électricité.
Ils auront à supporter l'amortissement des installations, les coûts d'exploitation, les salaires du personnel, les frais de maintenance, les impôts et taxes, et l'achat de la matière première qui est l'électricité.
Le coût du KWh à la borne d'une station routière pourra n'avoir que de lointains rapports avec le tarif réglementé du KWh délivré au domicile.
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Pour résoudre le problème de la pollution de l'air des agglomérations, la mobilité électrique est la solution radicale.
Mais cette solution ne peut être étendue à l'ensemble du territoire qu'à deux conditions:
D'une part doter les VE d'une batterie de très forte capacité, donc très onéreuse, et d'autre part créer une infrastructure de bornes de recharge de forte puissance, elles-mêmes très coûteuses et dont la gestion entre en conflit avec le réseau de distribution électrique national.
Le compromis le plus évident est la voiture hybride, qui permet de rouler électrique en agglomération avec une batterie de taille raisonnable, et de rouler hors agglomérations avec des carburants classiques, d'origine Bio lorsque ce sera possible.

Jusqu'à présent la voiture hybride, de par sa double motorisation, est plus onéreuse que le VE pur.
C'était vrai pour les VE équipés de batteries de 20 KWh qui ont ouvert le marché.
Mais aujourd'hui, la nécessité d'augmenter leur autonomie conduit à augmenter considérablement la capacité des batteries, on parle de 60 KWh pour 2019, et déjà circulent des VE emportant 85 KWh (Tesla S) alors que les 100 KWh sont annoncés (Tesla S P100D).
Ces batteries coûtent très cher, les prévisions de baisse des coûts ne sont pas encourageantes. En 2016 le coût des batteries Li pour l'automobile était de l'ordre de 250 euros le KWh.
Il circule des prévisions très optimistes de baisse de ce coût, on parle de 150 euros le KWh en 2020, mais davantage comme un souhait que comme une certitude.
Dans cette hypothèse, une batterie de 60 KWh coûtera 9 000 euros.
Soit un surcoût de 6 000 euros par rapport à la batterie de 20 KWh d'une hybride.
Pour ce montant on peut se payer un beau moteur thermique et fabriquer un hybride de coût raisonnable.
_________________

En 2016 les immatriculations de EV, HEV, et PHEV se sont réparties ainsi en Europe:
EV (Electrique pur): 102 600
HEV (Hybride non rechargeable): 300 000
PHEV (Hybride rechargeable): 113 000
L'électrique pur avec batterie ne représente que 0,67 % des ventes de voitures neuves en Europe en 2016, on ne peut pas vraiment parler de révolution du marché.
La répartition entre EV et Hybrides montre, si c'était nécessaire, que les clients ont bien conscience des problèmes d'autonomie et de bornes de charge, et préfèrent choisir la ceinture et les bretelles.
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La généralisation de la mobilité tout électrique à batterie n'est donc pas assurée pour l'avenir.
D'autres solutions, tout aussi écologiques et non pas concurrentielles mais complémentaires, viendront diversifier l'offre/
L'hybride évidemment, la pile à combustible, le Bio-GNV, dont les parts de marché dépendront beaucoup de l'évolution de la réglementation anti pollution, de la taxe carbone, et bien sûr du prix de l'électricité renouvelable.
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Aujourd'hui nos voitures particulières consomment 30 Milliards de litres par an, qui représentent une énergie de 300 TWh, en quasi-totalité issue du pétrole.
D'ici 2040, du moins on l'espère, ces produits pétroliers seront remplacés pour partie par de l'électricité renouvelable, pour partie par du Bio GNC, et pour partie par des Bio carburants de seconde et peut-être de troisième génération.
Les véhicules tout électriques à batterie ne représenteront qu'une part de l'ensemble du parc, pour plusieurs raisons:
- Malgré les progrès de la technologie, les batteries de forte capacité resteront lourdes, encombrantes, onéreuses, et non dénuées de risques.
- Les stations de recharge de très forte puissance, indispensables pour délivrer un service rapide, resteront en prise directe sur le réseau avec les problèmes associés, ou devront s'équiper de dispositifs de stockage très onéreux, avec un impact fort sur le coût du KWh.
- L'électricité renouvelable ne sera pas disponible en quantités suffisantes pour servir toutes les applications, y compris les voitures et les pompes à chaleur, il faudra se tourner vers les autres sources d'énergie renouvelable pour faire un mix homogène.

Malgré la publicité faite autour de la mobilité électrique "zéro émission", la démarche d'achat d'un véhicule écologique en Europe se conclut quatre fois sur cinq par le choix d'un véhicule hybride, malgré un prix plus élevé que le VE.
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8 avril 2017 6 08 /04 /avril /2017 11:48

Fessenheim circus, dernière représentation avant clôture de la saison.

8 Avril 2017

Certains ont pu penser que les dernières réunions au sujet du site de Fessenheim auraient pour objet de faire le point sur l’état de la sécurité du site, dans le cadre des nouvelles exigences post-Fukushima, afin de  décider de l’arrêt ou de la prolongation de l’exploitation.
Pas du tout.
En fait cette analyse a déjà été réalisée, et la prolongation de la durée d’exploitation a été donnée par les autorités compétentes officiellement investies de ce genre de décisions.
Mais alors, quel était le but de cette assemblée plénière ?
Il s’agissait en fait de procéder à l’adoption d’un nouveau paradigme.
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Jusqu’à présent le problème de la durée d’exploitation d’une installation nucléaire de production d’électricité ne s’était guère posé concrètement, sauf pour quelques petites installations basées sur des technologies abandonnées, ou destinées aux études, n’ayant jamais contribué de manière importante au mix électrique.
Dans une INB, Installation Nucléaire de Base, on peut tout remplacer, sauf la cuve et l’enceinte de confinement, ce dernier point étant discutable.
Une INB peut donc être remise à neuf à tout moment, elle ne vieillit pas, sauf la cuve.
(L’enceinte de confinement peut toujours être reconditionnée d’une manière ou d’une autre).
C’est donc la cuve qui est le maillon faible.

Cette cuve s’use incontestablement, sous l’effet des contraintes thermiques et mécaniques d’une part, des modifications de structure de l’acier sous l’effet de la fluence (Bombardement neutronique) qui fragilise les structures cristallines du métal d’autre part, et enfin des attaques chimiques par les produits de composition du liquide de refroidissement, qui agissent au niveau des passages de couvercle et de fond de cuve, et sous le revêtement intérieur en progressant dans les micro fissures.
Toutes ces causes d’usure sont connues, instrumentalisées, mesurées, et l’état général de chaque cuve est périodiquement contrôlé (Visites décennales, ou plus fréquentes si nécessaire) afin de déterminer si telle cuve peut encore assurer son service, et avec quel degré de sécurité.
Et surtout dans quelle mesure elle serait capable de résister à un accident majeur entraînant une fusion partielle du cœur sous l’effet d’un APRP, Accident de Perte de Réfrigérant Primaire.
Qui est le cauchemar de l’électronucléaire.
Ces inspections décennales ont été réalisées en temps utile à Fessenheim, et respectivement en 2011 et en 2013 la prolongation de dix ans a été accordée pour les réacteurs 1 et 2 , incluant les nouvelles prescriptions de l’ASN post Fukushima.
Ces autorisation de prolongation contenaient un volet restrictif concernant le renforcement du radier pour augmenter la résistance à un écoulement de corium suite au percement d’une cuve.
Ces travaux ont été réalisés et approuvés par l’ASN.
Il n’existe donc aucune restriction de la part de l’ASN à la prolongation de dix ans de la durée d’exploitation.
En clair, aucune raison technique d’arrêter les réacteurs.

Pour les arrêter, EDF devra même demander une dérogation à l’arrêté de prolongation de dix ans !!!
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Et c’est là que l’on découvre le nouveau paradigme.
L’expression de la fiabilité d’une installation, quelle qu’elle soit, est une probabilité de panne.
Les ingénieurs savent évaluer la probabilité que tel type de panne se produise sur tel élément pour telle et telle raison et au cours de telle durée de fonctionnement.
Chaque élément d’un système est ainsi affecté d’une fonction probabiliste qui exprime son taux de défaillance par unité de temps, tel qu’il a pu être évalué par les ingénieurs qui l’ont conçu, en fonction du cahier des charges et des conditions environnementales prévues dans les conditions d’intégration de l’élément au système.
La combinaison des probabilités de panne de tout les éléments qui composent une installation, permet de calculer la probabilité de panne de l’installation elle-même.
On dispose ainsi de la fonction de probabilité d’une rupture de cuve suite à un APRP non maîtrisé, qui s’exprime par année réacteur.
Ce qui permet d’avoir une indication raisonnable du niveau de sureté d’une installation.
Les ingénieurs n’affirment pas qu’une centrale est sure à 100%, cela n’aurait d’ailleurs aucun sens. Il disent simplement que la probabilité d’accident est inférieure à telle valeur, et qu’ils considèrent cette valeur comme satisfaisante.
Ce langage, familier dans le monde de la technologie, est parfaitement incompréhensible du monde Politique, et du Public en général.
Dire que la probabilité de rupture de « cette » cuve en particulier est égale à 0,7 x 10 Exp(-7) par année réacteur est tout simplement du chinois.

Le public n’est pas sensibilisé par des chiffres, mais par des faits.
Des catastrophes comme Tchernobyl et Fukushima sont mille fois plus significatives que les taux de panne calculé par des ordinateurs.
D’autant plus que, dans les deux cas cités, les causes des catastrophes étaient des erreurs (des fautes) humaines, dont il n’est tenu aucun compte dans les calculs de taux de défaillance, ce qui enlèvent à ceux-ci une grande part de leur crédibilité.

Le paramètre qui peut motiver la fermeture d’une installation n’est alors plus un mauvais MTTF ( Mean Time To Failure) , mais bien plutôt une opinion publique majoritairement défavorable.
La décision devient alors Politique.
La dernière réunion sur Fessenheim avait pour but d’officialiser ce changement de paradigme.
Sachant que cette nouvelle Doxa vaudra également pour tous les autres réacteurs, le moment venu.
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L’avantage (ou l’inconvénient ) d’une décision Politique, est qu’elle englobe tous les aspects du problème.
En l’occurrence les aspects non seulement techniques, mais aussi économiques, humains, financiers, environnementaux, et bien sûr de politique politicienne, qui n’est jamais bien loin.
Au lieu de se jouer à guichets fermés, le cirque de Fessenheim devient donc un spectacle ouvert, une sorte de répétition générale qui servira d’exemple pour les autres fermetures.
Car si l’on veut réduire la part du nucléaire à 50%, il va bien falloir fermer d’autres centrales, beaucoup d’autres.
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Dès lors que le Politique se donne les moyens de décider la fermeture d’une centrale, même si elle est déclarée bonne pour le service par l’ASN, il devient nécessaire de définir les conditions dans lesquelles une telle décision peut être prise, et par qui.
Il serait évidemment désastreux d’instrumentaliser de telles décisions à des fins de politique politicienne.
Mais alors, sur quels critères se baser pour décider la fermeture de tel ou tel site ?
Et surtout dans le cadre de quelle stratégie ?
S’il s’agit d’une stratégie à long terme (C’est évident pour une stratégie nucléaire) elle ne doit pas être soumise aux fluctuations des orientations gouvernementales rythmées par les élections présidentielles et les changements de majorité.
Elle doit donc être soumise au référendum.
Il n’est évidemment pas question de cela aujourd’hui.
____________________

Le Gouvernement actuel, conscient des conséquences qu’entraînerait l’ouverture de la boîte de Pandore, a choisi de ne pas choisir.
D’ailleurs, qui prendrait au sérieux une décision aussi lourde de conséquences, qui serait prise par un Gouvernement qui aura disparu dans deux mois ?
Il a donc été décidé d’entériner les décisions en cours prises par les industriels:
La fermeture de Fessenheim n’entrera dans sa phase de mise en œuvre qu’à deux conditions:
- Que la phase de certification de Flamanville 3 soit terminée, c’est-à-dire environ six mois avant la mise en production ( Fin 2018 ?).
- Que les autres 56 réacteurs du parc soient en état de fonctionnement au moment de l’arrêt de Fessenheim.
Il s’agissait également de confirmer l’indemnisation de EDF ( 446 Millions) et deux ou trois bricoles comme la prolongation du délai pour le redémarrage du réacteur N°2 de Palluel, qui est arrêté suite à des péripéties de maintenance.
En somme, une réunion bien ordinaire, au cours de laquelle le Gouvernement a été informé du travail des Industriels…Et prié de s’occuper d’autre chose, et laisser travailler les grandes personnes.
La nouvelle Doxa aura bien du mal à s’imposer….
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7 avril 2017 5 07 /04 /avril /2017 18:39

L’autonomie des voitures électriques, stop à la surenchère !

7 Avril 2014

Au temps des batteurs d’estrades, où tout était bon pour ferrer le badaud, vanter la marchandise était un art de la comédie; on appelait cela « faire prendre des vessies pour des lanternes ».
Dire au client ce qu’il a envie d’entendre, c’est la règle de base qui est demeurée le fondement de l’art de la vente.
Le négoce des automobiles n’a évidemment pas échappé à ce catéchisme, il suffit de lire les publicités pour s’en convaincre.
La nouvelle poussée de fièvre de la voiture électrique a offert des opportunités inespérées aux marchands d’orviétan.
Très vite il est apparu que ce nouvel avatar souffrait, comme ses ancêtres,  d’un mal que d’aucuns jugèrent mortel, mais que des petits malins eurent vite fait de transformer en argument de vente.
Nous voulons parler bien sûr de la faible autonomie de ces engins, incompatible avec les usages qu’un bon père de famille est en droit d’attendre de sa bagnole.
Le challenge était de taille:
Il s’agissait de vendre, à un tarif « haut de gamme », une auto dont les performances se situaient dans le bas moyen de gamme, dont le rayon d’action ne dépassait pas 150 Km, et dans un environnement dépourvu d’infrastructures de recharge des batteries.
Un tel cumul de handicaps aurait découragé les meilleurs vendeurs.
Mais dans l’Automobile, on a de la ressource et on ne se décourage pas.
On s’est avisé que cette nouvelle technologie, assez compliquée il faut le reconnaître, était propice à une mise en scène de nature à brouiller les pistes et amener le client à baisser sa garde.
Il devenait alors possible de lui vendre un cocker pour un lévrier.
C’est ainsi que le problème de l’autonomie a été subtilement minimisé en bâtissant une publicité tapageuse sur des mesures biaisées réalisées selon un protocole (NEDC) officiellement périmé et reconnu comme exagérément complaisant.
C’est d’ailleurs le même protocole qui fut « détourné » il y a peu pour faire accepter comme écologiques des voitures thermiques en réalité fort émettrices de fumées et de particules. Mais l’affaire failli mal tourner car la justice s’en est mêlée.
(Pas pour juger, mais pour étouffer l’affaire….)
Mais ne nous égarons pas…

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Pour sa nouvelle version du modèle ZOE, baptisée ZE 40, Renault n’hésite pas à placarder en haut de page, donc en « prime argument » :

« Une autonomie de 400 Km NEDC »

[ Ref:
http://www.renault.fr/vehicules/vehicules-lectriques/zoe/autonomie.html]

Un rapide sondage auprès d’automobilistes moyens pourra montrer que très peu d’entre eux savent dire à quoi se rapporte l’acronyme NEDC, et encore moins peuvent dire ce qu’il faut en penser.
Pour un béotien, ce sigle accolé à la pub d’une grande marque, ne peut être qu’un indice d’excellence.
Nous ne ferons pas l’injure à nos lecteurs d’expliquer ce point.
Nous voulons simplement exprimer notre indignation de constater qu’un grand constructeur puisse se permettre d’abuser ainsi de la « naïveté technologique » des clients pour tenter de tromper leur confiance, surtout s’agissant d’un nouveau modèle.
L’acronyme NEDC est là bien sûr pour éviter le piège du délit de publicité mensongère.
D’autant plus que, en bas de page, on trouve un « calculateur d’autonomie » qui donnent des résultats plus réalistes.
On y lit les valeurs suivantes:

A 120 Km/h            170 Km
A 90 Km/h            250 Km
A 50 Km/h            355 Km

Ces résultats ayant été mesurés, on l’imagine, dans des conditions de conduite spécialement « coulée » en évitant tout changement brusque d’allure, et sur un profil plat et à +25°C.
Le constructeur n’a pas osé descendre jusque là, le calculateur d’arrête à 50 Km/h !!
Ces chiffres montrent que cette voiture consomme environ 17 KWh/100 Km, dans des conditions normales d’utilisation, comme toute voiture moyenne qui se respecte.
Alors, pourquoi raconter des histoires au client ?
Les constructeurs gagneraient plus de confiance de leurs clients s’ils cessaient de les prendre pour des imbéciles.
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Le graphique ci-dessous est établi à partir des valeurs trouvées grâce au calculateur d’autonomie proposé par Renault dans sa page de pub.


 

 

L’autonomie des voitures électriques, stop à la surenchère !

On ne voit pas très bien l’intérêt d’indiquer l’autonomie à des vitesses telles que 50 Km/h, et quant aux conditions d’obtention de l’autonomie de 400 Km, elles prêtent à rire, qui irait faire 400 Km à 30 Km/h, sinon a bicyclette ?
La zone d’utilisation normale pour ce type de voiture se situe entre 90 et 130 Km/h, pour une autonomie entre 150 et 250 Km.
La consommation se situant entre 16 et 26 KWh/100 Km selon la vitesse.

Il ne sera jamais, à aucun moment, question de parcourir 400 Km avec cette voiture sans recharger la batterie.
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Chez les constructeurs atypiques, en fait chez Tesla, le constat du problème de l’autonomie a suscité une réaction totalement inverse.
Alors que certains constructeurs européens on tenté de raconter des salades au client et tordant la réalité, Tesla a préféré s’attaquer au problème en construisant des bornes de charge rapide.
Faut-il y voir un effet de l’esprit d’entreprise américain ?
Plutôt que nier l’obstacle, on l’attaque et on l’élimine.
Toujours est-il que les Tesla ont le même problème d’autonomie, évidemment, mais elles auront des bornes de charge rapide.

Après avoir occupé le terrain avec la Tesla S, qui est un jouet pour grands enfants fortunés, le constructeur va passer aux choses sérieuses avec le « model 3 ».
On ne sait à peut près rien de ce nouveau modèle.
Seulement que ce sera une voiture haut de gamme, avec une autonomie de 350 à 450 Km, qu’elle passera de 0 à 100 Km/h en moins de 6 secondes, et que son prix sera de 35 000 US$.
Mais c’est suffisant pour se faire une idée.
On sait pas ailleurs que, vu les dimensions de la caisse, on ne pourra pas y loger la batterie du P100D avec son système de refroidissement.
La batterie sera donc de 60 à 75 KWh, selon l’option.

0 à 100 Km/h en moins de 6 secondes, c’est un message clair: On oublie les folies de la S, et on revient sur Terre. On ne fera pas fumer le bitume avec cette auto.
(Il est quand même question d’une version « performante »)
Autonomie de 350 KM, cela peut vouloir dire batterie de 60 KWh et consommation de 16 KWh/100Km.
Une batterie de 75 KWh permettra d’atteindre près de 500 Km.

Les éléments de batterie Panasonic NCR16850 B étant très vigoureux, ce sont les meilleurs du marché, on peut imaginer une puissance de batterie frisant les 300 KW avec une décharge à 5C.
Dans ce cas la motorisation en quatre roues motrices pourrait nous surprendre, avec deux électriques de 150 KW chacun.
Mais alors, le 0 à 100 Km/h en moins de 6 secondes deviendrait beaucoup moins de 6 secondes…A voir en version sportive.
Malgré ce flou, la firme aurait déjà enregistré près de 350 000 précommandes, avec une avance de 1000 $.
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La Chevrolet Bolt est peut-être une concurrence plus sérieuse pour le marché européen.
Elle est équipée d’une batterie (LG Chem) de 60 KWh, à refroidissement liquide, ce qui la place d’emblée dans le moyen haut de gamme puisqu’elle peut viser l’autonomie « réelle » de près de 400 Km.
(Autonomie réelle, car aux US la farce NEDC n’a pas cours).
La tension de batterie est de 350 V, obtenus avec 3 x 96 cellules de 3,7V.
La puissance de la batterie est de 150 KW, à 2,5 C.
(Eh oui, ici on indique la puissance de la batterie)
Pour exploiter cette puissance, un moteur de 200 CV (150 KW) a été développé, ce qui donne à la voiture des performances intéressantes, sans en faire une sportive, ce qui n’était pas le marché recherché.
La vitesse max atteint quand même 146 Km/h.
(Vitesse volontairement limitée pour ménager l’autonomie)
Les 60 KWh autorisent une autonomie de l’ordre de 400 Km à allure convenable, permise par une consommation de 15 KWh/100Km.

Il est certain que, si ces modèles sont proposés sur le marché européen, avec une autonomie réelle de 400 Km, le standard du VE va se trouver rehaussé, et il deviendra difficile de promouvoir les modèles avec batteries de 40 KWh, dont la faible autonomie ne pourra plus être « déguisée » en faisant appel à des protocoles de mesure fantaisistes.
La nouvelle ZOE, avec sa batterie de 40 KWh, à refroidissement à air,  son « petit » moteur de 65 KW , sa vitesse max de 139 Km/h, et son autonomie réelle de 250 Km, aura du mal à argumenter face à la Chevrolet dont la batterie de 60 KWh à refroidissement liquide, associée à un moteur de 150 KW, affiche une vitesse max de 146 Km/h et une autonomie réelle de 380 Km.
La différence de prix (Aujourd’hui on parle de 10 000 euros) n’est pas décisive, si l’on met en balance les différences d’autonomie.
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Nous nous acheminons incontestablement vers une bagarre pour les prises de position sur les marchés de volumes.
Les choix ne se feront plus sur catalogues, mais sur la route.
La batterie restera l’élément de choix principal, mais pas seulement. Le client voudra de l’autonomie, mais aussi du punch afin de retrouver quelques sensations de conduite.
Tesla a montré que c’est possible, même si le procédé est discutable.
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5 avril 2017 3 05 /04 /avril /2017 17:48


 5 Avril 2017.
Tous les futurs acheteurs de VE, et à fortiori ceux qui en ont déjà acheté un, savent désormais que la pièce essentielle de leur engin est la batterie.
C’est elle qui décidera de vos itinéraires touristiques, non pas selon l’attrait des paysages ou des bonnes tables, mais selon l’emplacement des points de ravitaillement en électricité.
Le temps passé à la table du restaurant étoilé ne dépendra plus de la qualité et de l’abondance des mets, mais du temps qu’il faudra pour recharger la batterie sur l’unique borne de charge semi-rapide, alors que deux autres clients « électrifiés » sont déjà en attente.
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Mais que savons-nous de cette batterie, sinon qu’elle contient du Lithium, et que son coût représente la moitié du coût total de la voiture, voire davantage.
On sait également peut-être qu’elle délivre une tension de 400 V environ, et qu’il vaut mieux ne pas aller fourrer ses mains sous le capot.
Mais tout les autres paramètres, qui font la différence entre une bonne batterie et une source de déception, demeurent sinon cachés du moins rarement mis en valeur dans les publicités.
Nous vous proposons d’en examiner quelques-uns.
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- La capacité nominale.

Une voiture moyenne, conduite en bon père de famille, a besoin d'environ 15 KWh pour parcourir 100 Km à une allure raisonnable, disons « pépère ».
Et ceci quelle que soit la motorisation, puisque les forces à vaincre sont la résistance de l'air, les résistances de roulement, la masse du véhicule, qui sont indépendants du type de motorisation choisie.

Si l'on utilise un moteur thermique, le rendement énergétique moyen est mauvais, de l'ordre de 25%. Il faudra donc dépenser non pas 15 KWh, mais 60 KWh pour faire 100 Km. Cela correspond à 6 litres d'essence.
Avec un petit réservoir en tôle de 45 litres, on pourra donc parcourir environ 700 Km.
C'est, plus ou moins, le standard automobile actuel, qui satisfait tout le monde, et auquel les usagers se réfèrent, sans qu'il soit pour autant une obligation technologique.


Si l'on préfère une motorisation tout électrique, il faut bien sûr toujours 15 KWh pour faire 100 Km, mais comme le rendement énergétique du moteur électrique est très bon (typiquement 85%),il suffira de fournir 18 KWh au moteur pour récupérer 15 KWh de force mécanique, pour faire nos 100 Km dans les mêmes conditions qu'avec de l'essence.
Pour parcourir 700 Km en électrique, il nous faudra donc un réservoir de 7 fois 18 KWh, avec une petite réserve, soit environ 140 KWh.

140 KWh, c'est donc la capacité de la batterie qu'il nous faut pour avoir l'autonomie "standard" de 700 Km à laquelle l'usager est habitué.
Le saint graal recherché par tous, y compris E. Musk qui peine à l’atteindre.

Où est le problème ?

L'inconvénient est que, dans la meilleure technologie actuelle, une telle batterie pèserait environ une tonne et coûterait une somme indécente.
(La référence retenue est la batterie récente de 41 KWh qui équipe la nouvelle Renault ZOE baptisée ZE 40, et dont le poids annoncé est de 300 Kg, soit 135 Wh/Kg).
On peut s'interroger sur la modestie de la performance: 135 Wh/Kg, c'est à peine quatre fois mieux que les batteries au Plomb. Mais il s'agit du résultat tenant compte non seulement de la masse active de la batterie, mais aussi de tout son environnement:
Le conditionnement de chaque élément, l'encapsulation des éléments en modules, l'assemblage des modules en Pack, les raccordements électriques des éléments en barres de cuivre, le container blindé de la batterie, le circuit de refroidissement, le boîtier électronique de gestion, les renforts de caisse, éventuellement le chargeur associé.
Ces batteries doivent être mises entre toutes les mains, et être utilisées par des personnes dépourvues de toute connaissance technique et de toute formation particulière.
Elles doivent donc être particulièrement autonomes, extrêmement fiables et robustes, et supporter tous les environnements automobiles durant dix ou quinze ans avec une maintenance minimale, et pour un coût "grand public".

On considère que, pour une voiture moyenne, le surpoids de la batterie ne doit pas dépasser le poids de quatre personnes adultes, soit 300 Kg.
Au-delà, il s'agit de véhicules spéciaux, de transport collectif de personnes, ou de sport, éventuellement de très haut de gamme.

Cette batterie de 41 KWh, d'un poids de 300 Kg, permet donc à la ZE 40 de parcourir environ 220 Km à raison de 18 KWh/100 Km.
C'est l'autonomie que l'on constatera sur autoroute à 110-120 Km/h, en gardant le pied léger.
En dehors de l'autoroute, la vitesse étant limitée, voire fortement limitée, l'autonomie sera bien sûr augmentée, à condition de respecter ces limitations, et d'éviter les accélérations trop vives. Grâce à la récupération d'énergie au freinage, l'autonomie pourra atteindre 300 Km.
Définitivement, nous ne sommes pas dans le domaine de la voiture de sport.
On pourra sans inconvénient oublier les résultats du test NEDC, parfaitement fantaisiste, mais que les constructeurs continuent malheureusement à citer.
Et ce n'est pas à leur honneur.

Pour l'usager d'un VE, il faut retenir que, pour faire "normalement" 100 Km, il faut 18 KWh.
Le reste est de la publicité.

La capacité des batteries demeure donc aujourd'hui LE problème du  VE.
Les progrès constants sont cause d'une obsolescence rapide de modèles quasi neufs.
L'augmentation de capacité vers les 140 KWh pour moins de 300 Kg reste l'objectif des constructeurs.
Diverses solutions existent au laboratoire, mais plusieurs obstacles freinent leur diffusion:
- Une telle batterie exige à la fois une grande capacité énergétique spécifique (Pour atteindre 470 Wh/Kg) , et une grande puissance spécifique, pour fournir le courant élevé qui actionnera le moteur.
Ces deux paramètres sont contradictoires dans la technologie existante.
Il faut alors ajouter un super condensateur qui se chargera de fournir les pointes de puissance.
Mais le coût augmente alors considérablement.
- Le cahier des charges automobile est très exigeant. De nombreuses solutions, très prometteuses en laboratoire, ne supportent pas les contraintes de ce cahier des charges:
Gamme de températures, nombre de cycles charge-décharge, absence d'entretien, conditions environnementales, durée de vie, résistance au feu, etc.


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-La capacité effective.

Pour une batterie "grand public", domaine où la frime compte plus que la réalité, tout chiffre annoncé en catalogue est, non pas faux, mais "biaisé".
Par exemple, lorsque Renault annonce pour la ZE40, 400 Km d'autonomie, ce n'est pas faux car il précise "dans les conditions du test NEDC".
Simplement il "omet" de rappeler au client que ce test est parfaitement fantaisiste, et qu'il est d'ailleurs abandonné par les constructeurs au profit d'un autre, WLTP, beaucoup plus sévère.
L'autonomie selon WLTP est bien sûr "oubliée".

Il faut donc s'attendre au même genre de biais pour les batteries.

Les batteries au Lithium, encore plus que les autres, doivent absolument éviter la surcharge comme la décharge excessive.
Une excursion dans la zone de décharge excessive entraîne la destruction de l’élément. Une excursion dans la zone de surcharge entraîne un échauffement excessif qui, s’il n’est pas immédiatement interrompu, provoque un dégagement de gaz inflammables qui peut être à l’origine d’un incendie et/ou d’une explosion.
S’il est « relativement » simple de contrôler le respect de ces limites sur une seule cellule, cela devient un exercice plus complexe sur une batterie de voiture qui peut en comporter un très grand nombre.
Le minimum étant 108 cellules de 3,7 V en série, pour obtenir 400V, le maximum actuellement connu étant 7 028 , sur la Tesla, soit 65 x 108 .
Pour chacun des éléments de la batterie, les limites max et min à ne pas franchir dépendent de la dispersion de fabrication entre cellules, des différences de température entre zones liées aux conditions de refroidissement variables du pack, du vieillissement de l’élément, etc.
En sorte que, pour éviter les zones dangereuses, les fabricants prennent des marges se sécurité parfois importantes.
Ces marges étant appliquées en pratique par le BMS (Battery Management System).
L’usager aura alors accès à une partie seulement de la capacité théorique de la batterie ( La différence peut être significative selon l’origine de l’objet).
Une batterie peut ainsi être « vendue » pour 30 KWh et n’en faire en réalité que 25 « utilisables » , voire moins.
On parle de "capacité effective", celle qui sera utile à l'usager.
D’autres facteurs affectent la capacité effective, comme la température, le mode de charge, le régime de décharge, le vieillissement calendaire, le vieillissement par cyclage, et bien sûr les conditions environnementales, etc.
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La charge de la batterie.

La charge d'une batterie au Lithium s'effectue en deux temps:
Une première partie à courant constant, au cours de laquelle la batterie va emmagasiner l'essentiel de sa charge, environ 80%.

Le reste de la charge s'effectue à "tension constante" avec un courant qui va diminuer lorsqu'on entre dans la zone de fin de charge.
La charge est considérée comme terminée lorsque la valeur du courant est tombée en-dessous d'une certain seuil, ou lorsque la tension a atteint la valeur limite de 4,2V.

La première phase peut s'effectuer à fort courant, selon les indications du fabricant.
Certaines batteries supporteront le mode "charge rapide" et accepteront un courant de première phase jusqu'à 2C, 3C, peut-être davantage.
Le temps pour charger une batterie à 80% sera de
1 heure avec un courant de 1C.
30 minutes avec un courant de 2C.
…….
15 minutes avec un courant de 4C.
(Sur une grosse batterie, un courant de 4C peut friser les 500 A …).

La deuxième phase de la charge est beaucoup plus lente car on entre dans une zone d'échauffement et d'élévation de la tension, qu'il faut surveiller de très près. La limite de 4,2V ne doit pas être dépassée sous peine d'entrer dans la zone de risque d'emballement thermique.
Cette phase peut durer une heure ou deux, ou davantage selon la batterie évidemment.

Les bornes de charge rapide disposées le long des voies ne s'occupent que de la première phase, et ne délivrent donc que 80% de la capacité maximale, et pas plus.
Il faut donc en tenir compte dans l'évaluation de l'autonomie.
(On imagine assez mal un client restant deux heures « accroché » à une borne rapide pour récupérer les 20% de charge restante, alors que d’autres clients attendent que la place soit libérée…).

Lorsqu'une batterie est connectée à une borne, un dialogue s'établit entre la borne et le BMS du véhicule, et la connexion n'est validée que si les conditions de part et d'autre sont satisfaisantes.
Les 20% de charge complémentaire ( Deuxième phase) pourront être obtenus à la maison sur une borne domestique, en quelques heures, ou dehors sur une borne publique classique.

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-La puissance de la batterie.

Eh oui, dans un VE, c’est la batterie qui fournit la puissance, le moteur se contente de la transmettre aux roues.
C’est un changement de paradigme qui aura du mal à être intégré, d’autant plus que les constructeurs de VE continuent de mettre en avant la puissance du moteur, alors qu’il n’est plus qu’un accessoire de la batterie.
Placer un moteur électrique de 80 KW (Il y en a) derrière une batterie de 30 KWh, suppose que la dite batterie est capable de fournir 240 A pour "envoyer" les 80 W au moteur, compte tenu du rendement de 85% de celui-ci.
La décharge à 1C d’une batterie de 30 KWh/400V correspond à un courant de 75 A.
Lui demander de fournir 240 A correspond à une décharge de 3,2C, qu’elle doit être capable de soutenir sans surchauffe pendant une durée « raisonnable » ( 15 minutes ?  30 minutes ? Pas de limite ? )  avant le déclenchement du BMC en mode dégradé.
C’est ici qu’on voit la qualité de la batterie.
Bien se souvenir que la puissance de la voiture, c’est celle de la batterie.
(La prochaine fois qu’un vendeur vous proposera un VE, demandez-lui quelle est la puissance de la batterie, quelle est celle du moteur, et combien de temps la voiture pourra soutenir cette puissance max. Sa réponse vous surprendra).

Nota bene.
La batterie est souvent plus puissante que le moteur !
Une "bonne" batterie de 40 KWh, autorisée par son constructeur à fréquenter les bornes de 150 KW , et donc ayant reçu l'habilitation, pourra recevoir 35 KWh en 15 minutes.
Ceci correspond à un courant de charge de 350 A.
Lorsque ce même courant sera utilisé dans l'autre sens, la batterie fournira une puissance de 140 KW.
Certes, pendant 15 minutes seulement, mais elle pourrait le faire.
Pour peu que la voiture soit équipée d'une moteur électrique de 140 KW.


Mais qui voudrait d'une voiture qui rendrait ses tripes au bout d'un quart d'heure ?
Pour éviter aux clients ce genre de déconvenue, les constructeurs utilisent alors un moteur de puissance inférieure à celle de la batterie.

C'est pourquoi la Renault ZE 40 possède un moteur de 65 KW "seulement", alors que la batterie pourrait en fournir beaucoup plus, surtout dans sa version compatible avec les bornes 150 KW.

Tout cela va devenir un peu compliqué à suivre…A la fois pour le vendeur et pour l’acheteur.


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Le comportement aux températures extrêmes.

Si l’on veut éviter de détériorer la batterie au Lithium, il vaut mieux éviter de la mettre en charge lorsque sa température est inférieure à 0°C.
(En hiver il fait froid sur les parking extérieurs).
D’ailleurs, un BMS bien élevé vous interdira cette manœuvre, mais êtes-vous sûr que le vôtre est bien élevé ?
On peut toutefois se tirer de ce mauvais pas à l’aide d’une couverture chauffante, à condition d’en avoir une, et de savoir où la brancher.
Amusant, n’est-il pas ?
Parlez-en au vendeur…
Idem après trois heures passées sur le parking de la plage au mois d’août (Oh pas celle de Saint Guénolé bien sûr, mais celle de Lacanau par exemple)  si la température dépasse 50 °C sous le capot, votre BMS vous enjoindra  sûrement de rentrer en vélo et de revenir chercher la bagnole en fin de soirée.
Toutes les batteries n’ont pas le même comportement, lisez bien la notice, si elle existe…
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La tenue aux charges rapides.
(C’est la questions qui tue…)

L’autonomie est l’épine dans la chaussure du VE, et cela depuis plus d’un siècle.
Alors on y va pour des batteries de capacités de plus en plus impressionnantes, les 60 KWh sont pour 2018, les 100 KWh sont pour 2020...
Tout cela est très bien, Elon Musk à placé la barre très haut, difficile de ne pas suivre, du moins au plan marketing.
Mais, ces batteries, il faut les charger…


L’Europe était partie tranquillement sur un plan de développement d’infrastructures de rechargement sur la base de bornes de 43 KW, pour la « charge rapide » en 30 minutes, de batteries de 30 KWh.
En somme, un petit programme pépère.
(On ne sait p    as très bien qui a eu cette idée de limiter à 30 KWh la capacité des batteries, verrouillant ainsi à 150 Km l’autonomie avant recharge, excluant d’emblée le VE des espaces extra urbains, et rendant à priori caduc le programme de bornes autoroutières. Car qui aurait l’idée saugrenue de s’aventurer sur une autoroute avec une autonomie aussi ridicule ?  Les mystères de Bruxelles sont insondables).

Et voilà que l’ « autre » débarque avec ses monstres « ludicrous » tout droit sortis d’un jeu vidéo, avec des batteries inimaginables de ce côté-ci de l’Océan:
Pensez-donc, aller chercher chez Panasonic 7 028 petites batteries Lithium au format 18 650, les souder pour en faire un Lego de 65 x 108 éléments, mettre tout çà dans une boîte et en faire une réserve d’énergie de 85 KWh, pour mouvoir une voiture de sport surpuissante, c’était aller exactement à l’opposé du concept marketing alors en vigueur en Europe, qui visait plutôt le marché de la voiture moyenne car il s’agissait de faire du volume, et non du cirque.
[ L’élément Panasonic NCR 18650 B au Lithium possède les caractéristiques suivantes:
- Tension nominale 3,6 - 3,7 V
- Capacité: 3 350 mAh, soit 12,2 Wh.
- Densité énergétique: 265 Wh/Kg
- Poids: 46 g
- Tension max de charge: 4,2 V
- Tension limite: 4,25 V.
- Tension min:  2,5 V.
- Max discharge rate: 2C, soit 6,8 A continuous current load.]
C’est un des meilleurs éléments du marché, qui offre à la fois une forte capacité énergétique spécifique ( 255 Wh/Kg) et un fort courant de décharge continue ( 6,8 A, soit 2C).

On ne sait pas quel est le deal passé entre Panasonic et Tesla concernant les caractéristiques du produit livré, probablement différent de celui du catalogue.
On pense notamment au courant max de décharge, qui a du se négocier à 3C , peut-être un peu plus sous certaines conditions restrictives.
(Compte tenu des puissances affichées pour la Tesla S, il a bien fallu que les petits éléments Panasonic se « sortent les tripes ». Prions pour eux…).

Si l'on admet une spécification à 3C, le courant max fourni par la batterie Tesla est donc 10 A x 65 = 650 A.
Ce qui correspond à une puissance de 260 KW en 400V.
Mais je pense que le deal a porté sur un courant de décharge très supérieur, avec des clauses restrictives notamment sur la durée et la température de cellule.
Dans la notice de la Tesla S, la puissance maximale indiquée est de 400 KW, lorsque les deux moteurs sont sollicités.
( Car il y a deux moteurs de 260 CV chacun, l’un à l’AV et l’autre à l’AR)
Cette puissance étant évidemment fournie par la batterie, sous 400 V, le courant est donc de 1 000 A !!!
Cela correspond à environ 16 A fournis par chacun des 65 modules de 108 cellules en série (Soit une décharge à 5C)
Ce courant de 16 A est très au-delà de la valeur indiquée par Panasonic pour le courant max de l'élément ( Idc = 2C, soit 6,8 A).
Mais une spécification particulière est toujours possible, allez savoir…
Toujours est-il que cette puissance de 400 KW ne peut être fournie que sur une durée max de 12 minutes.
( 80 KWh donnent 80 KW pendant une heure, ou 400 KW pendant 12 minutes)
Mais c'est suffisant pour épater la galerie, grâce à deux énormes moteurs qui propulseront l'engin avec une accélération impressionnante, mais de courte durée.
C'est parfaitement idiot, mais çà impressionne les gogos…

Il ne faut pas s'étonner si une telle sollicitation à 5C d'un pack de 7 028 éléments bien tassés et plus ou moins bien refroidis, s'achève en déjeuner de Soleil au bord de la route…

C’est que le diable d’Homme avait compris une chose:
Les Hommes sont des enfants, leur voiture est un jouet. leurs comportement d’achat ne sont pas rationnels, il faut les faire rêver.
Même si les jouets proposés par E.Musk ne sont accessibles qu’à une clientèle « spéciale », ils ont le mérite d’exister, d’être vus et de faire la une des médias. Il sont devenus LA référence incontournable pour tout constructeur tenté par le marché du VE haut de gamme, et qui se doit de présenter dans sa gamme un modèle de « rêve ».
Peu importe le prix, la clientèle visée ne regarde pas ce détail.

En utilisation "normale", la Tesla redevient une voiture normale, un peu lourde certes, munie d'une batterie de 85 KWh, et qui pourra rouler entre 4 et 5 heures à une allure honorable, malgré son poids supérieur à deux tonnes.
Une autonomie de 5 à 600 Km est envisageable, à condition d'éviter de réveiller les deux tigres qui dorment sous le capot…

Les consommations indiquées sont dans la norme, compte tenu du poids de la bête:
18 KWh / 100Km  @ 90 Km/h  
21 KWh / 100 Km  @ 110 Km/h
24 KWh / 100 Km  @  130  Km/h
A condition d’avoir le pied très très léger.
 
Mais à quoi serviront des engins emportant des batteries de 100 KWh s’il n’existe aucun réseau de rechargement rapide ?
Le réseau prévu de bornes de 40 et 50 KW devient obsolète pour ces « avions », il leur faut des bornes de 350 KW, que l’on s’empresse de construire sur certains itinéraires européens.
Il faudra bien que nos « grands enfants » puissent s’éclater sur les autoroutes, les bolides de Tesla et autres feront vendre les VE plus raisonnablement conçus.
On s’aperçoit au passage que ces bornes seront très utiles pour les camions et autocars électrifiés, qui commencent à circuler.
Il existe donc un mouvement vers à la fois un accroissement de la capacité des batteries et un déploiement d’une réseau de bornes de charge rapide.

Les batteries auto sont (devraient) être conçues pour fournit et donc recevoir des courants élevés.
On parle ici de centaines d’Ampères.
Le terme de « charge rapide » a beaucoup été galvaudé.
Pour la clientèle « Tesla » ce sont les serveurs qui attendent, pas les clients.
Concrètement, une charge rapide doit permettre de récupérer 80% de la capacité d’une batterie en 15 minutes.
Il faut donc des bornes de charge de 270 KW.
C’est aussi simple que cela.
En 400 V, cela fait tout de même 675 A. On frise la correctionnelle, il va falloir passer en 800V.
Exit les bornes de 50 KW, on change de cours de récréation.

Cet « aggiornamento » un peu brusque , que nous devons à E.Musk, bouscule les vieilles habitudes, si tant est que l’on puisse parler d’habitudes en matière de VE.

Désormais nos batteries devront se fixer comme objectif de permettre une charge rapide en 15 minutes, à la Musk.
En 2018, les 60 KWh que l’on nous promet, devront être capables de bien se tenir devant une super-borne délivrant 200 KW pour une charge en 15 minutes.
500 A tout de même …

La dernière version de Renault , ZE40, est équipée d’une batterie de 43 KWh en 400V.
Il n’est fait aucune mention de la puissance de batterie…Dommage.
Le moteur électrique est un modeste 65 KW, qui permet de ménager la batterie pour permettre d’afficher 300 Km d’autonomie en conduite normale sur routes variées.
(Oublions le ridicule test NEDC, qui ne fait pas honneur à nos constructeurs).
Cette consommation moyenne de 13,3 KWh/100 Km est l’indice d’une conduite plutôt pépère, on aura plutôt 15 à 16 KWh/100 Km en conduite classique.
Les temps de recharge les plus courts sont obtenus sur des bornes 43 KW, qui délivrent 80% en une heure environ.
Aucune indication concernant une possible recharge rapide en 15 minutes.

Cependant, sur le site du CCFA (Comité des Constructeurs Français d’Automobile), il est précisé, à la date du 13/12/2016, que Renault utilisera le Standard EU-CCS Combo 150 KW en 2017, et 350 KW en 2019.

On ne sait toujours pas si les nouvelles batteries 43 KWh de Renault seront capables de supporter la charge rapide 80%/ 15 minutes.
Mais il faudra y passer pour gagner le droit de jouer dans la cours des grands

Question à poser au vendeur…
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Le refroidissement des batteries.

Une batterie parcourue par un courant important est le siège d’un dégagement de chaleur lié à la résistance interne d’une part, et à des réactions thermodynamiques au sein des matériaux.
(Des histoires d’ Enthalpie…)
Il est impératif de contrôler la température interne de chacune des cellules élémentaires qui composent la batterie.
D’abord pour assurer l’équilibre entre les cellules, et ensuite pour gérer le système de refroidissement, qui doit empêcher toute élévation de température au-dessus de 130°C environ, en quelque point que ce soit.
Le système de refroidissement est donc l’assurance-vie de la batterie, ni plus, ni moins (Et peut-être aussi celle des passagers..).
Rappelons que si la température en un point d’un élément dépasse la zone critique de 130°C, il se produit des réactions chimiques conduisant à un emballement thermique avec dégagement gazeux pouvant conduire à une explosion et un incendie avec émission de gaz toxiques.
Et ceci même si la voiture est à l’arrêt .
On ne plaisante donc pas avec le système de refroidissement de la batterie.

Les premières Tesla étaient équipées d’un système de refroidissement liquide constitué d’un serpentin (tube plat) circulant entre les rangées d’éléments de batterie. Le liquide étant un mélange classique d’eau et d’éthylène glycol. Une pompe permettait d’assurer la circulation.
( Ref: hybridlife.org/ 2014/ Traduction article chinois de l’association « Youxia Team », rétro engineering batterie Tesla ).
Ce système a été conservé dans son principe, et adapté à l’augmentation de capacité à 100 KWh sur le modèle P100D.

Le pack de la P 100 D (Que nous n’avons pas décortiqué, faute de moyens pour faire du rétro engineering !) est probablement peu différent du 85 KWh, avec 76 x 108 cellules au lieu de 65 x 108.
Le circuit de refroidissement, qui demeure la clé du succès, a dû bénéficier des derniers REX , car c’est de lui que dépendra la survie du concept.
La nouvelle batterie de 100 KWh , avec les mêmes éléments, peut délivrer une puissance de 500 KW en mode 5C.
Evidemment pas très longtemps, car en dix minute la batterie est vide…

Chez Renault, pour le moment, on travaille dans un autre domaine, les marchés visés concernent les modèles moyen de gamme, et pour éviter que les clients ne prennent une ZE 40 pour une Tesla S P100D-GT, on leur offre un moteur de 65 KW, avec lequel ils auront beaucoup de mal à faire sauter la batterie de 40 KW.
Le problème de Renault n’est pas de faire du cirque, mais d’offrir à la clientèle des produits qui seront des outils de mobilité abordables, et non pas des gadgets de millionnaires.

Pour le cirque, voir Renault Sport , qui a développé la Formule E, avec une mécanique qui fait ses preuves:
- Groupe propulseur électrique ZE 16 de 270 CV ( 200 KW)
- Régénérateur d’énergie au freinage: 150 KW ( Limite FIA)
- Batterie de 28 KWh ( Limite FIA)
Autonomie en course: environ 25 minutes.
L’évolution des limites imposées par la FIA ( Capacité de batterie, puissance moteur, puissance régénérateur,..) doit permettre de porter ce sport à un niveau d’intérêt proche de la F1, tout en servant les intérêt de la technologie VE.
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Tout sujets dont nous reparlerons…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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28 mars 2017 2 28 /03 /mars /2017 12:16

Quand LINKY s’intéresse à NIALM.

28 Mars 2017

Le déploiement du nouveau compteur LINKY a laissé plus d’un usager perplexe.
Les justifications embrouillées d’ EDF n’ont abouti qu’à une plus grande confusion.
La plupart des abonnés n’ont toujours pas compris pourquoi ils auront à financer à hauteur de 4 Milliards le remplacement d’un compteur (CBE) qui donnait toute satisfaction, et qui venait d’ailleurs lui-même d’être remplacé récemment.
Devant le vide laissé par l’absence d’éclaircissements cohérents, les complotistes n’ont pas manqué d’occuper le terrain.
Dans quelques précédents articles nous avons modestement tenté d’apporter quelques lueurs sur les intentions réelles de EDF, et sur l’utilité technique de la démarche.
Il est toujours difficile de faire comprendre à un gamin que, s’il est privé de confiture, c’est pour son bien.
Notre confiture à nous, ce sont les KW dont nous avons tendance à abuser, et dont nous allons devoir réduire la consommation, sous peine d’obstruer nos artères électriques, avec le risque d’infarctus du cœur de la production que sont nos centrales vieillissantes.
Alors oui, EDF va venir prendre notre tension (Electrique) et mesurer notre consommation de calories afin de conseiller à chacun d’entre nous le régime qui lui convient.
Le « Smart grid », tout le monde en a entendu parlé mais, faute d’explications claires, cette démarche a été perçue comme une tentative de faire payer à l’abonné l’argent gaspillé par EDF dans des opérations douteuses, voire même comme l’installation d’un « Big brother » à des fins d’espionnage de la  population pour des buts mystérieux.
Les plus modérés des opposants au Linky l’on accusé d’être l’instrument d’une violation de l’espace privé.
On peut comprendre que l’enregistrement de la puissance soutirée par un abonné en fonction du temps soit perçu comme une intrusion.
Ce qu’elle est effectivement.
Mais, est-ce vraiment plus grave que la géolocalisation systématique des individus, pratiquée sur les téléphones par le réseau cellulaire, dont plus personne ne peut se passer aujourd’hui ?
Ou sur les voitures connectées via la géolocalisation du GPS, ou par le WiFi, le top du top aujourd’hui, et qui apparemment ne dérange personne ?
Ou sur les réseaux sociaux sur lesquels la plupart étalent leur vie, leurs idées, leurs habitudes, leurs photos ?
Ou sur Internet, qui enregistre nos « habitudes de navigation », et qui en sait plus sur notre personnalité que nos proches ?
Ou dans les centre commerciaux, qui enregistrent nos habitudes de consommation ?
Ou sur nos dossiers médicaux numérisés et stockés on ne sait pas très bien où ?
Nos vies ont cessé d’être discrètes.
Sauf pour certains, qui prennent des contre-mesures.
Pas de raccordement EDF, quelques panneaux solaires sur le toit, en auto consommation, éventuellement un petite éolienne, et un groupe électrogène au cas où.
Un téléphone avec une carte prépayée.
Pas d’eau courante, ni de raccordement au gaz, car là aussi nous allons être bientôt « regardés ». Un puits dans la cour, du bois pour le feu.
Pas de banquier, tout en liquide.
Quelques chèvres pour vendre trois fromages le Samedi au marché.
Cela s’appelle la décroissance, mais il faut être riche pour jouer au pauvre sans en subir les conséquences.
Mais, comme la plupart d’entre nous n’ont pas l’intention d’aller élever des chèvres dans l’Ardèche, nous allons devoir composer avec le Linky.
(Linky et les sept nains: GPS, WiFi, Fesse de bouc, 3G- 4G, Androïd, Windows, CPL).
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Dans quelques années, nos craintes d’aujourd’hui nous paraîtront peu de choses quand nous aurons découvert de quoi Linky est capable.
Car vous pensez bien que EDF ne s’est pas donné le mal de changer tous les compteurs uniquement pour mesurer le courant consommé par chaque abonné, et le couper quand çà dépasse l’abonnement.
On aurait pu faire çà avec un petit boîtier plombé à trois sous.
L’objectif du smart grid ne peut être complètement réalisé que s’il est possible d’identifier les consommations de chaque appareil, ou au moins de chaque groupe d’appareils.
C’est la « Désagrégation des consommations » ou ED (Energy Desagregation).
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La désagrégation des consommations est pratiquée déjà depuis longtemps dans les centres industriels, qui ont besoins de connaître leurs sources de dépenses énergétiques pour la bonne gestion de l’entreprise et pour optimiser leurs coûts.
La méthode la plus courante consiste à disposer des compteurs divisionnaires.
La méthode évoluée, permettant une gestion temps réel, est électronique et basée sur une procédure NILM.
NILM = Non Intrusive Load monotoring.
Elle est basée sur la reconnaissance des « signatures » électriques des différents appareils et machines constituant le réseau à gérer.
Au démarrage d’un appareil, et à la coupure, la variation du courant soutiré se traduit pas une impulsion de tension sur le réseau d’alimentation, qui constitue la signature de cet appareil, toujours la même pour un appareil donné.
Il y a alors un seul gestionnaire du réseau, qui « reconnaît » les signatures , après éventuellement une phase d’apprentissage, qui peut durer quelques jours.
De tels systèmes sont aujourd’hui utilisés couramment dans l’industrie.
( Genre  Wattseeker de Qualisteo).
L’idée d’utiliser le même système (en plus simple) pour le résidentiel est évidemment intéressante, puisqu’elle permet d’analyser finement les profils de consommation, et de suggérer des optimisations pour lisser les demandes de puissance et réduire les pics de consommation.
Il ne s’agit pas de scruter finement la manière donc chaque usager utilise ses différents appareils, cela n’aurait aucune utilité, et c’est d’ailleurs interdit par la Loi.
Il s’agit de regrouper les appareils par « groupes de consommation »: Chauffage, éclairage, ECS, chargeur de batterie VE, électroménager.

Pour cela il faut deux choses:
- Un système d’acquisition des signaux et numérisation (Convertisseurs) pour traitement dans un processseur, de la mémoire, un interface de communication,.
- Un logiciel permettant d’exploiter les signatures.

Il se trouve que le Linky possède un hardware qui ressemble étrangement à ce dont nous venons de parler:
Il comporte une unité centrale, qui est un SoC (System on Chip), développé spécialement pour l’application comptage, et dont le rôle principal est de calculer la puissance apparente, la puissance active et la puissance réactive, à partir des informations transmises par des sondes de tension et de courant. Les données sont stockées en mémoire et le software est présent en EEPROM, le tout étant évidemment reconfigurable à partir de la liaison CPL spécifique EDF du et vers le concentrateur, à disposition du gestionnaire de réseau.
La taille des mémoires est prévue pour des extensions futures vers de nouvelles applications du « Smart Grid ».
(Voir le circuit ST PM10 de ST Microelectronics).
Les données de mesures de courant et de tension sont numérisées par des convertisseurs sigma-delta qui travaillent à une fréquence d’environ 1,6 Khz, ce qui permet d’acquérir les informations jusqu’à l’harmonique 16 (Théorème de Shannon),  ce qui est suffisant pour de la reconnaissance de signature.
Une interface CPL qui gère les communications entre le compteur et le gestionnaire de réseau, au standard G1, puis G3 dans la bande A du CENELEC. Basse fréquence/Bande étroite.
La version G3 permet des débits suffisants pour assurer les échanges nécessaires à l’application NIALM, dans une version simplifiée.

Le compteur Linky pourrait donc, à première vue, constituer un outil de désagrégation des charges, utilisable dans l’habitat.
Lors de sa mise au point, des travaux ont été menés dans ce sens, notamment en collaboration avec Landis & Gyr et Itron, principaux acteurs dans le domaine du comptage d’énergie.
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Voir notamment:

Vincent Debusschere, Kaustav Basu, Seddik Bacha.
“ Identification et prédiction non intrusive de l’ ́état des charges dans les bâtiments résidentiels à partir de mesures compteur à échantillonnage
Réduit ».
 Symposium de Génie Electrique , Jul 2014, Cachan, France.
<hal-01065208>

Et:

“Energy Disaggregation via Current Smart Metering Infrastructure”
(Study and Implementation Based on Present Constraints)
Nikolaos Chrysogelos
EEH – Power Systems Laboratory ETH Zurich
________________

Aujourd’hui il n’est pas (officiellement) question d’utiliser cette application, du moins sans le consentement éclairé de l’abonné.
Mais demain est un autre jour…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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25 mars 2017 6 25 /03 /mars /2017 19:08

Les risques de la voiture électrique.

25 Mars 2017

Le  réservoir de carburant de 70 L d'une voiture à essence emmagasine une quantité d'énergie considérable, couramment 700 KWh, Et l'essence est un produit volatil évidemment inflammable.
Le risque auquel on pense est évidemment l'accident suivi d'un incendie avec des victimes bloquées à l’intérieur.
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Qu’en est-il en fait ?
Les données suivantes sont extraites des statistiques des services d'incendies et de secours concernant l'année 2012 ( SDIS 13 BD), du Ministère de l'Intérieur.
Elles rapportent le nombre des victimes secourues:
Dans un incendie d'habitation:    14 176, dont 280 morts et 1 054 blessés.
Dans un incendie de véhicule:       2 415, dont 29 morts et 83 blessés.
Le risques de périr dans un incendie, ou d'y être blessé, est donc 12 fois plus élevé chez soi que dans sa voiture.
Plusieurs dizaines de milliers de voitures brûlent chaque année, spontanément ou en y étant un peu « aidées ». Dans la très grande majorité des cas il n’y a personne à l’intérieur.
Le risque peut donc être considéré comme très faible, en regard des 35 Millions de véhicules du parc, et des 420 Milliards de Kms parcourus chaque année.
Les incendies de voiture spontanés ou criminels entraînent très peu de victimes, éventuellement collatérales.
Pour les incendies de voitures ayant entraîné des victimes, il s'agit essentiellement des suites d'accidents de la route.
Ces incendies sont souvent le résultat d’un court-circuit électrique, malgré la faible valeur de la tension de batterie (14 V).

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L'arrivée des voitures électriques  justifie une nouvelle analyse des risques.
L'absence d'un réservoir d'essence pourrait faire penser à l'absence de risque d'incendie.
C'est oublier un peu vite les dangers de l'électricité, et de la batterie elle-même.
Dans un VE, ce ne sont pas seulement 14 Volt qui sont présents, mais 400 V, et bientôt 800 V avec les batteries de forte capacité.
Quant au courant "disponible", il peut atteindre en surcharge plusieurs centaines d'Ampères, et beaucoup plus en court-circuit.
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Cet objet exotique qu’est une batterie Lithium-ion représente donc un risque important d’électrisation des personnes en cas de défectuosité de la batterie elle-même, du câblage de la voiture, de l’isolation du moteur, de l’intégrité des gaines d’isolation et/ou du bac contenant la batterie.
Un autre risque d’électrisation est lié aux interventions des personnels de dépannage, de remorquage, ou d’intervention sur accident si ces personnels n’ont pas reçu la formation indispensable pour ce type de véhicules.
Un risque d’électrisation plus général est lié à la présence d’humidité, voire de projections d’eau, ou même de chute dans un fossé inondé.
N’oublions pas que l’eau est conductrice de l’électricité, d’autant plus qu’elle est sale et polluée.
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En plus de ce risque sérieux si toutes les précautions ne sont pas prises, il existe le risque lié à la batterie elle-même.
Au cours d'un accident, il peut se produire un court-circuit qui sera l'évènement déclencheur d'un incendie.
Au cours de l'incendie, la combustion des matériaux de l'habitacle peut dégager des gaz toxiques entraînant l'intoxication des personnes.
Cet incendie peut atteindre la zone de la batterie, et entraîner sa destruction (explosion) avec émission de produits toxiques.
D'autre part, les déformations de l'habitacle peuvent être à l'origine de l'électrocution de personnes.
En dehors de tout accident, un incendie peut être déclenché par la batterie elle-même , sous l'effet d'une surcharge due à un court-circuit interne. Cet incendie entraîne alors le dégagement de substances toxiques, voire même une explosion, avec les dégâts que l'on imagine pour l'entourage.
Sans même invoquer une catastrophe extérieure, la batterie peut se trouver en condition de surchauffe ou de court-circuit interne du fait d’un usage inapproprié comme de mauvaises conditions de recharge, ou de courant de charge excessif, de dégradations dues au vieillissement, ou d’une défaillance du BMS (Battery Management System).
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Ces risques doivent donc être pris en compte afin d'établir des règles de sécurité à destination des usagers, des personnels de secours et d'intervention en cas d'incendie, et de remorquage ou interventions mécaniques.
On n'approche pas une voiture électrique sans prendre des précautions particulières que doivent connaître les personnes susceptibles de s'en occuper.
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Les batteries Lithium-ion des voitures sont constituées d’assemblages de cellules élémentaires dont la tension nominale est 3,7 V à 20°C.
Le compromis courant-tension optimal pour fournir une puissance de l’ordre de 60 à 80 KW au moteur électrique du véhicule a conduit la profession à choisir une tension de 400 V pour la batterie.
Pour obtenir cette valeur il faut donc placer en série environ 108 cellules élémentaires de 3,7 V.
Mais dans ce cas, si l’une des cellules est défaillante, c’est l’ensemble de la batterie qui devient inopérante.
Pour éviter cet inconvénient, on utilise non pas une seule série de 108 cellules, mais une dizaine que l’on place en parallèle.
De cette façon, si l’une des piles est HS, elle peut être déconnectée et la batterie reste opérationnelle, avec 10% de perte de capacité.
On a alors dans cet exemple 1 080 cellules élémentaires !
Mais on peut en avoir beaucoup plus.
Par exemple, Tesla a utilisé (Utilise peut-être encore) comme cellule élémentaire un petit composant Panasonic (NCR 18650 B) de 3,3 Ah, soit 12 Wh.
Il a donc fallu en utiliser 7 083 pour arriver à une capacité totale de 85 KWh !
En général on essaie de s’en tenir à 2 ou 3 000 cellules environ.
Chaque cellule élémentaire possède un taux de défaillance prévisionnel dans les conditions d’emploi correspondant au cahier des charges automobile.
Le taux prévisionnel de l’ensemble des cellules est multiplié par le nombre de cellules.
Plus il y en a, et plus le taux de défaillance augmente.
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Les cellules élémentaires sont très sensibles à la température.
Leurs performances sont optimales dans une plage de 30 à 40°C.
Au-delà elles subissent un vieillissement accéléré, et à partir de 80- 90°C on entre dans une zone de risque d’emballement thermique, qui se produit à coup sûr à 120-130 °C.
C’est cet emballement thermique qui conduit aux incendies dont on a parlé dans la presse.
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En fonctionnement charge ou décharge, la température du pack de cellules augmente en fonction du courant, à cause de la résistance interne et des réactions chimiques qui dégagent de la chaleur.
Pour éviter une élévation excessive de la température, il faut donc refroidir la batterie.
Le système de refroidissement est un élément clé de la sécurité de l’ensemble. Le fluide utilisé peut être de l’air, de l’eau ou un autre liquide, ou un matériau à changement de phase.
L’objectif est de maintenir la température moyenne dans la fourchette de 20 à 60 °C, et surtout d’éviter les défauts d’homogénéité du refroidissement, les écarts ne doivent pas être supérieurs à 5°C entre les cellules.
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D’autre part , l’ensemble des cellules doit travailler dans des conditions de tension et de courant homogènes, afin d’éviter des écarts lors du vieillissement, qui entraîneraient des déséquilibres importants entre groupes de cellules.
Le pack de cellules est donc l’objet d’une surveillance constante et d’une gestion très précise. De nombreux capteurs de tension, de courant, de température, de pression, sont disposés à l’intérieur du pack, et sont raccordés à un boîtier électronique BMS (Battery Management System), dont dépend la vie de la batterie, et accessoirement celle des occupants du véhicule.
_________________

On comprend que, du bon choix des cellules et de leur caractérisation, de leur assemblage en modules et en pack, de la bonne conception du système de refroidissement, de l’emplacement judicieux des différents capteurs, et de la conception et réalisation du BMS, dépendra le bon comportement de la batterie, sa sécurité, et sa longévité.
La moindre défaillance, ou défaut de conception, du système de gestion, de surveillance, d’alarme, de coupure de sécurité, pourra avoir des conséquences désastreuses sur l’état de la batterie, sa longévité, et surtout la sécurité.
Les conditions optimales devront être maintenues durant toute la durée de vie du composant, et les bricolages sont bien entendus proscrits.
Sachant que, par ailleurs, la batterie Li-ion n’aime pas être maltraitée,
il faudra lui éviter les charges rapides à répétition, les décharges trop profondes, les appels de puissance prolongés par trop forte chaleur, mais aussi par temps froid.
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Voici un extrait d’un rapport INERIS.

RAPPORT D’ÉTUDE     6/06/2011  DRA-10-111085-11390D
Approche de la maîtrise des risques spécifiques de la filière véhicules électriques/ Risques liés aux batteries Li-ion .

« La température à l’intérieur d’une cellule est déterminée par l’équilibre entre la chaleur générée et celle dissipée par celle-ci. Lorsqu’une cellule atteint une certaine température (en général de l’ordre de 130 à 150°C), des réactions chimiques exothermiques se produisent entre les électrodes et l’électrolyte, ce qui contribue à augmenter d’autant plus la température.
Si la chaleur produite ne peut pas être dissipée suffisamment par la cellule, les réactions s’accélèrent alors, provoquant une augmentation rapide de la température, pouvant conduire au phénomène d’emballement thermique.

Les batteries ont une faible capacité à dissiper la chaleur et sont donc fortement sujettes à l’emballement thermique.  La pression générée par la vaporisation de l’électrolyte peut ensuite conduire à des défaillances mécaniques à l’intérieur de la cellule, pouvant provoquer la rupture de son enveloppe extérieure.

Cette perte de confinement est alors à l’origine de fuites de l’électrolyte, produit toxique, inflammable et corrosif, sous forme liquide mais également gazeux. Les vapeurs ainsi générées et mélangées avec l’air peuvent alors former une atmosphère explosive (ATEX). Celle-ci est susceptible de s’enflammer au contact d’une source d’inflammation du type étincelle ou surface chaude, souvent présentes à l’intérieur d’un véhicule. Il en résulte alors une explosion provoquant des effets thermiques et des effets de pression.

De plus, les sels d’électrolyte tels que l’hexafluorophosphate de lithium LiPF6, le tetrafluoborate de lithium LiBF4, le perchlorate de lithium LiClO4, l’hexafluoroarsenate de lithium LiAsF6 peuvent dégager des fumées particulièrement toxiques et corrosives contenant du phosphore, du fluor et du lithium. Des essais réalisés à l’INERIS [19] ont ainsi montré la formation d’acide fluorhydrique (HF) lors de la dégradation thermique de batteries Li-ion. »  
Fin de citation.
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La batterie Lithium-ion possède donc une vie propre.
Même à l’arrêt, certains processus chimiques peuvent se poursuivre, notamment en cas de fuites internes de courant pouvant conduire à un court-circuit générateur d’incendie spontané.
L’usager d’un VE doit savoir qu’il a entre les mains un outil performant, mais dont l’emploi ne supporte pas l’à peu près, ni les mauvais traitements.
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Sur une voiture thermique mal entretenue, on peut « péter une durite », crever un radiateur, casser une pompe eau, boucher un calorstat, les conséquences seront limitées.
Sur une voiture électrique, une défaillance du circuit de refroidissement se termine en général par un très très gros chèque .
D’où l’intérêt de monter une batterie de location…
_________________

 

 

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