Le blog de doc zaius

Le choix du tout électrique, est-ce bien raisonnable ?

28 Août 2022

Le Parlement Européen a donc décidé de frapper un grand coup pour accélérer la transition énergétique dans la mobilité en approuvant le texte sur la réduction de 100% des émissions de CO2 de l'ensemble de la flotte légère de l'UE d'ici à 2035.

Ce texte, que certains qualifient de « Buzz médiatique », doit maintenant être négocié avec les Etats membres, lesquels sont peu disposés à entériner en l'état une décision aussi brutale dont les implications seraient considérables pour l'industrie européenne.

La volonté d'éradiquer le moteur thermique n'est pas expressément exprimée, au contraire, comme en témoigne l'extrait suivant du texte approuvé :

« Les technologies innovantes, telles que la production de carburants de synthèse avec capture d’air, si elles sont développées plus avant, pourraient offrir des perspectives en matière de mobilité abordable neutre pour le climat. Il convient donc que la Commission suive les progrès accomplis dans le secteur en matière d’innovation dans le cadre de son rapport d’étape »  

https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:870b365e-eecc-11eb-a71c-01aa75ed71a1.0016.02/DOC_1&format=PDF

( p18, paragraphe 13 )

Si les mots ont un sens, la porte vers les biocarburants de seconde et troisième génération, voire d'autres types de carburants neutres en CO2, n'est donc pas fermée, ce qui laisse une possibilité de survie au moteur thermique, pour le cas où le « tout électrique » ne serait pas prêt pour 2035.

Cette position ambiguë n'est pas de nature à clarifier la situation. Il faudra bien plusieurs rapports d'étapes pour savoir sur quel pied danser. Maintenant vont commencer les négociations avec chaque Etat membre et un point est prévu en 2026 pour confirmer, ou modifier, le plan drastique actuel.

Le message est cependant clairement en faveur de la solution 100% électrique puisque c'est la seule aujourd'hui capable de produire à la fois les véhicules zéro émission et l'électricité qui va avec.

( Il faut rappeler toutefois qu'aujourd'hui l'électricité européenne est encore produite à 62% par des fossiles, ce qui constitue une nuance de taille...)

Le marché annuel européen porte actuellement sur 15 Millions d'immatriculations de voitures neuves, dont 2 Millions de 100% électriques ( VEB ), soit 13% des ventes.

Ce résultat encourageant ne doit pas faire oublier que le parc roulant européen est de 300 Millions de véhicules, utilisant très majoritairement des carburants fossiles. La part des voitures 100% électriques ( VEB ) dans ce parc atteint environ 3 Millions, soit 1%, avec une grande disparité selon les pays.

Cette faible pénétration, après dix années de promotion vigoureuse, montre à l'évidence qu'il existe des freins à l'expansion rapide de ce nouveau type de véhicule. Ces freins sont connus ( Autonomie, consommation très dépendante des facteurs d'utilisation, prix, et surtout réseaux de recharge), la décision de Bruxelles traduit la volonté de les surmonter; encore faudra-t-il s'en donner les moyens.

Pour respecter le souhait de Bruxelles il faudra donc immatriculer 15 Millions de voitures neuves électriques chaque année dès 2035. Ce qui exigera une croissance annuelle de 17% du marché de l'électrique pour passer de 2 M à 15 M en 13 ans.

(Il faudra ensuite 20 ans pour électrifier la totalité du parc roulant, à l'horizon 2055, au rythme actuel des renouvellements).

L'arrêté de Bruxelles inclut ipso facto dans sa sélection la voiture électrique à pile à combustible, ce qui ouvre une voie royale à la filière Hydrogène, ou à tout autre carburant accepté par la PEMFC ( Pile à Combustible à Membrane Echangeuse de Protons ).

L'Hydrogène en question pourrait provenir de l'électrolyse de l'électricité verte, et/ou de la filière « magique » de l'Hydrogène naturel de plus en plus prise au sérieux par les majors du pétrole.

La prochaine décennie sera donc celle d'un grand bouleversement du monde de l'automobile et de son environnement.

Beaucoup y laisseront des plumes car des choix décisifs seront à faire et les erreurs se paieront très cher.

L'exigence de Bruxelles suscite de nombreuses oppositions argumentées qui ne peuvent pas être écartées d'un revers de main :

La voiture à Hydrogène n'est pas prête aujourd'hui pour un marché de masse, pas plus que le réseau de distribution d'Hydrogène, et pas plus d'ailleurs que l'Hydrogène vert lui-même. Cette option est donc écartée à priori pour lancer une production de masse. La voiture à batterie supportera donc seule le challenge pour 2035, ce qui est un pari très risqué.

( L'hybride rechargeable, parfait théoriquement pour assurer une transition « soft », se trouve condamné après le constat que la plupart des acheteurs roulent majoritairement au carburant fossile ; par ailleurs, son coût plus élevé que le 100% batterie est un handicap certain ). 

Avec 1% de part du parc roulant européen le retour d'expérience sur la mobilité 100% électrique est à peu près nul. Les véritables problèmes ne se sont pas encore manifestés, ce qui n'autorise pas à fixer aujourd'hui autoritairement une date précise pour un objectif aussi ambitieux de conquête de 100% du marché. Une telle « décision » est à la limite du sérieux et sa probabilité de succès est également à peu près nulle.

Dans l'état actuel de son évolution, la voiture 100% électrique ( VEB ) est encore dans sa phase de recherche d'un cahier des charges répondant aux besoins du marché de masse et donc compatible avec la croissance annuelle de 17% nécessaire pour remplir l'objectif.

( Les performances époustouflantes des « supercars » électrisés à des prix stratosphériques ne sont pas représentatives du marché de masse ).

Il suffit de parcourir les revues spécialisées pour prendre conscience du grand n'importe quoi qui préside à la conception des nouveaux modèles; autonomie, capacité de batterie, puissance, couple, vitesse max, accélération, nombre de moteurs, régime de charge de batterie, possibilité de remorque ou pas, boîte de vitesses ou pas, etc, tout cela se mélange dans une joyeuse cacophonie qui démontre clairement que le VEB est encore un objet improbable qui semble très loin du marché de masse que Bruxelles veut imposer.

De plus les dispositions européennes concernant le « rétrofit » n'existent pas et les règles sont propres à chaque pays, ce qui ne permet pas une visibilité sur ce secteur qui pourtant pourrait devenir important pour assurer la transition.

La mobilité électrique pour tous ne consiste pas seulement à construire des bagnoles, encore faut-il mettre à leur disposition un réseau de distribution d'électricité digne de ce nom. Ce n'est pas le cas aujourd'hui, et les projets ne sont pas encourageants, c'est le moins que l'on puisse dire.

Il n'est pas du tout garanti que le calendrier de développement du réseau de recharge sera compatible avec l'invasion des VEB imposée aux forceps.

La production de VEB en Europe suppose la maîtrise des composants essentiels que sont les batteries, les composants électroniques, et les métaux rares. On a vu ce qu'il en est, l'Europe ne maîtrise pas ces secteurs et dans ces conditions le basculement prématuré sur l'électrique exclusif créerait une dépendance accrue aux fournitures extérieures, alors que c'est précisément cela que la transition énergétique doit éviter.

Aujourd'hui les ventes de VEB sont soutenues par des avantages financiers qui ne pourront pas être généralisés à des volumes importants. Ce qui demeure concevable pour quelques centaines de milliers de véhicules deviendra vite intenable pour des millions. Comment évoluera ce système qui n'est conforme à aucun modèle économique ?

Ces questions, et quelques autres, ont amené des constructeurs à s'interroger sur le bien fondé de la précipitation bruxelloise, qui ressemble plus à un mouvement d'humeur qu'à une stratégie industrielle mûrement réfléchie ; certains majors du secteur développent des travaux visant à l'adaptation du moteur thermique à des combustibles verts alternatifs comme l'Hydrogène, le biogaz et les biocarburants de seconde et troisième génération.

( Les constructeurs européens vendent aussi dans le reste du monde, qui n'est pas prêt, et de loin, à passer au tout électrique. Il faudra donc s'adapter aussi à cette demande ).

Les rendements énergétiques de ces moteurs thermiques « revisités » seront au moins aussi bons que ceux des voitures électriques alimentés par du courant produits à partir de fossiles, comme c'est le cas aujourd'hui pour 62 % de l'électricité européenne...

Tout cela laisse présager un report de la date fatidique de 2035, qui pourrait être repoussée à 2040, voire plus si affinités, et assortie de certaines conditions concernant l'état d'avancement de la production d'électricité verte.

( La sagesse paysanne nous enseigne qu'il n'est jamais bon de mettre la charrue devant les bœufs...ni de tenter de faire boire un âne qui n'a pas soif ).

Rendez-vous en 2026.

La voiture électrique et la pompe à chaleur.

5 Juillet 2022

En hiver il fait froid, des températures hivernales inférieures à zéro sont courantes dans de nombreuses régions, et pas seulement au petit matin.

La circulation automobile ne s'arrête pas pour autant et les véhicules sont équipés d'une climatisation très efficace en hiver et en été.

Le confort des voitures modernes à pétrole nous a un peu fait oublier que cette climatisation est un luxe qui coûte cher en énergie. C'est « grâce » au mauvais rendement du moteur thermique que nous disposons de grosses quantités de chaleur pas perdues pour tout le monde, et de l'essence à gogo pour alimenter la clim.

Ainsi le chauffage de l'habitacle n'est plus un problème depuis de nombreuses décennies, même sur les modèles bas de gamme, et même par des conditions extrêmes ( Souvenir de voyages en pays nordiques par – 32 °C).

Hélas cette heureuse époque est révolue.

La voiture électrique nous ramène au bon vieux temps des restrictions. Plus question de gaspiller l'énergie, la modeste quantité de kWh embarqués doit être utilisée parcimonieusement avec un souci constant de l'économie.

Car il s'agit d'utiliser l'électricité pour propulser le véhicule le plus loin possible afin d'afficher au catalogue l'autonomie la plus flatteuse possible, puisque c'est aujourd'hui LE critère de sélection.

Tous les rendements sont donc maximisés ( Ce qui est une bonne chose au demeurant ) et il n'y a quasiment plus de « chaleur perdue », ou très peu et difficilement récupérable.

Or les besoins sont toujours là pour le chauffage de l'habitacle, son refroidissement en été, et bien sûr pour les autres applications comme l'éclairage, et parfois pour la batterie elle-même dans certaines conditions climatiques.

( Oui, la batterie au Lithium ne donne toutes ses qualités qu'entre 0 et +45°C. Dans des conditions climatiques un peu fraîches il faut parfois la réchauffer, et en-dessous de zéro ses performances baissent ).

Autant les performances thermiques des bâtiments sont scrutées et réglementées drastiquement, autant il n'en est jamais question pour l'automobile.

Le problème ne se posait pas avec les moteurs thermiques puisque la chaleur perdue suffisait amplement aux besoins du chauffage ; la clim en été consommait bien un peu d'essence, mais sans affecter l'autonomie largement suffisante.

Mais avec l'arrivée du tout électrique il est essentiel de connaître l'impact du chauffage et de l'éclairage sur l'autonomie.

( Et bien sûr de la climatisation en général car l'été peut être aussi inconfortable que l'hiver, d'une autre façon ).

Les catalogues sont très discrets sur ce point, voire même secrets, les rares allusions au sujet restent très vagues.

Et pourtant il en faut des kWh pour porter et maintenir à +20 °C un habitacle roulant à 130 km/h et par une température extérieure de – 10 °C.

Au fait, combien ?

Parler chiffres en matière d'automobile c'est flirter avec le diable. Et quand en plus l'auto est une électrique à batterie, et qu'il s'agit d'autonomie, la plus grande prudence est de rigueur.

Aussi est-il bon de se raccrocher d'abord à la technologie, les chiffres viendront après.

Le rendement énergétique de ces autos est excellent, mais pas de 100%. Chaque étage de la motorisation contribue à la baisse de ce rendement global:

La batterie, le convertisseur-onduleur, le moteur, le réducteur, la transmission, contribuent aux pertes sous forme de chaleur ; en estimant chaque rendement à 95%, le rendement total sera de l'ordre de 80%.

Cette perte de chaleur, répartie dans divers blocs, est difficilement récupérable et ne peut pas servir à chauffer l'habitacle. De plus elle est variable en fonction de l'effort demandé à la motorisation, donc pas gérable.

(Contrairement au moteur thermique qui dégage une chaleur considérable facilement récupérable ).

La voiture électrique devra donc prélever sur la batterie l'énergie dont elle aura besoin pour les fonctions annexes: chauffage et climatisation de l'habitacle, éclairage, signalisation, électronique de bord, communications, sonorisation, direction, freinage, aides à la conduite, équipements électriques de bord, chauffage des sièges, et même à l'occasion réchauffage de la batterie elle-même dans certaines conditions hivernales sévères.

La climatisation de l'habitacle est le poste le plus consommateur, son influence sur l'autonomie sera la plus importante.

La batterie elle-même voit ses performances dégradées à basse température.

Dans des conditions hivernales l'autonomie du véhicule est diminuée significativement, au point de constituer un risque de panne sèche si ce facteur n'est pas pris en compte dans la préparation du déplacement.

Dans les véhicules électriques modernes le chauffage est alimenté par une pompe à chaleur, et les pertes du véhicule sont ( doivent être ) contrôlées par une isolation thermique renforcée.

Le résultat final, dans des conditions équivalentes, dépendra des performances de cette pompe à chaleur et de l'isolation thermique de l'habitacle.

Si la réalisation est peu performante, on pourra constater jusqu'à 30 à 40 % de perte d'autonomie dans des conditions de vitesse et de température extérieure encore raisonnables.

Ce facteur de perte d'autonomie doit normalement être communiqué à l'acheteur du véhicule car il dégrade le résultat du test WLTP d'un facteur important variable selon la marque et le modèle.

( Le facteur en question étant très discret dans les notices publicitaires ).

Ce paramètre doit faire l'objet de l'attention particulière du futur acheteur, qui doit savoir à quoi s'attendre s'il envisage d'utiliser son véhicule au-delà de – 5°C, et même parfois bien avant.

( On parle quand même de perte d'autonomie du véhicule de 25 à 35 % dans des conditions climatiques encore loin des extrêmes, sachant que pour certains extrêmes la voiture électrique est carrément inutilisable là où le thermique passe encore ).

Pour minimiser cet inconvénient l'habitacle d'une voiture électrique doit être particulièrement bien isolé thermiquement, et le niveau d'isolation doit être un critère de choix pour l'utilisateur, comme il l'est pour les cumulus électriques.

Ce critère de choix doit s'exprimer par la puissance de chauffe nécessaire pour maintenir une température de +20°C dans l'habitacle, dans les conditions de température extérieure et de vent précisés ( par exemple 0°C / 100 km/h et/ou – 10 °C/ 130 km/h ) incluant bien entendu le taux d'humidité et la pression atmosphérique.

L'utilisateur a le droit de savoir s'il achète un nid douillet ou une niche glaciale. Le prix des voitures électriques, qui croît de jour en jour, doit se justifier par des critères d'usages au moins équivalents à ceux des véhicules à pétrole.

La performance réelle d'une voiture électrique dans des conditions climatiques sévères doit être une valeur catalogue ; aujourd'hui ce n'est pas le cas. Pour tenter de s'informer le futur acheteur, à condition qu'il soit au courant de ce « petit » détail, doit consulter des sites internet ou des revues dans lesquelles figurent des résultats d'évaluations à prendre avec les réserves d'usage.

Voir notamment :

https://www.geotab.com/fr/solutions-gestion-flotte/ev-temperature-tool/

Et essayer l'outil de simulation proposé.

Etonnant, non ?

Après l'âge du pétrole, l'âge de l'électricité.
25 Juin 2022

L'Humanité tente de s'extraire de l'âge des combustibles fossiles avec les difficultés de l'adolescent face aux défis de l'âge mûr. Passer de l'insouciance à la responsabilité est une traversée dangereuse qui peut mener à la sagesse, mais aussi au désordre voire à la catastrophe.

La plus grande erreur serait de sous-estimer les difficultés de cette mutation. Nous commençons seulement aujourd'hui à réaliser l'ampleur et l'urgence de la tâche de mutation énergétique qui nous est imposée par les circonstances.

La relative facilité d'accès aux ressources fossiles, quasiment à guichet ouvert, nous a conduits à développer depuis un siècle et demi une civilisation technologique totalement dépendante de l'énergie, qui est devenue le sang de nos sociétés.

Une courte période de notre Histoire a suffit à faire de nous des esclaves d'une ressource dont pourtant nous savions qu'elle n'était pas inépuisable.

Cette triste fin était prévisible puisque le caractère fossile du charbon, du pétrole et du Gaz était connu relativement tôt ; nous savions donc qu'il s'agissait d'une réserve et non pas d'un flux. Mais les besoins énergétiques du progrès industriel étaient tels qu'une fois la machine lancée, plus rien ne pouvait l'arrêter, pas même la découverte de l'influence des émissions de CO2 de la combustion des fossiles sur l'effet de serre atmosphérique, avec le risque d'une déstabilisation des climats de la Planète.

Longtemps ce lien entre CO2 et climat fut sous-estimé car il est difficile de sensibiliser les populations (et ses dirigeants) à un risque à très long terme dont l'évidence n'est perçue que par une minorité de scientifiques ( et encore pas tous ), eu égard au manque d'éléments démonstratifs suffisants pour convaincre.

Les trois dernières décennies ont permis d'accumuler les connaissances sur ce phénomène grâce à une mobilisation mondiale des réseaux scientifiques, et d'établir des modèles d'évolution du climat dont les résultats permettent de lever les incertitudes.

Et surtout les dérèglements climatiques observés ici et là ont pu être mis à « profit » pour démontrer un lien direct entre la cause et ses effets désormais démontrables.

Mais les décideurs politiques sont programmés pour résoudre des problèmes de court ou moyen terme, pas pour gérer des menaces pour le prochain siècle. Les structures de la société industrielle réagissent à des sollicitations venues du marché avec des constantes de temps de l'ordre de la décennie, pas du siècle.

En sorte que, malgré les déclarations unanimes « urbi et orbi » sur la nécessité vitale de réduire les émissions de CO2, la consommation des produits fossiles a continué de croître sans même marquer l'amorce d'une réduction annonciatrice de la mise en œuvre d'opérations de mitigation de la catastrophe annoncée.

Cependant, les gouvernants et les industriels des pays développés ne sont pas restés indifférents à la catastrophe énergétique désormais inéluctable, le développement réel des énergies renouvelables en est une preuve.

( La question de savoir si cet intérêt récent est dû à un sursaut écologique sincère ou bien à la préoccupation de ne pas « rater » l'entrée dans un nouveau marché susceptible de générer de grands profits financiers ne sera pas traitée ici...)

Mais cet élan est freinée par plusieurs obstacles qu'il faudra négocier en prenant des risques :

Le premier obstacle concerne l'ampleur de la tâche à accomplir, bien souvent sous-estimée :

Les fossiles fournissent aujourd'hui 80% de l'énergie consommée dans le monde. Le reste provient des renouvelables, de l'hydraulique, d'un peu de géothermie, et du nucléaire. 

La transition nécessaire ne concernera donc pas seulement une petite partie des activités humaines dans une petite région facilement gérable, mais la quasi totalité, ce qui signifie une montagne de problèmes à résoudre mondialement et ceci sans structure gouvernementales mondiales.

Du travail sans filet.

Il y aura de nombreux coups à prendre, et la stratégie prudente recommande de garder deux fers au feu. On fait des renouvelables, certes, mais en gardant un pied dans l'ancien monde car « on ne sait jamais ».

Le monde n'est pas encore prêt à sauter dans le vide sans corde d'assurance.

Le deuxième obstacle, corollaire du premier, est relatif à l'importance de la finance, qui impose ses structures au marché libre, à la concurrence, notamment la nécessité d'investisseurs, la rentabilité des projets, le retour sur investissement, etc. Or le développements des nouvelles structures destinées à remplacer les fossiles nécessitent des investissements colossaux dont la rentabilité est pas définition impossible à évaluer, donc génératrice de coûts d'actualisation souvent dissuasifs par rapport aux coût des anciennes structures existantes.

( Par exemple on reconnaît l'intérêt de telle source d'énergie renouvelable, mais son exploitation est différée car les coûts sont trop importants par rapport aux solutions existantes à base de fossiles. L'avenir de la Planète est ainsi subordonné au coût de production de l'ancien monde...Le bien-être des peuples n'est pas coté en bourse, mais comment sortir de ce cercle vicieux?)

Le troisième obstacle est le changement de portage du thermique vers l'électricité pour tenir compte du caractère majoritairement électrique de la plupart des source renouvelables d'énergie :

Hydroélectrique, Solaire photovoltaïque, Solaire à concentration, Eolien terrestre, éolien offshore posé, éolien offshore flottant, hydrauliennes, Géothermie, auxquelles on peut ajouter l'électronucléaire.

Tous ces candidats au remplacement produisent de l'électricité.

( Sauf le nucléaire qui produit également beaucoup de chaleur, mais inexploitable car polluée par les radiations ; les essais de cogénération ont tourné court ).

Aujourd'hui l'électricité représente environ le quart de la consommation finale d'énergie dans le monde, et sur ce quart, seulement une faible partie est produite par des sources décarbonées.

Demain la demande d'électricité va exploser car c'est non seulement la totalité de l'électricité qui devra être décarbonée, mais aussi une grande partie des applications actuelles utilisant des fossiles.

Ce boom sur la demande d'électricité est très sous-estimé dans les prévisions, peut-être pour éviter de décourager les acteurs que l'on exhorte à se mettre au travail ; mais l'effet obtenu est inverse : comment prendre au sérieux les demandes prévisionnelles des planificateurs qui sont eux-mêmes incapables d'évaluer leurs propres besoins correctement ?

Cette tâche pharaonique justifie une certaine prudence des Industriels à qui l'on demande de refaire le Monde alors que les Etats nous montrent plutôt leurs capacités à le défaire...

Tout cela freine l'enthousiasme des investisseurs qui n'aiment pas beaucoup que l'on renverse la table...

Il est normal de rencontrer de grandes difficultés pour abandonner les fossiles familiers au profit des énergies renouvelables fantasques et intermittentes. L'erreur serait de nier ces difficultés et de considérer que quelques initiatives par ci par là suffiront à amorcer la pompe, si les pompistes sont absents ou occupés à d'autres tâches plus rentables financièrement.

Les événements actuels ne sont pas de nature à renforcer la confiance dans la capacité des instances géo-politiques à garantir un semblant d'ordre mondial indispensable à la stabilité des sociétés et des affaires.

C'est pourquoi les grands projets doivent être à l'initiative des Etats qui, seuls, peuvent se charger des grands projets multi-décennaux. L'Etat ne doit pas se contenter de faire des prévisions, réglementer, donner des aides, de lancer des AMI ( Appels à Manifestation d'Intérêt ) ; il doit aussi prendre la charge des grands projets au plan de la maîtrise d’œuvre, comme ce fut le cas du Nucléaire en son temps, ou des grands barrages hydroélectriques ou bien d'autres réalisations d'envergure comme le TGV.

Malheureusement ceci suppose une certaine dose de nationalisation, qui n'est plus dans l'air du temps depuis que les leviers du monde sont passés dans les mains de la finance.

Au lieu de ces projets pris en charge par l'Etat sur la durée et dont on retire les fruit sur plusieurs générations, nous voyons par exemple des autorités politiques faire grand cas de la biomasse liquide et encourager le développement des carburants neutre en carbone pour, quelques années plus tard, nous expliquer que les moteurs thermiques doivent être proscrits et donc aussi les biocarburants tant vantés quelques années plus tôt.

Comment, devant de tels changements de bord, convaincre les investisseurs de soutenir une transition énergétique que manifestement plus personne ne contrôle, sinon Vladimir dont les froncements de sourcils tiennent lieu d'accords internationaux ?

Transition énergétique, le grand bazar de la mobilité.

13 Juin 2022

La mise au point de la batterie au Lithium a redonné de la crédibilité à la mobilité électrique déjà bien compromise dans le passé en raison des faibles performances de la technologie au plomb.

On peu aujourd'hui envisager sérieusement le remplacement du pétrole par l'électricité, et donc satisfaire aux besoins de la transition énergétique, du moins pour cette application.

La dernière décennie a permis le développement des différentes solutions correspondant aux besoins du marché de la mobilité électrique et l'identification des problèmes spécifiques à cette nouvelle technologie.

Le bilan de ces dix années de « mise en jambes » permet de constater une réussite technologique sur le plan de la fiabilité, des performances et des gains d'efficacité énergétique, mais également de mettre en évidence les problèmes de l'autonomie des véhicules et du réseau de recharge des batteries.

Actuellement les voitures à moteurs thermiques offrent une autonomie largement supérieure à 700 km, le réseau de stations-service est suffisamment dense pour écarter le souci de la panne sèche, le plein du réservoir est réalisé en cinq minutes ( débit de 40 L/mn) paiement compris, et le phénomène de « queuing » est tout à fait exceptionnel.

Une voiture électrique moyenne consomme environ 17 kWh/100 km, et nécessite donc une batterie de 140 kWh pour égaler l'autonomie du modèle thermique.

Ces batteries existent mais leur poids et leur prix les réservent encore aux véhicules de haut de gamme ; des progrès importants sont attendus dans l'avenir.

La recharge d'une telle batterie en deux minutes, même à 80% seulement, nécessiterait une borne d'une puissance de 3 Mégawatts, et un courant de 3 700 A en 800V , ce qui est évidemment inenvisageable.

La recharge d'une telle batterie pourra « raisonnablement » être réalisée sous 800 V (maximum acceptable pour la sécurité) et 400 A , soit un peu plus de 300 kW.

Il faudra donc 30 minutes pour recharger à 80%.

Il n'est pas évident, pour une application à mettre entre toutes les mains, que ce paramètre puisse être amélioré sans augmenter significativement les risques d'accident.

(Aujourd'hui des bornes de recharge de 350 kW commencent à être disponibles sur certaines parties du réseau européen. Des puissances supérieures seront nécessaires pour l'électrification des véhicules de transports de marchandises et de voyageurs, qui sont également concernés par l'électro-mobilité).

Ces voitures capables de fréquenter dignement l'autoroute sont évidemment le haut de gamme et leur prix sera dans la tranche supérieure.

Si ces supercars pourront également convenir pour l'usage local ou régional, l'inverse ne sera pas vrai. La voiture électrique de milieu et bas de gamme ne sera jamais équipée d'une batterie de 150 kWh compatible avec une charge à 350 kW !

Pour un usage courant, et surtout pour un prix abordable, la voiture de milieu de gamme devra se « contenter » d'une batterie d'environ 40 à 50 kWh, voire moins, avec un régime de charge inférieur à 1C, (bornes de 50 kW) ce qui donne quand même une autonomie de 250 à 300 km largement suffisante pour 80% des usages de l'automobiliste moyen.

Bien sûr les longs voyages en autoroute seront un peu (beaucoup) galère, car l'autonomie sera réduite à cause de la vitesse et de l'absence de récupération d'énergie au freinage.

Il faudra donc idéalement posséder deux voitures pour couvrir la totalité des besoins qui sont couverts aujourd'hui par une seule voiture à moteur thermique, fut-elle de classe éco.

Ce « petit » détail n'a évidemment pas échappé aux constructeurs, qui n'ont trouvé comme solution que de recourir à l'hybride.

Il y aurait alors un « vrai » hybride dans lequel le moteur thermique et l'électrique travailleraient en tandem de façon transparente pour l'usager. Ces modèles existent et remportent un bon succès, ce qui prouve que le besoin était réel. Mais leur prix est comme vous pouvez imaginer...

Pour tâcher de rester à la portée des bourses limitées, il y aurait un moteur thermique « de secours » pour prolonger l'autonomie, ce moteur de faible puissance n'aurait qu'un rôle de secours, il ne participerait pas directement à la propulsion, mais seulement à la recharge de la batterie.

Evidemment, trouver la bonne combinaison n'est pas chose aisée, la maîtrise du coût interdit trop de fantaisies.

On ne sait pas trop quelle est la meilleure solution entre d'une part une vraie électrique avec une grosse batterie, ou bien un hybride avec une « petite » batterie soutenue par un « petit » moteur thermique.

L'horizon est loin d'être clair pour les constructeurs qui ne savent plus très bien quel mouton à cinq pattes il leur faudra fabriquer pour tâcher de conserver leurs positions, sachant qu'ils devront compter avec la concurrence des nouveaux acteurs qui n'auront pas à gérer la fin des modèles thermiques annoncée pour 2035, et de ceux qui prendront des parts de marché dans des zones non assujetties aux réglementations européennes.

La situation actuelle est très ouverte car il s'agit d'un marché à la recherche de lui-même :

En année « normale » en France 2,2 Millions de nouvelles voitures essentiellement thermiques sont immatriculées.

En 2021, 97 000 VEB ( Voiture Electrique à Batterie ) particulières ont été immatriculées, ce qui représente une part de marché de 5% environ des ventes de voitures neuves, compte tenu de la baisse due au COVID.

( Trois modèles réalisent 68% des ventes : Renault ZOE, Peugeot e-208, Tesla M3 )

Dans le même temps 140 000 PHEV ( Plug-in Hybrid Electric Vehicle) ont été vendus.

( Source AVERE France).

Malgré le grand battage médiatique, le marché de l'électrique ( VEB + PHEV) est donc encore dans sa phase de démarrage même en ajoutant les véhicules légers ( Taxis, livraisons, …).

Il faudra atteindre le seuil de 50% des ventes ( 1 Million de véhicules par an ) pour parler de transition énergétique et évaluer valablement les impacts sur l'économie du secteur.

Nous en sommes encore très loin.

Le couperet de 2035, cohérent par ailleurs avec les engagements de réduction des émissions de CO2 et la mise en service de la norme Euro 7, est une mise en demeure dont l'impact peut être majeur sur ce secteur économique.

L'annonce de l'interdiction des PHEV en 2035 ne peut que porter un coup aux investissements dans cette technologie qui a les faveurs des clients de plus en plus inquiets sur la capacité du réseau de recharge à supporter l'électrique pur lorsque des millions de tels véhicules (c'est l'objectif) seront en circulation, au lieu des 300 000 actuels.

Écologiquement parlant, on comprend la décision de vouloir « tuer dans l’œuf » cette tentative de contourner les obligations de lutter contre le CO2 ( Il paraît que de nombreux utilisateurs d'hybrides rechargeables ne rechargent jamais...), mais supprimer ainsi 50% d'un marché naissant peut être très dommageable pour les industriels concernés, et cela englobe également le secteur des biocarburants qui auraient pu constituer une solution intermédiaire, sauf si EURO 7 les attend au tournant ….

Il est décidément très difficile de prévoir l'avenir de la mobilité, sachant que par ailleurs la filière Hydrogène est à l'affût aussi bien pour la compensation de l'intermittence des renouvelables que pour le stockage embarqué de l'énergie pour la mobilité propre.

( Des bus et des trains circulent déjà avec cette technologie).

Et peut-être faudra-t-il compter avec la solution moteur thermique à Hydrogène, en cours d'expérimentation ici et là ( Hydrogène vert bien entendu ).

Il souffle actuellement un grand vent d'incertitude chez les stratèges du marketing...

La Norvège batterie de l'Europe, mythe ou réalité ?

11 Mai 2022

La stabilité d'un réseau de distribution d'énergie électrique ne peut être garantie que si les différentes sources ont la capacité de s'ajuster à la demande, et avec un temps de réponse inférieur à une limite au-delà de laquelle le réseau devient instable et se place en position de sécurité ( Black-out partiel ou par secteurs).

Avant d'en arriver à ces mesures extrêmes les régulateurs du réseau font appel à certains utilisateurs ayant préalablement souscrit des capacités d'effacement pour « soulager » le réseau en cas de surcharge.

Sur le réseau français la demande d'électricité peut varier durant une journée entre 30 et 80 GW ( voire davantage selon les rigueurs de l'hiver ). Heureusement les gestionnaires disposent de données prévisionnelles très fiables sur l'évolution de la consommation. Voir à ce sujet le site eco2mix.

Pour ces raisons, les différentes sources d'électricité sont classées en fonction de leur aptitude à réagir rapidement pour intervenir le plus vite possible ( Capacités de pilotabilité ), et de leur capacité énergétique disponible.

Deux sources sont souvent appelées pour le pilotage rapide: l'Hydroélectrique, qui peut répondre en quelques minutes, mais pas très longtemps à cause des réserves d'eau limitées, et les centrales à Gaz, à la fois rapides au démarrage et pouvant agir dans la durée, mais dont l'inconvénient est l'émission de CO2, sauf si on utilise du biogaz.

Le nucléaire possède également des capacités de s'ajuster, mais la chaudière nucléaire n'aime pas trop les changements de régime qui peuvent être préjudiciables à la bonne tenue du combustible.

( Les problèmes actuels ont mis en évidence le caractère sensible de ces composants...)

On peut également appeler de l'énergie sur le réseau interconnecté européen...

Moyennant ces manœuvres délicates, la stabilité du réseau est assurée avec une très bonne fiabilité.

( Jusqu'à présent ...)

Mais les nouvelles sources d'énergies éolienne et solaire sont venues bouleverser ce bel édifice en apportant deux inconvénients majeurs : l'absence de pilotabilité et la dépendance de leur production aux conditions de vent et de Soleil.

Les experts estiment qu'au-delà d'une part de 30% de participation de ces sources dans le mix électrique, la stabilité du réseau sera compromise et les mesures classiques de mitigation ne seront plus efficaces.

Bien sûr on peut songer à inverser les données du problème et tenter de reporter sur les consommateurs la charge de la régulation du réseau. Qu'on se rassure, les responsables y on pensé, le compteur Linky est prévu pour çà, et son déploiement est en voie d'achèvement conformément à la directive européenne.

La mise en place du « smart grid » prendra du temps, son efficacité dépendra de l'acceptabilité par les consommateurs qui devront se familiariser avec une nouvelle façon de consommer l'énergie, ou plutôt de ne pas la gaspiller.

Mais le smart grid ne dispensera pas de la nécessité d'agir au niveau des sources.

Pour « assagir » un peu ces sources et les rendre plus maniables il faudra en filtrer les irrégularités en les couplant à un stockage tampon.

Les deux méthodes classiques sont le stockage chimique (Batteries essentiellement) et le stockage gravitaire ( Step ).

Pour stabiliser un réseau de distribution on utilise les deux systèmes, le stockage chimique étant plus adapté aux besoins locaux et pour des capacités faibles ou moyennes, et le stockage gravitaire pour les très fortes capacités.

Une nouvelle méthode est en voie de développement, le stockage gazeux grâce à l'électrolyse et à la pile à Hydrogène. Procédé prometteur, mais encore en phase pré-industrielle dans le cadre de la filière du même nom.

Le développement d'un parc de production électrique éolien ou solaire doit donc être accompagné du développement des moyens de stockage adéquats supplémentaires en fonction du réseau desservi.

Lorsque ce parc de stockage n'existe pas, ou lorsque le parc existant est déjà utilisé à la régulation du réseau classique comme c'est le cas en France , il faut tout simplement en construire un nouveau.

Mais pour un pays développé, fortement peuplé, dont le territoire est très largement exploité au plan touristique, où la plupart des sites encore non urbanisés sont protégés par des associations très puissantes, et où les sites propices à l'implantation d'installations hydroélectriques importantes sont déjà exploités, il est extrêmement difficile d'envisager une extension significative de nouveaux moyens de stockage gravitaire.

Faute de nouveaux sites disponibles, une première action consiste à transformer les centrales de barrages existantes en STEP ( Station de Transfert d'Energie par Pompage ).

Ce qui est en cours en France et en Europe en général.

Mais la capacité de stockage ainsi « récupérable » est limitée par la nécessité de conserver à ces installations leur vocation première qui est la production d'électricité. Il est impossible de faire les deux à la fois.

( Ce qu'on gagne en capacité de stockage est perdu en capacité de production pilotable)

Et c'est là que l'on pense à la Norvège.

La configuration géologique de cette région offre de grandes possibilités d'exploitation de l'hydroélectricité, et donc aussi de stockage gravitaire qui suscite la convoitise de nombreux pays européens.

( Les conditions d'occupation du territoire seraient moins contraignantes que dans nos régions...)

Cette opportunité n'a pas échappé aux pays voisins qui se trouvent confrontés à ce problème de stockage de l'énergie électrique des sources fluctuantes ( Eoliennes et Solaire ).

L'idée de faire appel à cette contrée pour servir de station-services fait son chemin depuis quelques années.

Bien que n'étant pas membre de l'UE, la Norvège y est économiquement intégrée à travers la convention EEE ( Espace Economique Européen) , son interconnexion avec le grands réseau électrique européen ne pose donc pas de problème, sauf que dans la plupart des cas il faut tirer des câbles sous-marins sur parfois de grandes longueurs, plusieurs centaines de km ( 720 km avec le Royaume Uni, 580 km avec les Pays-bas, 620 km avec l'Allemagne...).

Ce réseau sous-marin est déjà partiellement en place ( Allemagne, Royaume uni, Pays-bas, Danemark...) et son développement est assuré compte tenu des récents événements qui ont touché l'approvisionnement en Gaz naturel.

La France est raccordée à cette maille Nordique par ses liaisons sous-marines avec l'Angleterre et l'Irlande ( 575 km ).

Ces raccordements sont la première étape de ce programme d'échange de capacités de stockage avec la Norvège.

Encore faudra-t-il que les capacités de stockage disponibles soient à la hauteur des besoins européens, et que le débit des « tuyaux » soit suffisant, ce qui n'est pas évident.

Aujourd'hui la Norvège produit 135 TWh d'énergie électrique, dont 95% sont hydroélectriques. 5% proviennent pour moitié de l'éolien et d'un peu de thermique.

L'électricité représente 45% du total de l'énergie consommée.

Autrement dit la seule énergie gravitaire de l'hydraulique fournit 40% de l'énergie totale du pays.

Les capacités de stockage hydroélectrique de la Norvège sont évaluées à 80 TWh, qui suffisent largement aux besoins du pays.

Les futurs possibles clients d'en face ( l'Europe ) produisent environ 3 500 TWh d'énergie électrique

dont 800 TWh de renouvelables (23%).

Cette part de renouvelables est appelée à augmenter considérablement pour réaliser la transition énergétique. La part des renouvelables intermittentes pourraient atteindre, voire dépasser, 50%.

Le reste pouvant être fourni par la biomasse et le nucléaire sans l'hypothèse zéro fossile.

Ces évaluations seraient à revoir si la consommation électrique augmente comme le prévoient certains experts.

Il existe déjà en Europe des capacités de stockage gravitaire, estimées à 160 TWh. Elles sont déjà insuffisantes.

Il y aura donc un énorme besoin de stockage tampon supplémentaire, probablement plusieurs centaines de TWh, que la Norvège ne saurait couvrir à elle seule.

Imaginer que la Norvège pourrait être la « batterie de l'Europe » est équivalent à glisser la poussière sous le tapis pour ne pas la voir.

De plus, faire parcourir plusieurs centaines de km dans des câbles entraîne des pertes importantes qui viennent diminuer l'efficacité du procédé lorsque la distance entre la source et l'utilisateur est trop grande.

( Par exemple il serait absurde de stocker en Norvège l'électricité du parc éolien de Saint-Brieuc, alors que les utilisateurs seront en Bretagne !!...)

Nous n'échapperons pas à la nécessité de construire des systèmes de stockage à proximité des parc de production, éoliens ou solaire.

Ces considérations n'ont évidemment pas échappé aux gestionnaires de réseaux ( RTE en France) qui seront en première ligne lorsqu'il leur faudra dompter l'énergie « fantaisiste » délivrée par la multitude de parcs éoliens et solaires.

Aujourd'hui ces parcs sont implantés dans l'indifférence totale du problème du stockage tampon, qui est pourtant de façon évidente la condition de leur intégration harmonieuse au réseau national.

( Cette lacune, systématiquement ignorée, permet d'afficher des coûts de construction très flatteurs, laissant à d'autres le soin de s'accommoder de l'intermittence ).

Pendant que certains construisent des châteaux en Espagne ( En l'occurrence en Norvège ) EDF et sa filiale RTE, qui auront la charge de faire le travail de soutiers, œuvrent à la mise au point du stockage tampon à batteries, qui sera probablement LA solution la mieux adaptée à la dissémination des parcs de production intermittente.

Voir sur ce sujet :

https://www.actu-environnement.com/ae/news/rte-experimentation-stockage-electricite-batteries-ringo-37861.php4

Ces choix répondent à une nécessité du futur proche ( 2030 ) et ont un double avantage :

D'une part combler une lacune des projets de parcs éoliens et solaires qui négligent le problème de la compensation de l'intermittence.

D'autre part échapper aux interminables études d'impact sur l'environnement, qui plombent les projets de construction de STEP condamnés à demeurer dans les cartons faute de consensus.

Au-delà de ces problèmes, EDF ne peut entreprendre ( investir ) dans de nouvelles installations hydroélectriques tant que le statut de cette activité ne sera pas éclairci dans le cadre européen qui souhaite l'ouvrir à la concurrence.

Il faudra d'abord que le statut de EDF soit redéfini ( genre projet hercule ), ce qui prendra un certain temps.

Le stockage par batterie a donc un boulevard devant lui avant que, peut-être, l'horizon s'éclaircisse pour aller faire voyager nos kWh en Norvège...