Le blog de doc zaius

10 Février 2011

Durant quasiment tout le vingtième siècle l’automobile est restée une affaire de mécaniciens. Avec un cœur constitué d’un moteur thermique et quelques  accessoires assurant des fonctions électriques simples, aidées par une batterie rustique.

Les deux  dernières décennies du siècle ont vu l’arrivée en force de l’électronique, dans la gestion du moteur, du système de freinage, de la direction, de la boîte de vitesse. Le calculateur central , le cablage multiplexé, le correcteur de trajectoire, le contrôle de la suspension, ont permis à l’électronique de prendre le pas sur la mécanique pure et dure.

Le métier a dû évoluer, l’ingénieur mécanicien a dû se résoudre à assembler des modules électroniques développés par d’autres. La mutation ne s’est pas déroulée sans heurts, souvenons-nous du récent avatar des régulateurs de vitesse. Faire cohabiter la mécanique et l’électronique est une entreprise semée d’embûches.

Et puis, voici qu’une mutation ultime se prépare, le passage à la voiture électrique.

Ce saut dans l’inconnu en fait hésiter plus d’un, l’abandon du moteur thermique est vécu comme une séparation. On sait ce qu’on laisse, on ne sait pas ce qu’on va trouver.

Aussi les plus prudents refusent-ils de brûler leurs vaisseaux; ils adoptent l’électricité mais en conservant le moteur thermique. Le moteur électrique est un enfant dont il faut tenir la main pour l’aider à grandir.

Les autres ont moins d’états d’âmes, point d’étape intermédiaire, le grand saut sans filet. On jette le bébé dans la piscine pour lui apprendre à nager.

Ces audacieux n’hésitent pas à faire reposer entièrement le succès de leur opération sur la batterie, qui devient le cœur du système.

Il aura fallu un demi siècle pour porter les  moteurs thermiques à un excellent niveau de fiabilité, de robustesse, et de longévité.

Les batteries prévues pour équiper les voitures électriques utiliseront une technologie nouvelle, qui n’a jamais été expérimentée sur le terrain.

Il est évident qu’une longue période de mise au point sera nécessaire pour converger vers des produits à la fois fiables, performants, robustes, et d’une longévité suffisante.

Les technologies vont évoluer, les standards vont se définir, il est impossible aujourd’hui de  dire à quoi ressemblera le marché de la batterie en 2020.

Entre la batterie qui va équiper la Renault Fluence ZE en 2011 et celle qui équipera son homologue en 2030, il y aura autant de différences qu’entre le moteur d’une Primaquatre et celui d’une Laguna.

Peut-être même la batterie sera-t-elle remplacée par une pile à combustible.

Et pourquoi pas un retour du moteur thermique devenu «　CO2 free　»　grâce aux carburants vert, comme les chaudières à granulés.

Le marché de l’automobile va donc se trouver bouleversé. Chaque nouveau modèle apportera de telles améliorations que les modèles de quelques années deviendront obsolètes.

Les progrès principaux viendront de la batterie. Aujourd’hui il faut embarquer trois cent kilos de batterie ( le poids de quatre adultes ) pour faire environ cent-cinquante kilomètres avec une voiture moyenne et  à vitesse très modérée, avec un poids qui dépassera une tonne et demi.

Cette situation n’est évidemment pas tenable. Le rendement actuel des accus reste inférieur à 100 Wh/Kg. Il faudra être en mesure de proposer trois fois mieux entre 2015 et 2020.

Les constructeurs d’automobiles n’ont pas les compétences pour développer des batteries. Et pourtant ils doivent impérativement maîtriser cet approvisionnement sous peine de perdre le contrôle de leur marché.

C’est pourquoi des accords sont négociés avec des entreprises spécialisées dans l’électrochimie, des centres d’études sont créés et des chercheurs pointus embauchés à prix d’or.

Il ne suffira pas de mettre au point la soupe qui produira le meilleur rendement, il faudra aussi que le dispositif satisfasse au très sévère cahier des charges automobile, qu’il soit industrialisable à un coût compétitif, et qu’il utilise des matériaux facilement disponibles et recyclables.

Les grandes manœuvres vont rapidement se transformer en guerre ouverte pour prendre les places de marché.

Le centre de gravité du secteur de la construction automobile va donc se déplacer significativement dans les années qui viennent.

Il y a énormément d’argent à récolter sous forme de subventions de la part de tous les ministères de l’Industrie, désireux de soutenir la recherche du Saint Graal pour donner un avantage décisif à leurs industriels.

De nombreuses «　start-up　» voient le jour, qui proposent leurs compétences et recherchent des «　sponsors　». Ces officines font de la surenchère sur l’état d’avancement de leurs travaux. Chacune prétend posséder la recette de la potion magique qui lui permettra  qui d’approcher les 300 Wh/Kg, qui de fournir la plus forte puissance instantanée, qui de résister aux plus grand nombre de cycles, qui de supporter la plus forte température, qui d’offrir le temps de recharge le plus court, qui d’être le moins cher.

L’objectif du constructeur étant bien sûr d’obtenir tout cela en même temps.

La batterie est donc un composant qui va subir une très forte évolution dans les années futures. L’usager ne doit pas être la victime de ces progrès technologiques, il doit au contraire en profiter. C’est pourquoi il sera toujours préférable de choisir l’option location, qui permettra d’avoir toujours une batterie de conception récente et en bon état.

6 Février 2011

Pendant que Renault discourt sur la voiture électrique dans les média, près les tribunaux, et mobilise les services de contre espionnage, Toyota vend des voitures électriques hybrides.

Les premières Toyota hybrides roulent dans la nature depuis déjà dix ans. Près de trois millions de véhicules ont été vendus, ce qui a permis à la firme de cumuler une grande expérience technique et une bonne connaissance du marché, des habitudes et des attentes des clients.

On sait que la «　vraie　» voiture électrique n’existera que lorsque l’on pourra disposer d’une batterie d’au moins 50 KWh pesant moins de 200Kg.

Cette batterie n’existe pas encore aujourd’hui, mais le bout du tunnel n’est pas loin, on sait déjà faire 30 KWh pour 300 Kg, grâce à la technologie Lithium-Ion ( LiMPO4 ).

les ingénieurs de Toyota ne sont pas plus forts que les autres, ils sont seulement plus culotés.

Ils ont présenté en 1997 un véhicule baptisé hybride électrique, qui n’était en fait qu’une auto ordinaire à moteur thermique, munie d’un moteur électrique auxiliaire, et d’une batterie NiMh de seulement 1,5 KWh ( seule la technologie NiMh était disponible à cette époque). Rappelons qu’une batterie classique au plomb stocke 0,8 KWh.

Ce subterfuge a permis d’occuper le terrain, en associant le concept «　véhicule hybride　» à la notion d’écologie, et d’économie de carburant fossile. Le gain était minime, mais bien mis en valeur par le marketing. Il s’est vendu plus de deux millions de ces engins de par le monde.

Cette première mouture a donc été bien accueillie par le marché, ce qui encourage Toyota à continuer dans cette voie.

La nouvelle version de la Prius sera donc une «　vraie　» hybride rechargeable ( plug-in ), équipée d’une batterie Lithium-ion de 5,3 KWh qui donnera une petite autonomie électrique d’une trentaine de kilomètres.

500 exemplaires de ce modèle circulent en essai de par le monde, la commercialisation est prévue pour 2012.

Passer de 1,5 à 5,3 KWh peut sembler un saut technologique modeste, mais il est probable que Toyota a prévu un système modulaire permettant de monter une batterie plus grosse sur demande. Le concept peut encore évoluer d’ici 2012.

Cette version permettra au constructeur d’une part de tester le concept PHEV ( Plug-in Hybrid Electric Vehicle) et d’autre part de valider la technologie de batterie Li-ion sur le terrain.

Selon un porte parole de la marque, Toyota estime que la technologie actuelle des batteries ne permet pas encore de diffuser des véhicules tout électriques.

A contrario, Renault a choisi le concept tout électrique, avec le modèle Fluence ZE qui dispose d’une batterie de 22 KWh. Il s’agit d’une approche différente du marché, puisque ce concept n’est valable que s’il existe une infrastructure permettant l’échange standard des batteries ou leur recharge rapide ( système Quick drop, ou bornes dédiées) . Il n’existe aucune infrastructure de ce genre aujourd’hui.

La Fluence ZE doit être commercialisée mi 2011.

La Société Better Place, qui fait la promotion du système «　Quick Drop　» d’échange standard  de batterie, procède actuellement aux tests du procédé au Japon, en Israël, et au Danemark fin 2011.

Le choix stratégique de Renault est donc risqué, puisque son succès repose sur l’existence d’une infrastructure spécifique très lourde nécessitant des investissements très importants.

Beaucoup de concurrents donneraient cher pour savoir si, et comment Renault va s’y prendre pour développer le réseau Quick Drop.

Si Renault a un secret à cacher, c’est bien de ce côté qu’il faut chercher….

4 Février 2011

Selon le rapport Puech ( voir article précédent) , la forêt française n’est pas prête pour une exploitation vigoureuse de nature à satisfaire les objectifs 2020 du grenelle de l’environnement.

Ce rapport contient une liste de propositions pour améliorer la situation.

Voici l’essentiel de ce programme.

D’abord l’esprit des propositions:

«　L’efficacité passe par l’augmentation de l’exploitation de bois d’oeuvre, porteur de bois d’énergie, et non l’inverse ; ne vouloir que du bois d’énergie serait comme « vouloir des pieds de porc sans se préoccuper des jambons ! »

L’expression imagée traduit la volonté de ne pas tout miser sur l’aspect énergétique, mais bien de mettre sur pied une filière qui préserve les capacités à fournir un bois d’œuvre de bonne qualité. Cette volonté sous-tend l’ensemble du projet.

L’idée étant que «　l’énergie la moins chère est celle que l’on ne gaspille pas　», le bois de construction reste un bon matériau pour réduire les pertes énergétiques, il faut donc promouvoir son utilisation.

Quelques-unes des mesures proposées ( extraits):

«Pour conserver des emplois qualifiés et éviter des licenciements, accorder la prise en charge à 100% des indemnités de chômage partiel　».

«Mettre en place les conditions de financement de stages de formation indemnisés, permettant de développer le savoir-faire et les connaissances en matière de techniques d’exploitation, de sécurité et de protection de l’environnement　».

«　Revoir les directives et orientations régionales en  raccourcissant d’environ 20 % les âges d’exploitabilité pour presque toutes les essences,  en  recourant à des éclaircies plus fortes pour accroître rapidement le diamètre des arbres et la stabilité des peuplements, en  préparant le remplacement de peuplements inadaptés et susceptibles de dépérir, et en  allongeant la durée de validité des documents de gestion　».

«Créer un fonds de reboisement et d’adaptation au changement climatique, puissant et stable, hors incertitudes de l’annualité budgétaire. La forêt doit se gérer dans le long terme et seul un tel fonds peut garantir une vraie politique forestière　».

«Créer un Fonds Forêt Bois pour la mobilisation du bois d’oeuvre, d’industrie et d’énergie, par le lancement d’appels d’offres pouvant faire émerger des acteurs couvrant l’animation, la formation, les investissements pour une meilleure accessibilité des parcelles, l’équipement des entrepreneurs de travaux forestiers, et des plates-formes logistiques, dans le respect du plan d’action forêt de la Stratégie Nationale de Biodiversité　».

«Inviter les collectivités, des communes à l’État, à se

doter d’un patrimoine boisé ou à le développer par la voie notamment des résorptions d’enclave  et à veiller à l’intégrer dans le développement local　».

«Prolonger pour une durée de 3 à 5 ans le plan de modernisation des scieries du ministère de l’Agriculture au-delà de 2009, son échéance actuelle, en doublant ses moyens d’intervention, soit 20 M€ dont la moitié pour des aides aux investissements dans la valorisation des sciages dont le séchage et les produits techniques, et autant pour les aides aux investissements dans l’augmentation de production　».

«Créer un Fonds d’investissement stratégique pour la filière bois doté de 100 à 150 millions d’euros. Ce fonds devra être articulé avec le fonds chaleur, et également avec le Fonds Forêt Bois de mobilisation　».

«Pour déclencher l’utilisation de bois pour l’énergie électrique, il convient de tripler l’actuel tarif d’achat obligatoire d’électricité bois, en le portant à 150 €/MWh, sous conditions de puissance, au moins 3 MWe, d’incorporation de 50 % de plaquettes forestières et de garanties

d’approvisionnement visées par les cellules biomasse　».

«Recommander, ou exiger immédiatement dans le cadre des opérations aidés financièrement par l'État pour les constructions neuves ou celles du

plan de relance, de multiplier par dix ce minimum ( d’incorporation de bois) en le portant à 20 dm3/m2, pour toute opération de construction individuelle ou, en moyenne pour un ensemble　».

«　Création d’un label bâtiment « biomatériaux » ou « biosourcé »pour les constructions neuves et les réhabilitations lourdes. Avec plusieurs niveaux d’exigences liés aux objectifs à court, moyen et long terme du Grenelle, il s’appuierait sur les Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire. L’État y adossera ses aides　».

«　Accorder un crédit d’impôt sur la mise en place de lambris et parquets notamment, ce dispositif serait calqué sur celui actuellement en place pour les économies d'énergie, c’est à dire une "déduction du montant d'impôt　».

«　Nombre de ces propositions ne relèvent que de simplification de la réglementation ou de l’organisation administrative, d’autres demandent la création de fonds pour enclencher cette nouvelle dynamique devant lui faire acquérir une situation d’autonomie économique.

Les propos tenus sur la forêt et le bois par Monsieur le Président de la République Nicolas Sarkozy dans les Vosges à Darney le 18 décembre 2008, ont redonné de l’espoir à la profession qui attend de ce rapport une reconnaissance et des décisions　».

Ce plan de mobilisation semble à la mesure de la tâche à accomplir.

Nous en suivrons l’application avec attention.

2 Février 2011

Le rapport final du projet EUWOOD de Juin 2010 nous apprend que les vingt-sept pays de l’Union on consommé cette même année 71 Mtep de bois-énergie, c’est-à-dire de bois de chauffage.

Ce chiffre impressionnant est à rapprocher de la consommation totale d’énergie , qui est de 1 900 Mtep.

Le bois-énergie ne représente donc que 3,7% du total, ce que l’on savait déjà par ailleurs.

La production de bois de toutes natures s’est élevée à  747 millions de m3 en 2010 dans l’Union.

70% en provenance des forêts.

30% issus de la biomasse hors forêts.

Ce bois a servi pour 57% comme bois d’oeuvre pour le bâtiment, l’ameublement, le conditionnement, l’aménagement des locaux, etc…, et pour 43%  comme source d’énergie.

Dans la stratégie de substitution des énergies fossiles carbonées par des énergies renouvelables, six candidats sont sollicités:

- Solaire.

- Eolien.

- Bois énergie/ Biomasse.

- Valorisation des déchets.

- Hydraulique.

- Géothermie.

La participation de chaque secteur dépendra évidemment des potentiels respectifs. Chaque secteur possède ses limites, soit liées à la ressource, soit à l’emprise foncière, soit à un conflit avec l’environnement, soit à la rentabilité, ou à toute autre raison.

Le secteur bois-énergie n’échappe pas à la nécessité d’évaluer le potentiel des forêts de l’Europe des 27 , ce qui permettra d’assigner un objectif de croissance réaliste à la filière.

Les travaux du projet EUWOOD ont permis d’évaluer le potentiel annuel théorique de biomasse des forêts de l’Europe des 27.

Pour 2010, ce potentiel THEORIQUE était de 1 277 millions de mètres cube. Cette valeur repose sur une base d’exploitation de 50 années.

Les analyses d’évolution laissent prévoir une légère décroissance, pour arriver à 1 254 Mm3/an en 2030. La répartition est la suivante:

Fûts: 52%

Souches: 21%

Résidus: 26%

Divers:   1%

La capacité théorique de production ne peut jamais être pleinement exploitée. Un certain nombre de contraintes doivent être prises en compte:

- Contraintes environnementales ( préservation des espaces).

- Contraintes sociales ( droit de propriété, droit des Etats ).

- Contraintes techniques ( accessibilité ).

- Contraintes économiques ( rentabilité).

En 2010, compte tenu de ces contraintes, la production Européenne a été de 747 Mm3.

Les estimations pour 2030 vont de 600 Mm3 à 900 Mm3 selon différents scénarios d’évolution des contraintes.

Si la proportion de bois énergie se maintient à 43%, les volumes disponibles pour l’énergie devraient demeurer à peu près constants, au niveau d’aujourd’hui, environ 70 Mtep, environ 320 Mm3.

Le volume pourrait augmenter de 20% en 2030 si une politique volontariste est mise en place au niveau européen.

Mais la ressource n’est pas extensible. Des besoins supérieurs ne pourraient être satisfaits que par l’importation hors zone de l’Union.

Aujourd’hui le bois énergie est utilisé essentiellement sous forme de bûches. Les briquettes et granulés (pellets) ne participent encore que pour une faible part et sont issus de la valorisation des résidus de scieries.

L’accroissement de la demande de granulés ne pourra pas être satisfait par les seuls résidus de scierie. Il sera nécessaire de transformer du bois «　normal　».

Le développement de la filière granulés ne pourra donc  se faire que sur la base d’un partage de la ressource à peu près constante, c’est-à-dire au détriment du marché des bûches. Il en résultera une tension sur les approvisionnements et donc sur les prix.

De plus, le remplacement, même partiel, des combustibles fossiles (charbon, fuel, gaz) par du bois entraînera mathématiquement une accroissement considérable de la demande.

Or nous avons vu que la ressource bois restera constante sur les prochaines décennies. Il faudra donc recourir aux importations, avec des incidences imprévisibles sur les prix.

Le rapport final de l’EUWOOD estime que la demande dépassera l’offre entre 2015 et 2020.

Voici leur conclusion:

«if Europe wants enough wood supply for both material and energy

purposes in 2030, action according to a comprehensive strategy should start now　»　.

31 Janvier 2011

Le bois-énergie a le vent en poupe.

Mais attention, pas n’importe quel bois. Le bois ordinaire, la bonne vieille bûche de grand’père, qui pétille, qui fume, c’est fini. La cheminée dans laquelle brûlait un bon feu convivial avec des flammes qui léchaient le tapis, c’est fini. Trop de pollution, pas assez de rendement.

Désormais il nous faudra passer de la bûche à la bûchette, ou granulé, ou encore «　pellet　».

Le pellet, d’abord créé pour valoriser les sous-produits des scieries, s’est révélé un combustible de qualité idéal pour des appareils modernes automatisés de haut rendement.

Facile à stocker, facile à manipuler, il est une alternative crédible aux combustibles fossiles carbonés, et de plus c’est une énergie renouvelable.

Certes, son pouvoir calorifique est modeste ( 4,7 KWh / Kg ), mais son prix actuel est attractif, avec un KWh à quelques 6 centimes.

Les amateurs de feu de bois se sont précipités sur ce nouvel Eldorado, et actuellement la demande excède l’offre.

Il suffit de regarder l’évolution de la production:

2003:   20 000 tonnes

2008: 240 000 tonnes

2009: 250 000 tonnes

Prévisions 2012: 1 000 000 tonnes.

Remarquons qu’une fois de plus nous sommes en retard sur nos voisins qui produisent déjà trois ou quatre fois plus que nous. Le marché à peine démarré, nous sommes déjà obligés d’importer des pellets pour satisfaire la demande interne ( nous importons l‘Allemagne, d‘Italie et d‘Espagne).

Nous échappons tout de même à la malédiction du photovoltaïque, nous ne sommes pas obligés d’importer des pellets chinois !!! pour l’instant…

La France, qui est un pays où le couvert forestier représente 29% du territoire, ne saurait rester longtemps incapable de fabriquer ses propres besoins de pellets !

Il paraît que des investissements importants ont été engagés pour produire des pellets, acceptons-en l’augure…

L’accroissement de la demande risque de dépasser l’entendement. En effet, ces bûchettes miraculeuses sont convoitées par divers groupes d’utilisateurs:

- Les particuliers et les petites collectivités ( < 100 KW )

- Les réseaux de chauffage distribué ( < 5 MW )

- Les petites centrales thermiques ( < 100 MW )

Un petit calcul élémentaire nous conduit à une demande possible de plusieurs dizaines de millions de tonnes assez rapidement.

Il n’est pas  invraisemblable que la pénurie de pellets se produise avant la pénurie de pétrole…..

Etonnant, non ?