Le blog de doc zaius

19 Août 2023

L'électrique a donc le vent en poupe. Après plusieurs années de tâtonnements, le « vrai » démarrage a débuté en 2015 avec un parc électrique roulant de 50 000 VE.

Quatre années de croissance soutenue ( +45%/an ) ont suivi pour porter le parc roulant à 240 000 VE en 2019. (VEB + PHEV ).

L'année 2019 a débuté une période de flambée de la demande ( +65% /an ) qui a porté en trois ans le parc roulant de VE à 1 102 000 VE en 2022. ( VEB + PHEV )

( Source AVERE ).

Compte tenu des aléas divers qui accompagnent la promotion de l'électrique, on peut considérer que ce résultat est plutôt satisfaisant.

On peut cependant s'interroger sur la proportion importante de véhicules hybrides rechargeables, PHEV ( voir graphique ci-dessous extrait de AVERE ) .

Très faible en 2015, cette technologie PHEV a atteint en 2022 près de 40% du total des électriques rechargeables PHEV + BEV.

Ce constat pose une question importante :

Pourquoi tant d'acheteurs de voitures neuves électriques choisissent-ils le PHEV plutôt que le BEV, malgré son prix plus élevé ?

( Il ne s'agit pas d'une fantaisie passagère, mais d'une tendance de fond comme le montre l'augmentation constante de la proportion de PHEV sur le graphique ci-dessus ).

Et pourquoi ce choix s'est-il conforté avec les années malgré les éloges dithyrambiques du BEV prodigués par le Gouvernement, et relayés par les gazettes ?

La raison n'est pas très mystérieuse :

Le PHEV résout le problème de l'autonomie, tout en respectant les règles des ZFE, et en continuant à offrir des performances routières que n'offrent pas les BEV vite rappelés à l'ordre par l'épuisement de leur batterie.

Par ailleurs, le surcoût des PHEV n'est pas vraiment un problème pour certaines catégories sociales qui recherchent des voitures sans limitation de ceci ou de cela, et qui de plus offrent une empreinte carbone flatteuse grâce au protocole WLTP, très conciliant avec cette technologie.

Pas plus que le surcoût éventuel du carburant (fossile ou pas) ne pourrait être une gène pour des clients prêts à dépenser plus pour se déplacer sereinement...

Et la déductibilité fiscale demeure intéressante, attirant les entreprises comme le miel attire les mouches.

Cette distorsion du marché est étrange si l'on se place dans la perspective de 2035, date limite au-delà de laquelle les émissions de CO2 des véhicules neufs devront être à zéro.

Ce qui exclura de facto les PHEV roulant au carburant fossile en mode thermique.

Restera la possibilité de les alimenter aux carburants bio ou synthétiques, dont on parle beaucoup dans la Presse, et qui pourraient bien obtenir un blanc-seing de Bruxelles sous la pression de quelques constructeurs qui ne souhaitent pas enterrer trop vite le moteur thermique.

La guerre entre le thermique et l'électrique est donc loin d'être terminée, la prochaine étape sera peut-être une coexistence pacifique entre les deux technologies BEV et PHEV, coexistence déjà entrée dans les faits si l'on en juge d'après les choix de la clientèle, mais qui pourrait rapidement être contrecarrée par un codicille du WLTP.

L'évolution de la part des PHEV, aujourd'hui 40% du parc BEV + PHEV, marque peut-être une différenciation durable entre les deux types, qui répondent à des usages différents.

Mais, si une partie des ménages peut acquérir deux voitures, l'autre partie devra faire le choix économique du BEV et gérer les problèmes d'autonomie afférents, problèmes bénins si l'on en croit les gazettes pro-électriques...

Les deux ou trois prochaines années permettront une meilleure visibilité, à l'occasion de la mise en œuvre des ZFE , de la décision définitive de Bruxelles sur les véhicules thermiques fonctionnant au biocarburant et/ou au carburant synthétique, de la mise au net de l'arsenal des bonus, des primes, des taxes, et du développement du réseau de charge rapide pour généraliser au moins le 150 kW.

Cette histoire de PHEV pourrit un peu le débat.

La transition énergétique comporte en effet au moins deux volets :

L'un est relatif à la lutte contre le CO2 atmosphérique.

L'autre, au moins aussi important, concerne la réduction drastique de la consommation d'énergie, dans laquelle le secteur des transports est appelé à jouer un rôle majeur.

Le BEV résout les deux problèmes : Il supprime les émissions de CO2 et divise par trois la consommation d'énergie, à condition d'utiliser une électricité décarbonée, bien entendu.

Le PHEV est neutre vis à vis du CO2, à condition d'utiliser du carburant à carbone recyclable.

Mais il ne permet d'économiser qu'une faible part d'énergie, car son mode électrique est de durée limitée ( Petites batteries ). De plus, l'élaboration des biocarburants ou des carburants de synthèse fait appel à des procédés énergivores, non dénués d'empreinte carbone....

Le PHEV permet donc la neutralité vis à vis du CO2, mais sa contribution à la baisse drastique de consommation d'énergie n'est pas au rendez-vous.

( Le rendement de la motorisation thermique est toujours de 25% quelle que soit l'origine du carburant).

Le choix du PHEV, c'est la ceinture et les bretelles.

Or, lorsque l 'on a goûté au confort des bretelles, l'expérience montre que l'on abandonne vite la ceinture....

On peut penser que l'avenir du PHEV dépend de la façon dont le BEV se sortira des problèmes dans lesquels il est un peu englué aujourd'hui, les principaux étant son autonomie fantaisiste, et un réseau de charge peu lisible.

La voiture électrique sauvée par la limitation à 110 sur autoroute ?

3 Août 2023

L'autonomie des voitures électriques pose un réel problème, et pour encore longtemps, car son amélioration dépend des progrès de la physico-chimie des batteries, lesquelles doivent satisfaire un cahier des charges draconien et sans complaisance.

Le poids de cette batterie, son encombrement , la gamme de température, la fiabilité, la sécurité, la robustesse, la tolérance aux surcharges, la longévité, et le coût, doivent être compatibles avec le très sévère cahier des charges automobile, ce qui écarte de nombreuses solutions de remplacement moins onéreuses, qui conviennent très bien par ailleurs à des applications statiques industrielles ou domestiques.

Le problème n'est pas simple.

Pour propulser une voiture électrique moyenne sur autoroute à 110 km/h il faut, dans le meilleur des cas, 15 kWh d'énergie aux 100 km.

( Ce qui correspond à l'énergie contenue dans 1,5 L de supercarburant ! On constate au passage que le rêve de la voiture à 2 litres aux cent est largement dépassé. Le passage à l'électrique était donc parfaitement justifié, et il ne s'agit pas ici de le remettre en cause.

Et, même si cette électricité est parfois encore à 60% fabriquée avec des fossiles,la réduction des émissions de CO2 est considérable, à proportion de la réduction de la consommation d'énergie des voitures ).

Le problème se situe au niveau du stockage de cette énergie électrique.

Pour avoir la même autonomie qu'avec une voiture thermique de moyenne gamme, c'est-à-dire plus ou moins 700 km, il faut donc une réserve d' énergie de 105 kWh, ce qui correspond à une batterie de 115 kWh ( pour garder les marges de sécurité minimales exigées avec la batteries au Lithium.

Avec la technologie d'aujourd'hui, une telle batterie serait beaucoup trop lourde et/ou beaucoup trop chère pour équiper une voiture de moyen de gamme.

( Cette situation est probablement appelée à évoluer dans le futur, mais aujourd'hui il faut faire avec...)

La voiture de milieu de gamme actuelle est donc équipée, au mieux, d'une batterie de 50 kWh pour 40 kWh utiles.

L'autonomie sur autoroute à 110 km/h sera donc de 270 km, et autour de 350 km en parcours mixte avec récupération d'énergie au freinage et vitesse inférieure évidemment.

Sur autoroute à 130 km/h, l'autonomie ne sera plus que de 200 km, voire moins selon le chargement, les conditions climatiques, le profil routier, et l'aptitude du moteur électrique à conserver un bon rendement à haut régime.

( C'est là que se situe, entre autres, la nuance entre haut de gamme et bas de gamme )

Ces performances sont encore clairement trop faibles pour suffire à décider le consommateur à faire ce choix, sachant qu'il peut (encore) choisir un modèle thermique avec lequel il n'aura aucun souci d'autonomie ( 700 km avec un réservoir de 60 L ), pourra rouler à 130 sur l'autoroute, et pourra refaire le plein en cinq minutes n'importe ou avec sa carte bleue.

Ce handicap confine la voiture électrique moyenne actuelle à des parcours locaux, voire régionaux, et à oublier les longs trajets sur autoroute à 130 km/h.

(Quel conducteur accepterait d'effectuer de longs parcours autoroutiers en roulant à 110 dans la file de droite entre deux camions ? Et en plus devoir passer une heure à refaire le plein...dans le meilleur des cas .

La réduction à 110 km/h de la vitesse max sur autoroute permettrait, non pas hélàs d'améliorer le sort de notre électromobiliste, mais de mettre tout le monde à la diète, sans influence drastique sur les temps de parcours, comme on peut le constater tout les jours sur les autoroutes Bretonnes gratuites limitées à 110 km/h depuis l'origine ).

Le choix d'une voiture électrique de moyenne gamme est ( en principe ) déclenché après avoir considéré un certain nombre de facteurs propres à ce mode de propulsion :

Des facteurs positifs :

- La certitude d'échapper partout à la réglementation contraignante des ZFE.

- L'accomplissement d'un geste écologique en réduisant sa consommation d'énergie d'un facteur 3.

- La réduction de son empreinte carbone.

- La perspective de bénéficier des éventuels avantages réservés aux véhicules électriques ( Parkings, stationnement gratuit, accès aux centre-villes, prime d'assurance, etc ).

- La perspective de réduire les frais de « carburant » grâce à la possibilité de recharge au domicile, ou à l'extérieur sur des bornes gratuites ( parkings de supermarché, parking d'entreprise...).

- La réduction du coût d'entretien ( C'est du moins la promesse des vendeurs...).

- Le bénéfice du bonus à l'achat.

Des facteurs négatifs :

- Devoir accepter un mode d'usage automobile qui exclut les longs trajets fréquents sur autoroute à 130 km/h, et qui impose d'utiliser le train ou l'avion ( ! ) avec voiture de location à l'arrivée.

- Accepter de s'accommoder des performances routières de la voiture de grand-père.

- Renoncer à tracter une remorque ou une caravane dans des conditions normales.

- Accepter de subir la contrainte de la gestion des trajets en fonction des points de recharge, de la puissance des bornes, de leur disponibilité, du mode d'accès, et des prix pratiqués.

- Nécessité de disposer d'un accès privé à une borne de chargement domestique pour bénéficier de la sûreté d'accès et d'un tarif maîtrisé de l'énergie, ou d'un accès assuré à une borne de parking d'entreprise.

- Accepter la perspective de la préoccupation permanente de l'autonomie restante, qui dépend des conditions météo, du profil du trajet, du chargement du véhicule, de la galerie, de la vitesse, de la force du vent, de l'utilisation ou pas des accessoires consommateurs d'énergie, et des fantaisies du logiciel du calculateur de navigation et d'autonomie...

- Accepter, selon les conditions de recharge, la perte de temps cumulée de la recharge « off shore » sur des bornes de faible puissance.

( En moyenne une centaines d'heures par an ( 12 000 km ) sur des bornes de 20 kW , contre une heure et demi seulement pour le thermique !! )

- Accepter que, selon la gamme de prix, le véhicule ne soit pas compatible avec la recharge ultra-rapide sur des bornes de 150 kW voire plus, qui sont en cours d'installation.

( Une batterie « standard » de 50 kWh ne sera pas forcément compatible avec une charge à 150 kW, qui nécessite un régime 3C et un gestionnaire de batterie capable de gérer ce courant, donc beaucoup plus chère ).

- Accepter le risque d'une forte décote à la revente en fonction de l'état de la batterie.

( Le coût de remplacement d'une batterie est exorbitant...)

- Admettre globalement qu'une voiture électrique ne se gère pas et ne se conduit pas comme une thermique, et ceci pour encore quelques années.

- Accepter les contraintes liées à la protection de la batterie dans des conditions climatiques extrêmes ( la batterie ne supporte pas les températures trop basses ou trop hautes, qui sont courantes en hiver la nuit, ou en été au soleil...Elle ne supporte pas davantage les décharges excessives ).

L'achat d'une voiture électrique sera ( devrait être ) décidé en fonction du nombre de cases cochées, avec bien sûr des poids différents selon la situation personnelle de chacun.

Ces facteurs guidant le choix évoluent dans le temps en fonction des évolutions de la technologie et de la réglementation.

Les inconvénients liés aux batteries et aux infrastructures de rechargement vont perdurer encore longtemps, et ils ne peuvent que s'accentuer avec la croissance du parc de véhicules à batterie.

( Beaucoup de points à développer : le nombre de bornes de 50, 150, et 350 KW, le maillage du réseau, l'harmonisation des dispositifs de raccordement, des procédés de facturation, des standards de câbles et de prises, et bien sûr la clarification du prix de l'énergie ainsi obtenue, et l'impact éventuelle des taxes spécifiques ).

Ce n'est certainement pas en niant l'existence de ces problèmes que l'on pourra obtenir des améliorations...

En 2022, le parc de véhicules électriques à batterie ( VP + VUL ) classés Crit'Air E s'élevait à 462 000 pour un parc total VP+VUL de 45 000 000 , soit 1%.

Source :

https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/donnees-sur-le-parc-de-vehicules-en-circulation-au-1er-janvier-2022

Ce taux de pénétration est encore très largement insuffisant pour porter un jugement sur la réussite ou l'échec le la voiture électrique à terme.

(Ce n'est pas avec 1% de pénétration que l'on peut identifier les problèmes posés par l'électrique...Il faudra atteindre au moins 10 % pour commencer à voir les vrais problèmes arriver, ou pas).

Mais le taux de croissance de 250 % observé de 2020 à 2022 permet d'être optimiste quant à l'intérêt des usagers pour cette technologie.

La voiture électrique démarre bien, souhaitons-lui bonne route, et vive le 110...

Eolien et Solaire décarbonés, pas encore tout à fait...

20 Juillet 2023

L'Eolien et le Solaire sont unanimement présentés comme modèles parfaits de sources d'énergie décarbonée.

C'est vrai dans la mesure où l'on considère l'énergie électrique disponible à la sortie de la turbine ou du panneau.

( Encore faudrait-il tenir compte de l'empreinte carbone de tous les processus qui ont permis de mettre au point les techniques nécessaires, d'extraire les éléments minéraux indispensables, de construire les turbines, les pales, les panneaux PV, les éléments de liaison, d'assurer la maintenance et le démantèlement, le recyclage des matériaux, etc... à renouveler tout les vingt ans. ).

Cette électricité qui sort de la turbine ou du panneau est, par définition, l'image de la force du vent ou de l'ensoleillement, c'est-à-dire extrêmement fluctuante.

Voir :

https://www.sauvonsleclimat.org/images/articles/pdf_files/fiches-energie/Fiche%20SLC%20%20L%27%C3%A9lectricit%C3%A9%20%C3%A9olienne.pdf

Or, le réseau de distribution national ne peut être stable que si le gestionnaire a les moyens de contrôler la puissance injectée pour l'accorder à la puissance demandée à un moment donné, faute de quoi le réseau peut entrer en « blackout » ou causer de graves désordres.

Ce contrôle implique que les installations de production connectées au réseau ( fournisseurs d'électricité ) soient à la fois « de base » et « pilotables » dans le cadre de leur contrat de capacité.

c'est le cas des installations traditionnelles : centrales thermiques à flamme et centrales nucléaires. (Les centrales hydroélectriques sont pilotables également, mais leur caractère « de base » est limité par le contenu de la retenue et/ou de la pérennité du courant pour les centrales au fil de l'eau ).

(Le réseau RTE de distribution de l'énergie électrique a la charge de fournir une électricité conforme à un cahier des charges strict concernant la fréquence du signal, les limites hautes et basses de la tension, les limites des distorsions harmoniques, l'impédance de source, les temps de réponse aux fluctuations de fréquence ou de tension, les caractéristiques des signaux parasites possiblement présents, afin de fournir aux utilisateurs un cadre clair et précis pour développer les matériels connectés à ce réseau et en garantir la sécurité à leurs clients.

Le principe de base de la gestion du réseau RTE est que d'une part c'est RTE qui en a la charge et que, d'autre part cette gestion consiste à fournir au réseau la quantité d'énergie demandée par les utilisateurs à un moment donné, ni plus, ni moins.

Actuellement, c'est donc l'offre qui doit s'adapter à la demande, et non l'inverse...).

Les parcs Eoliens et Solaires ne sont ni pilotables, ni de base.

Leur connexion au réseau électrique n'est donc possible que si, dans le même temps, on dispose des moyens de production chargés de compenser les fluctuations « naturelles » de ces sources intermittentes.

Lorsque la puissance des énergies intermittentes ne dépasse pas 10 à 20 % de la puissance moyenne du réseau, il est possible de compenser en faisant appel aux sources pilotables et de base déjà actives ( Centrales hydroélectriques et thermiques à flamme, selon la vitesse de réaction demandée et l'ampleur de la demande. On peut également faire appel à des batteries, mais pour des quantités d'énergies modestes.

L'hydraulique convient pour des interventions rapides, mais il est limité en durée. Les centrales à gaz sont très bien adaptées à la durée, et leur temps de réaction est de quelques minutes.

Mais lorsque la puissance éolienne et solaire dépasse un seuil de l'ordre de 20% de la puissance moyenne réseau, il faut augmenter la puissance des moyens de production de base et pilotables sous peine de déstabiliser le réseau avec risque de blackout.

*( On peut cependant concevoir un système de gestion dans lequel la demande devrait parfois pouvoir s'adapter à l'offre en périodes critiques, mais il faudrait pour cela réorganiser en profondeur le système de distribution, implémenter le « Smart Grid », développer l'autoproduction et l'usage de la batterie domestique, etc. Un tel système est à l'étude, des démonstrateurs sont en cours d'évaluation, les applications concrètes sont attendues d'ici 2030 ).

Voir :

https://www.smartgrids-cre.fr/introduction-aux-smart-grids

RTE gère près de 170 producteurs d'électricité* qui sont appelés selon les besoins, selon leurs contrats de « garantie de capacité », et selon les coûts.

*( Qui comprennent les moyens de production propre de EDF, ceux des concurrents ayant passé un contrat de capacité, les particuliers exploitant une installation privée raccordée au réseau, et bien sûr l'énergie échangée sur les interconnections transfrontalières ).

Voir :

https://www.rte-france.com/creer-valeur-territoires-entreprises/clients/qui-sont-nos-clients

C'est donc bien RTE qui décide, à un moment donné, qui doit entrer sur le réseau pour fournir telle puissance pour répondre à telle variation de la demande des utilisateurs finaux.

( C'est également RTE qui décide, le cas échéant, d'utiliser les capacités d'effacement qui ont été négociées avec certains « gros » consommateurs en cas d'insuffisance de puissance par rapport à la demande.Cette possibilité pourra être étendue aux consommateurs individuels lorsque le réseau intelligent sera opérationnel ).

Les capacités de production allouées à la compensation de l'intermittence des renouvelables doivent être prévues en fonction des besoins tels qu'ils sont définis dans le plan de développement.

( SRCAE, Schémas Régionaux Climat Air Energie, et S3REnR, Shémas Régionaux de Raccordements au réseau EnR ).

Voir :

https://assets.rte-france.com/prod/public/2020-07/Accueil%20des%20%C3%A9nergies%20renouvelables%20sur%20le%20r%C3%A9seau%20-%20RTE%20se%20mobilise.pdf

En clair, il s'agit donc de dupliquer partiellement les moyens de production d'électricité intermittente avec des moyens de production de base et pilotables avec des temps de réaction réduits.

Trois questions se posent alors, qui engagent cette stratégie de duplication dont le coût sera évidemment considérable, à la mesure de la part prise par ces renouvelables dans le mix énergétique :

- Quelle sera la proportion des énergies intermittentes dans le mix électrique de 2050, et quelle en sera la valeur en TWh ?

- Quelle proportion de la puissance installée Eolienne + Solaire faudra-t-il prendre en compte pour garantir l'efficacité du système de compensation ( 30 % ? ou 60 % ? ).

- Quels types de moyens de compensation faudra-t-il utiliser pour obtenir le meilleur rapport coût/performances ?

Les technologies disponibles pour jouer ce rôle doivent évidemment être rapidement mobilisables, ce qui exclut le nucléaire qui n'aime pas être brusqué.

( Le nucléaire est pilotable, mais avec moult précautions, incompatibles avec des temps de réponse de quelques minutes, qui sont plutôt du ressort des batteries ).

L'Hydraulique est bon pour les interventions rapides, mais il ne tient pas la durée.

( La plupart des centrales hydroélectriques de barrage ont été transformées en STEP, mais leur capacité d'intervention est limitée par la contenance des réservoirs...)

Les batteries sont un moyen d'intervention extrêmement rapide, mais limité en capacité.

Il reste donc les centrales à Gaz pour les interventions de longues durées.

( Longue durée veut dire plusieurs semaines, voire plusieurs mois, on parle alors de « semi-base » )

Mais quel Gaz ?

Le seul gaz disponible aujourd'hui en quantité et sur la durée est le Gaz naturel fossile.

Le CO2 émis par ces centrales est évidemment imputable aux EnR, qui cessent de ce fait d'être décarbonées.

(Aujourd'hui la France dispose de 11 centrales à flamme ( Vieilles TAC, Turbines A Combustion, et TCCG, Turbines à Cycles Combinés Gaz, plus récentes ). La puissance installée est de 18,5 GWe, et l'énergie produite 42,6 TWh en 2019.

Cette production à partir du Gaz fossile sert à compenser les intermittences de l'éolien et du solaire, et également les faiblesses éventuelles du Nucléaire.

Leur facteur de charge réduit ( 16 %) est lié à leur utilisation en semi-base*, mais leur rôle est essentiel.

* Semi, à cause du prix du Gaz ...L'Allemagne a fait un autre choix et rencontre d'autres problèmes, chacun sa m.... ).

voir eco2mix et :

https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-thermique-a-flamme-en-chiffres

Cependant, la part de gaz fossile de compensation par rapport à la production Eolienne+Solaire demeurant faible ( environ 20 à 30% à confirmer ), l'empreinte carbone résultante est considérée comme acceptable, mais à titre provisoire*...

* ( On imagine mal en effet concevoir pour 2050 un système de production d'énergie électrique soi-disant décarbonée incluant des centrales à Gaz fossile pour une fonction essentielle, et durable...)

Tant que cette situation perdurera, l'empreinte carbone de l'Eolien et du Solaire sera celle des centrales à gaz utilisées pour compenser leur intermittence.

( On pourrait en dire autant à propos du Nucléaire, dont les défaillances doivent être également compensées par les centrales à gaz et/ou des importations d'électricité ... A la nuance près que les « pannes » du nucléaire ne sont heureusement pas systématiques, contrairement aux EnR qui dépendent par nature du vent et du Soleil...Quant aux arrêts des réacteurs pour entretien et changement de combustible,on peut les programmer en fonction des prévisions de consommation).

Cette situation dans laquelle les fossiles compensent l'intermittence des EnR décarbonées n'est évidemment pas acceptable dans la durée. Elle doit être corrigée d'ici 2050.

Pour échapper à cette malédiction carbonée ( Et à la taxe carbone...), il faut donc trouver une ou des solutions pérennes :

La plus simple ( simpliste ? ) consiste à alimenter les centrales avec du Biogaz. A condition de disposer de ce gaz en quantités suffisantes, that is the question....Pour laquelle nous n'avons pas la réponse.

(Comme dirait JMC, si tout le monde se précipite sur le biogaz pour résoudre son problème de carbone, il n'y en aura pas suffisamment...)

La plus sophistiquée fait appel à la filière Hydrogène. Electrolyse pour fabriquer l'Hydrogène en période de surproduction des EnR, et stockage pour restituer ensuite l'électricité grâce à des piles à Hydrogène, pour suppléer une baisse de production des mêmes EnR.

( Voire même combustion directe de l'Hydrogène ).

Une autre solution peut provenir des e-fuels, mais quand et à quel prix ?

Reste à démontrer que le stockage de l'Hydrogène peut répondre à une pénurie durable de vent et de Soleil...

Voir :

https://www.entreprises.gouv.fr/fr/strategies-d-acceleration/strategie-nationale-pour-developpement-de-l-hydrogene-decarbone-france

On voit qu'il n'y a pas de solution évidente et sure ; le bouillonnement technologique actuel est un indice positif, mais il faudra faire des choix pour investir lourdement avec 2050 pour horizon.

Planter des éoliennes et semer des panneaux solaires est certes indispensable, mais inefficace si les moyens complémentaires ne sont pas au rendez-vous pour gérer leur intermittence.

Cette stratégie devra par ailleurs être soutenue par la démarche d'économie d'énergie, voire de sobriété énergétique, et par la généralisation de l'autoproduction associée au réseau intelligent.

Il faudra probablement recourir à des coupures ciblées pour faire face aux baisses d'énergie électrique non compensables.

Une seule certitude :

Le Gaz, naturel ou Bio, devient ainsi un arbitre pour le succès ou l'échec de la transition énergétique.

Voir :

https://www.grtgaz.com/sites/default/files/2023-04/Plan-Decennal-de-Developpement-2022-2031.pdf

Il paraît difficile de mener le combat contre les énergies fossiles sur les deux fronts simultanément : le pétrole et le Gaz.

Le remplacement du pétrole par de l'électricité décarbonée entraînera un accroissement de la demande électrique, qui sera obtenu avec l'éolien et le solaire dont l'intermittence sera compensée par des centrales à Gaz.

Ce qui implique à minima le maintien de ces centrales, et leur développement à hauteur du besoin de soutien de l'éolien et du solaire, besoin appelé à croître fortement dans les prochaines décennies.

Il paraît donc logique de maintenir et développer les centrales à gaz sans lesquelles les renouvelables décarbonées ne pourront pas être exploitées efficacement.

Le gaz utilisé sera le gaz naturel fossile tant que le Biogaz ne sera pas disponible en QSP.

Ce qui n'empêche pas de mener campagne pour supprimer les utilisations du GN dans le Résidentiel-Tertiaire et partout où c'est possible, mais surtout pas dans la production électrique...

La construction de nouvelles centrales à Gaz peut devenir un vrai sujet dans un proche avenir...

L'Allemagne rencontre le même problème, compliqué de l'impact de l'abandon du nucléaire...

Voir :

https://allemagne-energies.com/2023/01/05/la-sortie-du-charbon-necessite-la-construction-prealable-de-nouvelles-centrales-a-gaz/

La labellisation verte pour les centrales nucléaires et à Gaz, adoptée par les Eurodéputés en Juillet 2022, avec certaines restrictions temporelles, prend acte de la difficulté ( l'imprudence) d'imposer une transition énergétique « à la hussarde » en écartant le pétrole et le gaz naturel avant même d'avoir sécurisé les solutions de remplacement et vérifié la faisabilité socio-économique du programme d'économie d'énergie sans lequel il sera difficile de boucler les fins de mois dans quelques années sans pétrole et sans Gaz.

30 Juin 2023

La France consomme bon an mal an 1650 TWh d'énergie finale, toutes sources confondues, soit environ 142 Mtep.

L'énormité de ce besoin d'énergie dépasse l'entendement.

( Traduit en énergies renouvelables, cela correspondrait à 52 000 éoliennes offshore de 8 MW...)

Le tableau ci-joint montre la répartition par énergies et par secteurs :

( Chiffres 2019, corrigés des variations saisonnières )

Source :

https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/sites/default/files/2020-11/datalab_70_chiffres_cles_energie_edition_2020_septembre2020_1.pdf

( p 24 à 31 ).

( Les chiffres 2020-2021- 2022 n'ont pas été retenus car ils sont impactés par la crise du COVID et la guerre en Europe, ils ne sont pas représentatifs de la norme ).

Les fossiles participent pour 58% de la demande, soit 950 TWh.

Pour remplacer ces 950 TWh par des renouvelables, il faudrait par exemple 30 000 éoliennes offshore de 8 MW, ou 80 réacteur EPR de 1 650 MW, ou un mélange des deux.

Une telle débauche de tours Eiffel sur nos côtes paraît à priori difficilement concevable en France.

Présenté ainsi, le challenge de la transition énergétique est une gageure, un combat déraisonnable perdu d'avance.

La condition « sine qua non » à remplir avant même de compter les éoliennes ou les réacteurs EPR, est donc de réduire notre appétit énergétique de manière drastique pour le ramener à un niveau plus raisonnable, compatible avec les capacités potentielles des sources d'énergie renouvelables décarbonées disponibles.

( Le qualificatif « Disponibles » est important, car il existe dans les cartons des propositions de séduisants substituts aux fossiles, mais qui ne seront pas disponibles avant quelques décennies, au mieux : Réacteurs à fusion, Hydrogène naturel, Bio combustibles de troisième génération, e-fuels, etc..)

La disponibilité sans limite, et pour un prix modique, des énergies fossiles nous a conduits à les utiliser sans trop nous préoccuper du gaspillage. Il existe donc un fort potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique dans tous les domaines, et particulièrement dans les secteurs des transports et du résidentiel-tertiaire.

L'acte de fondation de la transition énergétique est donc le programme d'économie d'énergie visant en premier lieu à réduire l'appétit exorbitant des secteurs du transport et du résidentiel-tertiaire.

A eux deux, ces secteurs consomment aujourd'hui 1 250 TWh , 75 % de l'énergie finale nécessaire à la France, incluant la grosse majorité des combustibles fossiles, Gaz naturel et pétrole.

Pour réduire cet appétit énergétique, plusieurs facteurs positifs vont pouvoir intervenir :

Côté force motrice, le remplacement des moteurs thermiques par des moteurs électriques permettra en principe de réduire le besoin d'énergie d'un facteur trois dans le secteur des transports.

Le gain d'énergie serait donc de 250 à 300 TWh environ.

En plus de ce « geste » technologique, une réorganisation des usages dans la mobilité permettrait de réduire encore globalement le besoin d'énergie : Développement des transports collectifs, du covoiturage, du travail à domicile, du transport fluvial des marchandises, du développement des circuits courts, et de l'usage de la bicyclette, éventuellement électrique. De grands gisements d'économies sont à exploiter dans ces secteurs.

Coté chaleur, les résultats combinés de la campagne d'isolation thermique des bâtiments, et du remplacement des chauffages à effet Joule et/ou au fuel et au Gaz naturel par des systèmes à pompes à chaleur, permettrait de réduire la demande également d'un facteur trois, avec un gain d'énergie d'au moins 300 TWh également.

Ces évolutions technologiques seront ( devront être ) accompagnées également d'une gestion plus rationnelle de l'énergie grâce à la généralisation des gestionnaires d'énergie, des batteries électriques, et d'une part d'autoproduction.

Le besoin d'énergie finale pourrait ainsi être réduit à 1 000 TWh environ.

Aujourd'hui la production annuelle d'énergie renouvelable est « déjà » de 700 TWh (incluant le nucléaire évidemment ). Il « suffirait » donc de produire 300 TWh supplémentaires de renouvelables pour remplir le contrat et remplacer complètement les fossiles.

Mais ces 300 TWh supplémentaires devront être majoritairement électriques.

(Le partage précis entre électricité et EnRth ne peut pas être connu aujourd'hui, mais une répartition 200 TWh électriques et 100 TWh EnRth paraît probable.

EnRth = Biomasse, Biogaz, Biocarburants, Solaire thermique, Géothermie, récupération de chaleur fatale...).

Ce n'est pas un problème de production puisque le Nucléaire, l'Eolien, le Solaire, l'Hydraulique, produisent nativement de l'électricité, et que les technologies existent et sont déjà utilisées.

Il « suffit » de construire les parcs adéquats :

Pour produire 200 TWh d'électricité supplémentaire, il faut, au choix :

16 réacteurs EPR, ou

7 000 éoliennes offshore de 8 MW,

(Ou un mix des deux évidemment)

En plus du parc de production d'énergie actuel évidemment...

C'est encore beaucoup, mais c'est la condition nécessaire à l'abandon des fossiles.

( L'annonce par le Président d'un projet de 50 parcs éoliens offshore répond à une partie de ce besoin...)

Les véritables problèmes se situent au niveau de la réalisation du programme de réduction de la consommation d'énergie ; L'électrification du secteur des transports, le reconditionnement thermique de tous les bâtiments, la généralisation des pompes à chaleur, la modernisation des réseaux de transports collectifs, la mise en place du réseau électrique intelligent ( Smart Grid ), la généralisation de l'autoproduction et des batteries domestiques, etc.

Tout cela nous coûtera quelques milliers de Milliards d'euros, mais c'est pour la bonne cause...

La voiture électrique sauvée par les batteries à 800 V ?

22 Mai 2023

La voiture électrique peine à déloger la voiture de pépé et son pétrole puant. Les raisons sont connues et ressassées dans la presse sans qu'il soit besoin d'y revenir.

L'autonomie, et son alter ego la corvée de recharge de batterie, demeurent les principales raisons, et pour encore longtemps, car leur amélioration dépend des progrès de la physico-chimie des batteries, qui doivent satisfaire un cahier des charges draconien et sans complaisance.

Le poids de cette batterie, son encombrement , la gamme de température, la fiabilité, la sécurité, la robustesse, la tolérance aux surcharges, la longévité, et le coût, doivent être compatibles avec le très sévère cahier des charges automobile, ce qui écarte de nombreuses solutions de remplacement, qui conviendraient très bien par ailleurs à des applications statiques industrielles ou domestiques ( Stockage EDF, batteries domestiques...).

Le problème n'est pas simple.

La consommation moyenne d'une voiture électrique est d'environ 20 kWh aux 100 km. ( Entre 15 et 25 selon le modèle et la façon de conduire ).

Pour avoir la même autonomie avec une électrique qu'avec une voiture thermique, c'est-à-dire plus ou moins 600 km, il faut donc une réserve d' énergie de 120 kWh, ce qui correspond à une batterie de 150 kWh ( pour garder les marges de sécurité minimales (10 % en bas et 10% en haut) demandées ( conseillées ) par le constructeur dans le cadre de la garantie.

Avec la technologie d'aujourd'hui, une telle batterie serait beaucoup trop lourde, beaucoup trop chère, et beaucoup trop encombrante pour équiper une voiture de milieu de gamme.

Et de plus, pour recharger cette batterie sur la route en un temps décent ( +/- 30 minutes de 10% à 80%), il faudrait des bornes de 220 kW, capables de fournir un courant de 550 A en 400 V, qui est la tension actuelle des batteries ( entre 360 et 400 ).

Les voitures de milieu de gamme devront donc attendre encore « un peu » pour espérer égaler en autonomie les thermiques de même catégorie.

Aujourd'hui, seuls certains modèles de haut de gamme, aux prix en rapport, sont proposés avec des batteries frisant les 100 kWh et compatibles avec les bornes de recharge rapide de 300 kW.

( Ex : Tesla Y « performance » avec batterie de 80 kWh en 360 V ( 75 kWh utiles) pour une autonomie WLTP annoncée de 514 km , environ 15 kWh/100 km avec récupération d'énergie au freinage sur une partie du cycle. Recharge en # 15 minutes sur une borne de 300 kW, en régime de charge 4C ( 830 A !! ). le prix est également en régime 4C... Malgré tout ce cirque, on est encore loin de l'autonomie d'un modèle thermique de même classe).

La route vers la batterie de 140 kWh, compatible avec le milieu de gamme, est donc encore longue et rude, et le succès n'est pas garanti. Le risque de s'enliser dans une situation confuse à choix multiples n'est pas nul.

Ce problème est évidemment connu, et les constructeurs préparent déjà les infrastructures qui accueilleront les voitures équipées de ces super batteries en leur offrant des bornes de 250 kW.

Mais pour éviter des valeurs de courant de charge excessives ( plus de 600 A en 400 V ), la tension de batterie sera portée à 800 V, ce qui entraîne la nécessité d'une technologie nouvelle pour les semi conducteurs de l'onduleur, et pour le moteur qui aura à supporter cet aggiornamento.

( On ne passe pas de 400V à 800V sans quelques aménagements ...)

Plusieurs voitures sont déjà commercialisées en 800 V ( Porsche Taycan, Audi..) et le réseau de charge en 800V commence à se développer.

Ionity installe déjà des bornes avec l'option 800V/ 350 kW ( en fait 270 kW max ).

Petit inconvénient : Les voitures actuelles, équipées de batteries en 400 V ne pourront pas accéder à la recharge rapide en 800 V.

Elles devront donc se contenter des bornes actuelles de 150 kW/ 400 V ,ce qui permet quand-même de recharger de 5% à 80% une batterie de 50 kW en 15 minutes, mais toujours avec une autonomie limitée à 300 km environ.

( Augmenter la vitesse de charge ne modifie pas l'autonomie du véhicule...)

Cette partition du marché en deux technologies ( 400 V et 800 V ) paraît difficilement soutenable à terme. Certains envisagent d'uniformiser la production en 800 V si les surcoûts du 800 V le permettent.

Beaucoup donc d'incertitudes sur l'évolution de la voiture électrique, empêtrée dans ces histoires de batteries et de bornes, ce qui ouvre un possible intérêt pour l'Hydrogène qui attend son heure, et même pour le moteur thermique dont le faire-part de décès a peut-être été publié un peu tôt...

La prochaine décennie sera donc pleine d'intérêt, mais un peu stressante pour le futur acheteur qui ne saura plus très bien si son achat est une aide au développement de l'industrie ou un investissement personnel...