Overblog Suivre ce blog
Administration Créer mon blog
4 janvier 2011 2 04 /01 /janvier /2011 19:00

Les batteries Lithium-ion, jusqu’où iront-elles ?



3 Janvier 2011


Les industriels de l’automobile fondent aujourd’hui de grands espoirs sur la technologie Lithium-ion pour les batteries des futurs véhicules électriques. C’est une technologie en voie de maturité qui semble pouvoir satisfaire les exigences du cahier des charges sévère imposé par les constructeurs.


Aujourd’hui l’état de l’art permet d’industrialiser des batteries au lithium dont la capacité massique est de 100 Wh/Kg environ. C’est trois fois mieux que nos vieux accus au plomb, mais c’est encore insuffisant pour donner à la voiture électrique une autonomie suffisante.


Est-il possible de faire mieux ?


Voyons d’abord ce que permet la théorie:


Le principe de la batterie au Lithium consiste à stocker des ions lithium (Li+) à l’intérieur de la charpente moléculaire d’un matériau spécial qui est un phosphate de fer à structure d’olivine. Il « suffit » ensuite de récupérer ces ions pour avoir du courant.


La matériau de stockage a été sélectionné à pour la structure spatiale de ses molécules qui ménage de l’espace pour y introduire un ion, un sorte de petite poche bien commode pour notre affaire. Les ions en question sont fournis par du Lithium, qui est le plus léger des métaux. Les ions une fois introduit dans la structure peuvent en être retiré évidemment par la réaction inverse, sinon on ne pourrait pas faire une batterie.


Ce matériau, qui sera l’électrode positive, est un phosphate de fer FeO4 .


Le produit final étant LiFePO4.


Note:


Ce procédé est déjà utilisé depuis quelques années, mais avec du Cobalt à la place du fer. Le Cobalt est trop cher et entraîne des risques d’explosions, le Fer est un peu moins performant mais plus sûr.


Une électrode négative (carbone) et un électrolyte convenable permettent de constituer la batterie.


Pour connaître la capacité théorique de la batterie il faut connaître le nombre maximum d’ions Li+ que l’électrode FePO4 peut absorber. On fait le calcul pour 1 g de matériau électrochimiquement actif.


La masse molaire de LiFePO4 est 152 g.


Dans 1g de matériau il y a donc 152 / 6,02.10E23 = 4.10E21 molécules.


On fait l’hypothèse que chaque molécule peut fixer un ion Li+, la quantité d’électricité stockable dans 1g est donc:


4.10E21 x 1,6.10E-19 c = 640 coulomb.



 


La tension de service d’une cellule au Lithium est environ 3,3 V.


L’énergie stockée est donc:


640 x 3,3 = 2 112 Joule, soit 0,586 Wh/g


( 1 Wh = 3 600 J )


La valeur théorique de la capacité massique énergétique de notre batterie est donc de 586 Wh/Kg.


Aujourd’hui cette capacité est limitée à 100 Wh/Kg, il y a donc de belles perspectives de progrès.


Eu égard aux formidables enjeux de la bataille pour les batteries, tous les laboratoires spécialisés du monde entier travaillent nuit et jour à l’amélioration de ce concept, les dépôts de brevets sont nombreux car les droits d’exploitation seront extraordinaires.


Les nanomatériaux sont en première ligne car les rendements énergétiques sont directement liés aux surfaces de réactions.


Pour plus de détails, voir:


 

 

 

 

http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/36/22/17/PDF/T0709.pdf   


Nous suivrons bien sûr les progrès de cette technologie, qui conditionne le succès de la voiture électrique.



 

Repost 0
1 janvier 2011 6 01 /01 /janvier /2011 18:05

1er Janvier 2011


L’année 2011 verra donc le lancement de la voiture électrique, le salon 2010 nous a permis de découvrir les modèles dont certains sont déjà proposés à la vente.


Les usagers, habitués depuis déjà un siècle à l’essence et au gasoil, ne viendront à ce nouveau concept qu’avec de grandes réticences; peu d’entre eux  accepteront  d’abandonner un moyen de transport qui a fait ses preuves, pour une nouveauté dont on souligne déjà les faiblesses.


Il reste en effet de gros problèmes à résoudre:


- L’autonomie du tout électrique, très largement inférieure à celle d’un véhicule classique.


- Les infrastructures permettant la recharge ou l’échange standard des batteries. Rien n’existe aujourd’hui et les projets sont encore balbutiants, la normalisation inexistante.


- La tarification de l‘électricité, qu’en sera-t-il du prix du KWh vendu en station , et quid des taxes ? Aucune visibilité.


- Le choix du concept: faut-il choisir un véhicule tout électrique ( EV ) à prix abordable mais avec les inconvénients d’une faible autonomie, ou un hybride rechargeable ( PHEV ) beaucoup plus cher mais sans les inconvénients d’une autonomie limitée ?


Parmi ces problèmes, celui qui concerne l’autonomie du tout électrique est le plus directement perceptible.


Cette autonomie dépend de la consommation, qui est mesurée selon une méthode normalisée définie dans le  Le NEDC ( New European Driving Cycle ) .


Le test a une durée de 1 200 secondes, il est effectué en deux parties:


Une première partie, censée représenter l’utilisation urbaine, consiste à répéter quatre fois d’ancien cycle ECE-15.


Une seconde partie représente le cycle extra-urbain ( EUDC, Extra-Urban Driving Cycle ).


Le NEDC a le mérite d’exister, mais il ne représente que de très loin le véritable comportement du véhicule. En particulier les accélérations sont exagérément faibles, par exemple montée de 0 à 50 Km/h en 26 secondes!! Les consommations mesurées par ce test sont fortement minimisées par rapport à la réalité.


Il existe d’autres tests de par le monde, qui tentent de donner des chiffres plus proches du réel, par exemple le HDC ( Highway Driving Cycle ) ou le ADC ( Athens Driving Cycle ). Voir à ce sujet:


 

 

 

 

http://www.gnest.org/journal/Vol8_No3/282-290_TZIRAKIS_376_8-3.pdf   


Ces tests sont bien sûrs utilisables sur les véhicules électriques. Mais l’usager qui leurs ferait confiance risquerait des surprises.


Les brochures vantent en termes dithyrambiques les accélérations des véhicules électriques, mais omettent de préciser que si on se laisse prendre au jeu on s’éloigne fortement des normes NEDC et l’autonomie est drastiquement réduite.


Ce genre d’ambiguïté n’est pas bien grave sur un véhicule à essence, chacun sait que sa propre consommation dépasse de 15 ou 20 % les valeurs NEDC, mais sur une voiture électrique cela peut être extrêmement gênant.


Acheter un véhicule d’une autonomie annoncée de 160 Kms  et se retrouver avec des batteries vides au bout de 100 Kms ne sera pas du goût de tout le monde.


Les constructeurs n’ont pas intérêt à jouer ce jeu-là s’ils veulent que leur marché soit autre chose qu’une mode passagère.



 

 
Repost 0
31 décembre 2010 5 31 /12 /décembre /2010 18:47

31 Décembre 2010


Le dernier salon de l’auto a été l’occasion pour les constructeurs de se positionner sur le marché de la voiture électrique. Le client potentiel un peu dégourdi sait que le point faible de ces nouveaux véhicules est l’autonomie et le manque de performances générales.


Les constructeurs ont donc communiqué sur ces paramètres, en avançant des chiffres parfois à la limite du paranormal. La majorité des futurs acheteurs ignorent ( et veulent ignorer) les lois de la thermodynamique et de la mécanique, ce qui est leur droit le plus strict. Ils sont donc exposés à se voir proposer des vessies pour des lanternes.


Il n’est donc pas inutile de rappeler quelques vérités premières et de rectifier certaines affirmations un peu trop enthousiastes.


Les voitures tout électriques proposées sur le marché en 2011 sont équipées de batteries de faible capacité car aujourd’hui la technologie ne sait pas faire mieux que 100 Wh/Kg. C’est quand même trois fois mieux que les batteries au plomb-acide, mais le poids mort est encore très important. Les constructeurs doivent limiter ce poids mort à 300 Kg environ sous peine de fabriquer non pas une voiture mais une brouette.


La réserve d’énergie embarquée est donc limitée à 30 KWh.


Avec 30 KWh on ne fait pas de miracle. Soit on va vite, mais pas loin, soit on cherche à aller loin, mais il faut limiter la vitesse.


Or, on trouve dans les prospectus publicitaires des grands constructeurs des indications comme :


Blue Car de Bolloré: Vitesse max 130 Km/h, autonomie 250 Kms .


Nissan Leaf: Vitesse max: 145 Km/h, autonomie 175 Kms.


Citroen C-zero: Vitesse max: 130 Km/h, autonomie 130 Kms.


Aucun de ces constructeurs ne précise que l’autonomie indiquée ne peut être obtenue que si la vitesse est très inférieure au maximum revendiqué.


Les trois véhicules ci-dessus sont équipés de batteries de capacités différentes:


30 KWh  pour la Blue Car. ( Poids de batterie : 300 Kg)


24 KWh  pour la Leaf. ( Poids de la batterie: 200 Kg ).


16 KWh  pour la C-zéro. ( Poids de batterie: 160 Kg ).


Ce qui explique les performances décroissantes.


Les choix de batteries différentes s’expliquent par des compromis différents de charge utile et de performances.


L’indication de vitesse max frisant le retrait de points n’est là que pour flatter l’ego de l’acheteur, puisque à cette allure la batterie sera vide avant d’avoir parcouru trente kilomètres.


Il s’agit donc d’engins réservés à des déplacements courts, limités à 150Kms environ, et devant être conduits avec le pied léger sur l’accélérateur sous peine de vider rapidement la batterie.


L’obligation de recharger cette batterie impose des contraintes de gestion particulières:


- Surveiller la réserve de marche. Celle-ci sera variable selon les conditions de circulation et la charge du véhicule. Il sera nécessaire d’avoir un ordinateur de bord pour calculer en temps réel cette réserve, et imposer une vitesse et une accélération limites pour la respecter.


- Disposer impérativement d’une possibilité de recharge identifiée pour éviter la panne sèche et le remorquage. Il faudra calculer la longueur des trajets et vérifier qu’une prise sera disponible le moment venu et à l’endroit voulu.


- La recharge au domicile ne sera possible que si les infrastructures existent:


Pas de problème pour une maison individuelle, à condition de réserver la puissance du compteur pour charger la voiture. En effet il faudra pomper 5 KW pendant six heures, ce qui est incompatible avec le maintien d’autres appareils gros consommateurs ( Chauffage électrique, cumulus, machine à laver…). Il faudra y penser avant d’acheter la voiture.


Pour les appartements, il faudra attendre que la copropriété ait décidé d’installer des prises ad-hoc sur le parking ou dans le garage, avec bien sûr des compteurs avec cartes pré payées ( une sorte d‘horodateur). Et si possible un poste par voiture, sinon il y en a qui ne pourront pas partir au travail le lendemain.


Pour les voitures qui couchent dehors il n’y a pas de solution aujourd’hui. Il leur faudra renoncer à squatter les trottoirs pour louer une place dans un parking équipé de prises électriques.


Pour les distraits il vaudra mieux qu’ils aient une possibilité de recharge au moins partielle au bureau ou sur le parking de la gare ou du supermarché…. Ou bien un vélo pliant.


On voit aisément que le passage à la voiture électrique ne se fera pas sans quelques soucis logistiques.


Mais quand on aime on ne compte pas….Les ennuis.


D’ailleurs tout ceci n’est rien comparé à ce qui se passera lorsque les voitures électriques seront équipées de batteries de 150 ou 200 KWh comme prévu dans les années futures.


Mais ceci est une autre histoire…..


 



 


 


 


 


 

Repost 0
30 décembre 2010 4 30 /12 /décembre /2010 16:12

30 Décembre 2010


Nous avons vu qu’il existe beaucoup de nanoparticules naturelles dans l’atmosphère. Nano poussières, suies, fumées d’incendies naturels, érosion éolienne, éruptions volcaniques, pollens. Il est important de savoir les distinguer des nanoparticules artificielles dans l’hypothèse d’une règlementation sur les émissions.


Le même problème se pose pour l’eau. Le milieu liquide contient également des nanoparticules naturelles qu’il importe de caractériser afin d’évaluer l’état des lieux avant l’intrusion inévitable des nanoparticules artificielles dans les prochaines années.


Ralf Kägi, Directeur du Laboratoire d’Etudes des particules de l’EAWAG, a effectué en 2009 une caractérisation de l’eau potable de l’usine de potabilisation zurichoise de Lengg.


 

 

 

 

http://www.eawag.ch/medien/publ/eanews/news_66/en66f_kaegi_1.pdf   


Les échantillons d’eau potable ont été préalablement traités par une méthode de séparation afin de ne laisser subsister que les nanoparticules:


Une sédimentation de 2 h suivie du prélèvement de la couche supérieure; puis une première centrifugation  de ½ h à 330g, suivie d’une seconde centrifugation de 1h à 2700g, et enfin une ultra centrifugation de 12h à


120 000g.


A la suite de ce traitement, seules les nanoparticules subsistent dans l’eau.


Les échantillons ainsi « purifiés » sont analysés en terme de quantités de résidus, de formes et de dimensions des particules restant en suspension.


Trois méthodes complémentaires ont été mises en œuvre:


- Microscopie électronique à transmission.


- Microscopie à force atomique.


- LIBD ( Laser-Induced Breakdown Detection ).


Ces trois méthodes conjuguées ont permis d’évaluer la population de nanoparticules à un milliard par cm3, avec une taille moyenne de 15 nm.


Cette valeur extraordinaire appelle plusieurs réflexions:


- Une eau potable n’est pas une eau pure. De cela on se serait douté, mais ce type de mesures nous permet de passer du doute à la certitude.


Il serait du plus grand intérêt d’effectuer les mêmes mesures sur des échantillons d’eaux dites « minérales » vendues en bouteilles.


- Ces mesures ne renseignent pas sur la nature des nanoparticules, mais seulement sur leur nombre, leurs formes et leurs dimensions. La nature des particules doit être déterminée par d’autres méthodes , notamment spectroscopiques et chimiques.


- Ce « simple » dosage quantitatif des nanoparticules exige la mise en œuvre de procédés et de matériels de la technologie la plus avancée, utilisés par des personnels hautement qualifiés, en laboratoire. On imagine quelle sera la difficulté lorsqu’il s’agira d’effectuer des analyses de terrain, et non plus seulement de compter, mais d’identifier et de doser séparément les particules présentes dans le liquide.


L’introduction des nanoparticules dans de nombreux produits de consommation courante s’effectue aujourd’hui sans aucun contrôle et en l’absence de connaissances sur leur degré de nocivité.


Au vu de la lenteur de réaction des organismes officiels de santé en présence d’un seul produit ( le Médiator) dont la nocivité était prouvée depuis plusieurs années, on imagine sans peine la catastrophe de santé publique qui pourrait se produire si quelques-unes des centaines de nanoparticules utilisées sans discernement se révélaient toxiques pour les organismes vivants.



 

Repost 0
30 décembre 2010 4 30 /12 /décembre /2010 15:44

27 Décembre 2010,


Le baril est aujourd’hui coté  90,77 dollars, soit environ 42,7 centimes d’euro au litre .


Lorsque s’ajoutent les coûts du raffinage, du transport, de la distribution, et les taxes françaises ( TIPP et TVA ), l’usager doit débourser 1,4 euros pour acquérir un litre de carburant.


Si l’on envisage le scénario catastrophe d’un baril à 500 dollars, le prix de revient du litre de carburant passerait alors à 2,35 euros, à taux de change inchangé ( Et qui peut prédire le taux de change après une crise pétrolière?). Dans l’hypothèse d’une TIPP constante et d’un taux de TVA identique ( Et qui peut connaître les décisions du gouvernement en matière de TIPP et de TVA sur les carburants ? ), le litre de carburant coûterait autour de 3,60 euros à la pompe.


Quelles seraient les répercussions sur l’activité socio-économique ?


Pour certains secteurs professionnels les produits pétroliers sont incontournables aujourd’hui et représentent parfois une part importante des coûts: Transports de marchandises routiers, maritimes et aériens, transports en commun de personnes, taxis, ramassages scolaires, agriculture, pèche, tourisme ( voyages organisés), services de santé, police, services de secours, lutte anti incendies, une partie importante du chauffage collectif, les centrales électriques à fuel, et de nombreux sites industriels.…


Pour continuer d’exister, ces secteurs devraient répercuter intégralement les hausses du fuel sur leurs prix. Il en résulterait de profonds bouleversements dans les structures de distribution et du transport, et une hausse générale des prix à la consommation.


Sans oublier les traditionnels blocages des routes par les transporteurs qui exigeront de l’Etat des conditions particulières. Ni les abus de certains patrons qui bloqueront les augmentations de salaires pour compenser les hausses du carburant, de belles empoignades en perspective…


A cette hausse générale des prix des biens et des services, supportés par le consommateur, viendrait s’ajouter celle du coût des transports personnels en voiture, et du chauffage individuel au fuel.


Le particulier ne pourra pas échapper à la hausse générale des prix, tout au plus pourra-t-il réduire la note en appliquant quelques mesures de sauvegarde comme le covoiturage, le recours aux transports en commun lorsque c’est possible, l’isolation de son habitation, le réglage de son thermostat, l‘achat de quelques pull-overs et l‘annulation des déplacements inutiles.


Il faut donc s’attendre d’une part à une baisse de la consommation , avec son cortège de licenciements économiques et de dépôts de bilan, et à des   forts mouvements sociaux sur des revendications salariales pour compenser en partie les hausses de prix.


Mais un malheur n’arrive jamais seul. Une augmentation brutale de 500% du prix du baril ne peut être provoquée que par une très grave crise pétrolière accompagnée, ou déclenchée, par une grave crise politique, le tout résultant en une pénurie à l’origine de la flambée.


Il nous reste à espérer que la flambée n’aura pas lieu. Certes, le prix du baril atteindra un jour 500 euros, et même davantage, mais on peut penser que cette augmentation de prix sera progressive , peut-être étalée sur dix ou quinze ans dans le meilleur des cas.


Nous aurions donc dix ou quinze ans pour nous préparer à vivre avec un pétrole cher et rationné.


C’est-à-dire réformer le secteur des transports, réduire nos consommations énergétiques, développer les énergies renouvelables, repenser nos déplacements, développer les transports en commun ferroviaires, la voiture électrique, repenser l’habitat, promouvoir la proximité, modérer nos ambitions touristiques exotiques ( grand‘mère devra se passer de la visite des pyramides…).


N’est-ce pas cela le développement durable ?


Qu’en est-il en pratique ?


Loin de chercher à freiner le développement des transports routiers, les Etats envisagent  d’autoriser le roulage des super camions.


Sans commentaire…


En France, le gouvernement vient de porter un coup d’arrêt au développement du photovoltaïque en baissant fortement les avantages incitatifs . Cette politique d’un pas en avant suivi d’un pas en arrière n’est pas de nature à encourager les investissements dans ce secteur. Les industriels ont besoins de visibilité au moins à moyen terme.


Sans commentaire….


Toujours en France, la politique du transport ferroviaire est orientée exclusivement vers les lignes à grande vitesse, au détriment du réseau dit « secondaire » qui , seul, pourrait apporter une solution de remplacement au « tout voiture ».


Sans commentaire….


Restons en France, où le gouvernement semble considérer avec bienveillance le  développement de la voiture électrique. Attendons cependant de connaître la politique tarifaire et de taxation qui sera décidée par le gouvernement pour l’électricité « automobile ». Gageons que les usagers y regarderont à deux fois et voudront des garanties pour qu’on ne leur refasse pas le coup du photovoltaïque. De cette politique dépendra l ‘intérêt des usagers pour ce nouveau concept par ailleurs très dépendant d’infrastructures au sujet desquelles il n’existe aucun plan de développement.


Malgré les économies d’énergie, le sevrage du pétrole ne sera possible que par un recours à l’électricité. Le charbon et le fuel étant par définition exclus , cette électricité sera nucléaire ou ne sera pas.


Il existe en France une forte opposition au nucléaire. Il sera donc très difficile de lancer un programme de remplacement des centrales existantes, de construction de nouvelles centrales, et de développement des surrégénérateurs. De plus, un éventuel changement de majorité en 2012 serait probablement accompagné d’un arrêt de ces développements, souvenons-nous de Superphénix.


Les opposants au nucléaire sont souvent également opposés à l’éolien, pour des raisons différentes mais tout aussi péremptoires.


Le développement des énergies renouvelables est donc englué dans un contexte de pesanteurs étatiques et d’atermoiements écologiques dont on ne voit pas très bien l’issue.


Il faut donc s’attendre à une période de sevrage du pétrole très douloureuse, au cours de  laquelle se produiront de forts soubresauts politico-sociaux-économiques, dont l‘issue est très incertaine.


Faute d’un plan décennal gouvernemental de dégagement du pétrole, la mutation sera imposée par les marchés et nous devrons accepter la purge sans même pouvoir choisir le contenu de la potion.



 


 


 

Repost 0
30 décembre 2010 4 30 /12 /décembre /2010 15:44

27 Décembre 2010,


Le baril est aujourd’hui coté  90,77 dollars, soit environ 42,7 centimes d’euro au litre .


Lorsque s’ajoutent les coûts du raffinage, du transport, de la distribution, et les taxes françaises ( TIPP et TVA ), l’usager doit débourser 1,4 euros pour acquérir un litre de carburant.


Si l’on envisage le scénario catastrophe d’un baril à 500 dollars, le prix de revient du litre de carburant passerait alors à 2,35 euros, à taux de change inchangé ( Et qui peut prédire le taux de change après une crise pétrolière?). Dans l’hypothèse d’une TIPP constante et d’un taux de TVA identique ( Et qui peut connaître les décisions du gouvernement en matière de TIPP et de TVA sur les carburants ? ), le litre de carburant coûterait autour de 3,60 euros à la pompe.


Quelles seraient les répercussions sur l’activité socio-économique ?


Pour certains secteurs professionnels les produits pétroliers sont incontournables aujourd’hui et représentent parfois une part importante des coûts: Transports de marchandises routiers, maritimes et aériens, transports en commun de personnes, taxis, ramassages scolaires, agriculture, pèche, tourisme ( voyages organisés), services de santé, police, services de secours, lutte anti incendies, une partie importante du chauffage collectif, les centrales électriques à fuel, et de nombreux sites industriels.…


Pour continuer d’exister, ces secteurs devraient répercuter intégralement les hausses du fuel sur leurs prix. Il en résulterait de profonds bouleversements dans les structures de distribution et du transport, et une hausse générale des prix à la consommation.


Sans oublier les traditionnels blocages des routes par les transporteurs qui exigeront de l’Etat des conditions particulières. Ni les abus de certains patrons qui bloqueront les augmentations de salaires pour compenser les hausses du carburant, de belles empoignades en perspective…


A cette hausse générale des prix des biens et des services, supportés par le consommateur, viendrait s’ajouter celle du coût des transports personnels en voiture, et du chauffage individuel au fuel.


Le particulier ne pourra pas échapper à la hausse générale des prix, tout au plus pourra-t-il réduire la note en appliquant quelques mesures de sauvegarde comme le covoiturage, le recours aux transports en commun lorsque c’est possible, l’isolation de son habitation, le réglage de son thermostat, l‘achat de quelques pull-overs et l‘annulation des déplacements inutiles.


Il faut donc s’attendre d’une part à une baisse de la consommation , avec son cortège de licenciements économiques et de dépôts de bilan, et à des   forts mouvements sociaux sur des revendications salariales pour compenser en partie les hausses de prix.


Mais un malheur n’arrive jamais seul. Une augmentation brutale de 500% du prix du baril ne peut être provoquée que par une très grave crise pétrolière accompagnée, ou déclenchée, par une grave crise politique, le tout résultant en une pénurie à l’origine de la flambée.


Il nous reste à espérer que la flambée n’aura pas lieu. Certes, le prix du baril atteindra un jour 500 euros, et même davantage, mais on peut penser que cette augmentation de prix sera progressive , peut-être étalée sur dix ou quinze ans dans le meilleur des cas.


Nous aurions donc dix ou quinze ans pour nous préparer à vivre avec un pétrole cher et rationné.


C’est-à-dire réformer le secteur des transports, réduire nos consommations énergétiques, développer les énergies renouvelables, repenser nos déplacements, développer les transports en commun ferroviaires, la voiture électrique, repenser l’habitat, promouvoir la proximité, modérer nos ambitions touristiques exotiques ( grand‘mère devra se passer de la visite des pyramides…).


N’est-ce pas cela le développement durable ?


Qu’en est-il en pratique ?


Loin de chercher à freiner le développement des transports routiers, les Etats envisagent  d’autoriser le roulage des super camions.


Sans commentaire…


En France, le gouvernement vient de porter un coup d’arrêt au développement du photovoltaïque en baissant fortement les avantages incitatifs . Cette politique d’un pas en avant suivi d’un pas en arrière n’est pas de nature à encourager les investissements dans ce secteur. Les industriels ont besoins de visibilité au moins à moyen terme.


Sans commentaire….


Toujours en France, la politique du transport ferroviaire est orientée exclusivement vers les lignes à grande vitesse, au détriment du réseau dit « secondaire » qui , seul, pourrait apporter une solution de remplacement au « tout voiture ».


Sans commentaire….


Restons en France, où le gouvernement semble considérer avec bienveillance le  développement de la voiture électrique. Attendons cependant de connaître la politique tarifaire et de taxation qui sera décidée par le gouvernement pour l’électricité « automobile ». Gageons que les usagers y regarderont à deux fois et voudront des garanties pour qu’on ne leur refasse pas le coup du photovoltaïque. De cette politique dépendra l ‘intérêt des usagers pour ce nouveau concept par ailleurs très dépendant d’infrastructures au sujet desquelles il n’existe aucun plan de développement.


Malgré les économies d’énergie, le sevrage du pétrole ne sera possible que par un recours à l’électricité. Le charbon et le fuel étant par définition exclus , cette électricité sera nucléaire ou ne sera pas.


Il existe en France une forte opposition au nucléaire. Il sera donc très difficile de lancer un programme de remplacement des centrales existantes, de construction de nouvelles centrales, et de développement des surrégénérateurs. De plus, un éventuel changement de majorité en 2012 serait probablement accompagné d’un arrêt de ces développements, souvenons-nous de Superphénix.


Les opposants au nucléaire sont souvent également opposés à l’éolien, pour des raisons différentes mais tout aussi péremptoires.


Le développement des énergies renouvelables est donc englué dans un contexte de pesanteurs étatiques et d’atermoiements écologiques dont on ne voit pas très bien l’issue.


Il faut donc s’attendre à une période de sevrage du pétrole très douloureuse, au cours de  laquelle se produiront de forts soubresauts politico-sociaux-économiques, dont l‘issue est très incertaine.


Faute d’un plan décennal gouvernemental de dégagement du pétrole, la mutation sera imposée par les marchés et nous devrons accepter la purge sans même pouvoir choisir le contenu de la potion.



 


 


 

Repost 0
30 décembre 2010 4 30 /12 /décembre /2010 15:13

30 Décembre 2010


Nous avons vu que la voiture électrique est encore balbutiante et en recherche technologique d’une batterie digne de ce nom. Mais elle n’a jamais été aussi proche de son aboutissement et on peut penser qu’elle sera en mesure de remplacer son homologue à moteur thermique au cours de la présente décennie.


Il n’est donc pas inutile de considérer ce futur marché en termes d’approvisionnement et de rendement énergétique.


Les moteurs thermiques ont un rendement de l

'ordre de 40% (un peu moins pour les moteurs à essence, un peu plus pour les diesels). Leurs homologues électriques ont des rendements très supérieurs, de lordre de 85%. De plus, en version automobile, une partie de lénergie du freinage peut être récupérée.


En première approximation on peut donc affirmer qu’à performances  et à poids comparables une auto électrique consommera deux fois moins d

énergie quune auto conventionnelle.


La consommation annuelle de 30 millions de véhicules particuliers  à moteurs thermiques est de l

ordre de 270 TWh en équivalent produits pétroliers.


( Distance moyenne parcourue annuellement: 15 000 Kms, consommation moyenne: 6 L/100 Kms).


Le passage au tout électrique pour la voiture permettrait donc d’économiser l’équivalent de 135 TWh, soit 8% de la consommation énergétique totale de la France en 2008.


A terme, l

électrification complète du parc nécessiterait donc la fourniture annuelle de 135 TWh électriques supplémentaires  qui viendront sajouter à la consommation « normale ».


Cette consommation électrique correspond aux capacités d

une dizaines de centrales de 1 500 MW.


Heureusement de grandes économies d

énergie électrique sont programmées dans le domaine tertiaire. Améliorations de lisolation thermique des locaux, montée en puissance des énergies renouvelables, réduction de la consommation des appareils domestiques, et de léclairage public.


Dans le cas contraire il sera nécessaire de construire de nouvelles centrales pour fournir l’énergie nécessaire pour nos voitures….


Mais tout ceci n

a de sens que si la technologie parvient un jour à permettre la fabrication industrielle de batteries dun rendement massique  dau moins 500 Wh/Kg, ce qui est aujourdhui encore du domaine du rêve.



 


 


 


 

Repost 0
30 décembre 2010 4 30 /12 /décembre /2010 12:17

30 Décembre 2010



Les anciens ont en mémoire les offensives sporadiques de la voiture électrique qui, tous les dix ans depuis le premier choc pétrolier, revient sur le devant de la scène avec un design relooké et des arguments marketing à chaque fois péremptoires et définitifs. Jusqu’à présent ces tentatives ont échoué face aux réalités du marché et faute d’une technologie adéquate.


Nous voici en présence d’une nouvelle tentative de percée, cette fois c’est juré, c’est la bonne.


Les circonstances sont en effet favorables :


- Perspective dramatique d’épuisement des ressources pétrolières, le «peak oïl » serait derrière nous .


- Risque non moins dramatique d’augmentation drastique du prix des carburants liquides à cause de l’accroissement de la demande des pays émergents.


- Impérieuse nécessité de réduire les émissions de CO2 à cause du réchauffement climatique, et donc menace de la taxe carbone.


- Urgence de réduire la pollution atmosphérique, les oxydes d’azote et les nanoparticules, induisant un cortège de taxes et de restrictions de circulation.


- Et si, au passage, on peut réduire la dépendance énergétique de la France, c’est tout bonus.


Voici donc un environnement des plus encourageants pour justifier l’électrification de nos chères guimbardes.


Mais la technique sera-t-elle cette fois à la hauteur ?


Les classiques batteries au plomb ont une énergie massique de l’ordre de 50 Wh/Kg . Cette faible capacité massique est notoirement insuffisante pour équiper autre chose que des engins de manutention.


Qu’en est-il aujourd’hui avec les nouvelles technologies ?


Les batteries au Lithium sont une technique prometteuse, la théorie laisse espérer des capacités massiques jusqu’à 500Wh/Kg, soit  dix fois les performances d’une batterie au plomb.


Mais il y a loin des expériences de laboratoire aux applications concrètes.


Une batterie destinée à fournir l’énergie de propulsion d’une automobile doit respecter un cahier des charges très sévère. La sécurité, la robustesse, la fiabilité, la non toxicité, la tenue en température, la capacité à délivrer sa puissance max, le nombre de cycles, la conservation de la charge, le coût des matériaux, la tenue aux court-circuits, le temps de recharge, la durée de vie, etc… sont des paramètres sur lesquels les constructeurs ne transigeront pas, surtout s’agissant d’une application nouvelle.


La nécessité de respecter toutes ces contraintes fait qu’on ne sait toujours pas construire aujourd’hui industriellement des batteries d’une capacité massique supérieure à 110 Wh/Kg ( Lithium Métal Polymère), ce qui limite la réserve énergétique embarquée à 25 KWh si l’on ne veut pas pénaliser le véhicule par un poids mort supérieur à 300Kg.


Or il faut embarquer une réserve énergétique électrique d’au moins 125 KWh pour égaler l’autonomie et les performances d’une voiture actuelle à moteur thermique.


D’autres types de batteries sont à l’étude , avec des promesses de performances impressionnantes, mais aucune ne sera industriellement disponible avant 2015.



Les voitures électriques actuelles sont construites pour valider une technologie et tester le marché.


Le véritable marché ne pourra démarrer que lorsque les batteries nécessaires seront disponibles, c’est-à-dire pas avant 2015.



Avec 25 KWh on peut développer plusieurs types de véhicules:


Le EV ( Electric Vehicle) , engin tout électrique , de faible gabarit et d’autonomie réduite, dont le « Blue Car » de Bolloré est un bon exemple. Véhicule destiné à un usage urbain et pouvant être rechargé simplement sur une prise quasi ordinaire.


Le HEV ( Hybrid Electric Vehicle ), véhicule hybride mû essentiellement par un moteur thermique, couplé à un moteur électrique qui apporte un surcroît de puissance momentané quand c’est nécessaire. La batterie, de faible capacité, est sensée être rechargée par le moteur thermique et par la récupération d’énergie au freinage.


L’exemple typique est la TOYOTA Prius, dont l’autonomie « électrique »  ne dépasse pas 2 à 5 Kms !


Le PHEV ( Plug-in Hybrid Electric Vehicle ), le même que précédemment , mais avec une batterie plus grosse permettant une autonomie électrique décente. Il est alors nécessaire de la recharger sur le secteur, d’où l’appellation « Plug-in ».


TOYOTA étudie une modification de la Prius pour en faire un « plug-in ».


Les HEV ne sont pas des véhicules électriques puisque leur énergie reste entièrement d’origine classique ( carburant liquide).


Les PHEV actuels sont des véhicules partiellement électrisés, plus de  80% de leur énergie provient encore d’un carburant liquide.


Seuls les EV sont de véritables voiturettes électriques. Leur usage reste essentiellement urbain, ils ne remplacent pas une « vraie » voiture, ils en sont le complément.


Les « vraies » voitures électriques se feront donc encore attendre, la batterie restant la pièce maîtresse non encore disponible. 


Repost 0
16 décembre 2010 4 16 /12 /décembre /2010 18:10

16 Décembre 2010


Les batteries actuelles au Lithium ont une capacité massique d’environ 100 Wh / Kg, ce qui limite l’énergie embarquée à 30 KWh si l’on ne veut pas dépasser un poids de batterie de 300 Kg, soit l‘équivalent de quatre personnes en poids mort.


Avec 30 KWh on ne peut proposer que des véhicules de petit gabarit dont les performances sont limitées en autonomie et en vitesse ( de l’ordre de 150 Kms à 70 Km/h ). On ne peut en aucun cas proposer l’équivalent d’une voiture actuelle.


Les recherches pour l’industrialisation de batteries à forte capacité massique n’aboutiront pas industriellement avant la période 2015-2020.


En attendant de pouvoir fabriquer des voitures tout électrique de performances acceptables , il existe un marché pour une  voiture hybride fonctionnant alternativement aux deux énergies.


TOYOTA a compris dès le départ que la voiture tout électrique de performances acceptables ne pouvait pas être prête avant longtemps. La Prius a été développée pour occuper le vide créé par le battage médiatique autour de la propulsion électrique . Les premiers modèles de Prius méritaient à peine le nom de voiture hybride, le moteur électrique d’appoint était alimenté par une batterie de très faible capacité ( pour limiter le surpoids ), ne permettant qu’une autonomie ridicule ( quelques kilomètres ) en tout électrique. Mais l’utilisation intelligente d’un moteur thermique très performant en rendement a permis de montrer de bons résultats en émissions de CO2 ainsi qu’une consommation d’essence intéressante. Ce compromis a permis à TOYOTA de trouver une clientèle convaincue par les arguments écologiques.


Il s’est vite révélé à l’usage que le principe général était bon, quoiqu’assez cher, mais que l’engin serait encore plus attractif avec une batterie convenable. En effet, la batterie d’origine , de 1,3 Kwh pour un poids de 30 Kg, ne peut servir que de tampon tout juste bon à justifier l’appellation de véhicule hybride.


Plusieurs solutions « bricolées » sur des Prius par des entreprises innovantes et un peu téméraires ont convaincu TOYOTA de passer au stade supérieur en montant une batterie plus forte, et à faire de la Prius un véritable PHEV ( Plug-in Hybrid Electric Vehicle ). Bien sûr cela suppose une ré-étude du véhicule à cause du poids supplémentaire, et une homologation. Le véhicule actuel pèse déjà 1 300 Kg, il n’est pas anodin d’ajouter 150 Kg de batteries. De plus une étude de fiabilité de la batterie doit être validée avant commercialisation.


Des détails complémentaires figurent ici:


 

 

 

http://www.cartech.fr/news/essai-prius-rechargeable-39751238.htm  


Il ne faut pas rêver, cette nouvelle batterie donnera certes une autonomie électrique supplémentaire ( on parle de 20 Kms ), mais le poids énorme à tirer ( près de 1,6 tonnes en charge) est un très sérieux handicap.


Mais quand on aime on ne compte pas…..


Repost 0
16 décembre 2010 4 16 /12 /décembre /2010 12:23

16 Décembre 2010


Nous avons vu précédemment les obstacles à lever pour transformer les  expériences ponctuelles sur des véhicules électriques « de salon » en un marché industriel susceptible de remplacer 20 % des véhicules actuels à l’horizon 2020.


Le marché actuel de l’automobile est un marché technologiquement fermé. Par exemple un réservoir de Renault ne se monte pas sur une Mercédès, et c’est vrai pour la plupart des pièces, même si de gros efforts ont été faits ces dernières années.


Par contre, dans la voiture électrique , la batterie est et restera  une pièce très onéreuse. Pour en réduire le coût il est important d’en standardiser la fabrication. Il ne serait pas pertinent d’avoir un modèle de batterie pour chaque constructeur, voire pour chaque modèle.


D’autre part le problème de la recharge en cours de trajet conduit au concept d’échange de batterie, aucun usager n’accepterait d’attendre six heures à une station service pour faire le plein d’électricité !


Pour toutes ces raisons il est essentiel de construire une normalisation pour établir une standardisation des batteries de véhicules électriques, faute de quoi le marché ne pourrait pas démarrer.


Il faut définir les caractéristiques mécaniques , et électriques. La connectique, les systèmes de fixation, les différentes classes, les gammes, le marquage.


Ceci ne peut pas être fait rapidement. la Commission Européenne a lancé le processus qui devrait conduire à cette normalisation.



 

 

 

http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?pubRef=-//EP//TEXT+TA+P7-TA-2010-0150+0+DOC+XML+V0//FR&language=FR  



On comprend la difficulté de la tâche quand on sait que la technologie des batteries est en pleine évolution. Comment normaliser un objet dont on ne connaît ni les caractéristiques, ni les conditions d’utilisation, ni les besoins réels du marché ?


Il est évident que l’échéance de 2011 souhaitée par la Commission, est un vœux pieux. Il est probable qu’un standard se dégagera progressivement , plus ou moins imposé par le ou les leaders du marché, et qu’il faudra attendre au moins 2015 pour pouvoir parler  de norme.


Il faudra bien ce temps pour développer les procédés, appareils et bancs de mesures destinés au test et à la vérification des batteries qui circuleront sur le réseau, ainsi que les infrastructures ad-hoc.


La voiture électrique ouvre un nouveau marché où il faudra se hâter lentement....

Repost 0