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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.



 


 


 

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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.



 


 


 

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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.



 


 


 


 

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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. 


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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…..


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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....

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16 décembre 2010 4 16 /12 /décembre /2010 09:27

16 Décembre 2010


Nous avons vu précédemment que la voiture tout électrique ne deviendra une « vraie » voiture que lorsque la réserve d’énergie embarquée sera suffisante, de l’ordre de 250 KWh. Rappelons qu’aujourd’hui cette réserve ne dépasse pas le dixième de cette valeur , avec un maximum de 30 KWh sur la Blue-Car de Bolloré.


Les industriels ont parfaitement conscience de ce problème et tous les labos de recherches travaillent au développement de nouvelles batteries, avec un objectif de densité massique de 1 KWh par kilogramme.


Cet objectif n’est pas utopique, il est déjà atteint sur des démonstrateurs de labo. Le problème est de transférer ces résultats sur le terrain industriel pour lequel le cahier des charges est exigeant: coût, sécurité, fiabilité, robustesse, durée de vie, tenue en température, mise en œuvre, approvisionnement des matériaux, etc…


On peut raisonnablement penser que cet objectif industriel sera atteint dans un délai de cinq à dix ans, compte tenu de la très forte demande liée à la nécessité de remplacer les combustibles fossiles, de réduire les émissions de CO2, et de supprimer la pollution par les oxydes d’azote et les nanoparticules.


Lorsque nos voitures seront équipées de batteries de 250 KWh, un autre problème devra être résolu: celui de la recharge de ces « monstres ».


Autant il est relativement facile de recharger à domicile en quelques heures une batterie de 25 KWh, autant la fourniture de 250 KWh est problématique.


Sur une installation domestique, on peut envisager de prendre 3 KW pour le chargeur de batterie. Une dizaine d’heures suffisent alors à recharger un accu de 25 KWh.


( Les gazettes ne disent pas comment EDF pourra faire face à ce formidable appel de courant en soirée, courant qui viendra s’ajouter aux besoins du chauffage en hiver, mais ceci est une autre histoire…)


Par contre, aucune installation domestique n’est capable de fournir les 30 KW nécessaires à la recharge de l’accu de 250 KWh. Il faudra faire appel à une structure extérieure , une station service électrique ou un réseau spécialisé. Et pour EDF, la difficulté sera multipliée par dix.


Donc la croissance du marché de la voiture tout électrique n’est pas pour demain. Cette croissance ne sera possible que si les problèmes de logistique sont résolus.


La mise au point de batteries performantes ne suffira pas à créer le marché. Il faudra mettre en place une infrastructure logistique lourde pour laquelle il n’existe aujourd’hui aucun projet.


La Blue-Car de Bolloré vient d’être retenue pour la mise en place du service Autolib à Paris. Cette application en vraie grandeur permettra une meilleure connaissance des problèmes de logistique, dont il y aura sûrement des leçons à tirer.



 

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15 décembre 2010 3 15 /12 /décembre /2010 17:49

15 Décembre 2010


Aujourd’hui nous roulons dans des voitures qui consomment un carburant liquide. Ces véhicules nous donnent toute satisfaction, tant sur le plan du confort que de l’autonomie. Même le prix est apparemment accepté si l’on en juge par le succès commercial des nouveaux modèles . Nous apprécions de pouvoir emprunter les autoroutes pour franchir des centaines de kilomètres pour les vacances ou les week-ends, et ce sans avoir à s’arrêter pour faire le plein.


Pour cela nos autos sont équipées de réservoirs d’environ 70 litres, dont le volume et le poids sont discrets, laissant une large place pour emporter cinq passagers et leurs bagages.


le pouvoir calorifique de l’essence est d’environ 35 000 KJ/L, ce qui fait un stock énergétique de 2 450 MJ, ou encore 681 KWh.


Une grande partie de cette énergie est perdue* car le rendement de nos moteurs thermiques ne dépasse pas 0,4. L’énergie « utile » à la propulsion est donc de 272 KWh « seulement ».


* Pas tout à fait perdue car une partie est utilisée pour le chauffage de l’habitacle en hiver.


Si l’on remplace le moteur thermique par une propulsion électrique, tout en conservant les mêmes prestations, il faut garder la même énergie utile de 272 KWh.


Le moteur électrique possède un excellent rendement, au moins 80%. La réserve d’énergie à prévoir sera donc d’environ 340 KWh en première approximation.


Mais on considère que 20 % environ de l’énergie dépensée peut être récupérée lors de phases de freinage. L’énergie embarquée peut alors se limiter à 270 KWh.


Dans l’état actuel de la technologie des batteries, la densité massique est de l’ordre de 100 Wh/Kg ( chiffres indiqués pour la batterie L.M.P. qui équipe la « Blue-Car » de Bolloré).


Pour obtenir une réserve de 270 KWh, il faut  une batterie d’un poids de 2 700 Kg.


Ceci est  bien sûr parfaitement inconcevable.


Donc, aujourd’hui, il n’est pas possible de fabriquer une voiture électrique offrant les mêmes prestations que son homologue à essence.


Les véhicules électriques présentés sur le marché sont une première offre compatible avec l’état de l’art. Le passage obligé est le poids maximum acceptable de la batterie, de l’ordre de 300 Kg. En-dessous l’énergie est très insuffisante, et au-dessus le poids est inacceptable. Ceci nous donne la réserve d’énergie, soit 30 KWh environ, c’est-à-dire presque dix fois moins que ce qu’il faudrait pour égaler les prestations d’une auto actuelle à essence.


Il n’est donc pas pertinent d’essayer de comparer les deux: il s’agit d’autre chose, pour un autre usage.


Avec ces 30 KWh, on cherche à offrir une autonomie raisonnable, de l’ordre de 150 Kms. Avec l’énergie récupérée au freinage on peut compter sur 40 KWh utiles .Il faut donc limiter la puissance du moteur à une vingtaine de Kilowatts, soit environ 27 CV, ce qui correspond à la puissance d’une Renault Dauphine, mais avec la pénalité d’une batterie de 300 Kg !


La Blue-Car de Bolloré est présentée avec un moteur de 50 KW, qui servira surtout à impressionner les journalistes en permettant une vitesse de pointe de 130 Km/h, qui ne pourra pas être soutenue bien longtemps évidemment, eu égard à la puissance crête de la batterie , annoncée pour 45 KW pendant 30 secondes ! Même pas de quoi impressionner la petite amie…


L’autonomie annoncée de 250 Kms doit être comprise à puissance limitée évidemment, c’est-à-dire à vitesse réduite, le Lithium ne permet pas de miracles….


Le problème de la voiture électrique reste donc la batterie. Mais , contrairement aux tentatives précédentes avortées faute de technologie de batteries, il y a aujourd’hui des espoirs sérieux d’améliorer significativement la situation.


L’objectif les labos de recherche est d’atteindre une densité massique de 1 KWh/Kg.


La technique industrialisable aujourd’hui  permet le dixième de ce chiffre. On mesure l’ampleur de la tâche à accomplir.


Nous verrons dans un autre article qui fait quoi dans ce domaine .



 


 


 


 

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13 décembre 2010 1 13 /12 /décembre /2010 11:44

13 Décembre 2010


Les deux entrées essentielles des nanoparticules dans le corps humain sont les voies aériennes et les voies digestives. L’entrée par la voie intradermique est théoriquement possible, bien que fortement contestée dans des conditions normales hors blessure. Nous nous intéressons ici à la voie aérienne.


L’air que nous respirons est « normalement » chargé de particules de toutes sortes. Chaque cm3 inspiré contient entre 10 000 et 100 000 particules dont la taille s’échelonne entre 1 nm et 100 µm, et dont la composition représente un échantillonnage à peu près complet de ce que notre civilisation est capable de produire, sans oublier les particules naturelles bien entendu.


Les voies aériennes bronchiques sont tapissées de muqueuses et de cils vibratiles qui participent à l’élimination de l’essentiel des particules grâce au mécanisme de clairance pulmonaire. Les déchets restants sont expectorés et le reste est éliminé par les macrophages.


La structure fractale de l’arbre bronchique est semblable à celle d’un filtre à particules, mais à l‘envers. Les fibres sont ici remplacées par des tubes recouverts de muqueuse qui « piège » les particules par les mêmes mécanismes d’impact, de gravité et de diffusion, que dans un filtre.  Des mécanismes électrostatiques ne sont pas exclus.


Seule une très petite fraction des  nanoparticules réussissent à se faufiler dans les alvéoles pulmonaires.


Notons qu’il a été signalé une possibilité d’entrée des nanoparticules par l’appareil olfactif, directement en liaison avec le cerveau par le nerf olfactif. Ceci sera évoqué ultérieurement.


Les échanges gazeux se font à travers la membrane alvéolaire, dont la surface totale est comparable à celle d’un cours de tennis.


Le lobule alvéolaire est enrobé de vaisseaux capillaires sanguins en sorte que la distance entre l’intérieur des alvéoles et l’intérieur des capillaires sanguins n’excède pas 200 nanomètres.


Les polluants du monde extérieur ne sont donc séparés de l’intérieur de l’organisme que par une mince et fragile barrière physiologique de 200 nanomètres ! De plus cette barrière est ouverte à de nombreux échanges comme nous allons le voir ci-après.


En toute rigueur l’intérieur de l’organisme commence lors du franchissement de la membrane apicale phospholipidique des cellules épithéliales alvéolaires (pneumocytes de type 1 ) . La barrière serait donc réellement de 7 nm au lieu de 200 !


Une fois franchie cette « barrière » de 7 nm, la particule possède une chance sur deux d’être éjectée de la membrane basale par exocytose et de se retrouver dans la circulation lymphatique. Ou pire encore, si la nanoparticule possède quelque affinité avec une protéine transmembranaire, ou si elle est très petite ( quelques nm ), elle peut passer tranquillement la barrière épithéliale sans avoir à montrer patte blanche.


Un peu comme les molécules de certains gaz ( alcool, anesthésiants, toxiques ) utilisent le même chemin que O2 et CO2 , même si les mécanismes ne sont pas exactement les mêmes ( Diffusion simple à travers la membrane phospholipidique dans un cas , protéines transmembranaires dans l’autre ).


Lorsqu’une particule se dépose sur la paroi d’une alvéole, il peut lui arriver plusieurs choses:


Dans la très grande majorité des cas , elle a affaire aux macrophages. Ce sont des cellules spécialisées dans l’élimination des déchets, il y en a toujours quelques-unes dans chaque alvéole. Le macrophage se déplace en glissant sur la paroi de l’alvéole grâce à des pseudopodes, un peu comme un poulpe. Il absorbe la particule et, selon sa composition, la digère ou la conserve dans son cytoplasme.


Un macrophage peut « s’occuper » de plusieurs parasites ( particules, bactéries, …) avant de mourir. Il est alors lui-même évacué , soit vers l’extérieur, soit à travers la membrane alvéolaire dans l’intersticium, d’où ses composantes rejoignent le réseau lymphatique et les ganglions.


La protection apportée par les macrophages est « saturable ». Au-delà d’un certain seuil de pollution le système est dépassé .


Les particules qui échappent aux macrophages peuvent soit se dissoudre dans le surfactant, soit traverser la barrière alvéolo-capillaire, soit s’amasser dans l’alvéole.


La membrane des cellules épithéliales alvéolaire peut être franchie selon plusieurs procédés selon les dimensions de la particule, sa composition, son état de surface, sa polarité, sa réactivité chimique, sa souplesse, sa surface active, son degré d‘opsonisation. Les voies de passage peuvent être la diffusion simple, la diffusion facilitée, les canaux ioniques, les mécanismes d’endocytose, les clathrines, les cavéoles.


Il apparaît ainsi que le mécanisme de filtrage pulmonaire ne possède pas une efficacité parfaite, et que la barrière alvéolo-capillaire n’est pas une protection infranchissable.


Bien entendu, en cas de lésion pulmonaire, le passage des particules est grandement facilité.


Il est donc inévitable de retrouver dans l’organisme une partie des particules inhalées.


Le problème n’est donc plus de savoir si les nanoparticules entrent dans l’organisme, mais plutôt de savoir ce qu’elles deviennent  dans cet organisme quand elles y sont entrées.



(Ceci est une version réduite , la seule compatible avec Internet Explorer 9 version Béta. Y manquent notamment les liens et les figures.)



 


 

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9 décembre 2010 4 09 /12 /décembre /2010 11:45

9 Décembre 2010


Concernant le débit que l’usager peut espérer d’une liaison WiMax, on trouve des indications très variables. En fait, la seule réponse sensée serait «  çà dépend… » un peu comme le fût du canon de Fernand Raynaud.


En effet, la norme IEEE 802-16 permet une transmission dite « adaptative » , ce qui est une qualité incontestable, mais qui implique par ailleurs certaines contraintes.


Le procédé grâce auquel les informations numériques sont transmises est trop complexe pour être décrit ici. Il suffit de savoir que la station de base ( l’antenne ) sait identifier chacun des abonnés individuellement, en terme de distance, de type de matériel de réception, de qualité de son antenne réceptrice, de type de service qui est demandé. De plus, la base est capable de mesurer la qualité de la transmission avec cet abonné, et ceci en permanence.


Par ailleurs la base a la possibilité technique d’adapter en temps réel le débit numérique servi à cet abonné , et de choisir le débit pour lequel la qualité de transmission sera convenable en fonction de certains critères ( QoS, Quality of Service).


Chaque abonné se verra donc attribué un débit de transmission individuel, qui pourra être différent de celui des autres abonnés.


Par exemple, si un abonné est situé loin de l’antenne, ou masqué par un obstacle, la transmission sera difficile; dans ce cas la base choisit , pour lui, un type de modulation plus « robuste », qui lui assurera une bonne réception. Or si on augmente la « robustesse » de la transmission c’est au détriment du débit, qui va être plus faible.


Pour un autre abonné qui se trouve près de l’antenne , la base va pouvoir lui servir la modulation la plus performante , avec un débit très supérieur au cas précédent.


Donc, le même jour, à la même heure, deux abonnés du même secteur d’antenne pourront avoir des débits très différents.


En plus de cet ajustement technique du débit , il faut également compter avec le nombre d’abonnés connectés simultanément sur le réseau. Pour éviter la cacophonie digitale, la base doit procéder à une régulation des accès. Pour cela elle fait appel à un algorithme qui gère lui-même les « temps de parole » en tenant compte de l’harmonisation des délais, du type de service demandé, et bien sûr du contenu du contrat d’abonnement.


Pour toutes ces raisons il n’est pas possible de connaître à l’avance le débit sur lequel on va pouvoir compter.


Une seule certitude: plus on se rapproche de l’antenne et plus les performances s’améliorent.

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