Le carburant de l'avenir, essence ou électricité ?

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 .