La voiture électrique a largement plus de 150 ans. Va-t-on enfin la voir rouler dans nos rues ? C’est probable. Mais bien malin celui qui pourrait prédire le jour où elle prendra le dessus sur la voiture à moteur thermique. Sur ce sujet, les avis divergent fortement. Tout le monde est à peu près d’accord pour considérer qu’entre le thermique et l’électrique, l’hybride jouera un rôle essentiel.

L’électrique : un enjeu majeur !

Jusqu’au siècle dernier, la consommation des voitures intéressait peu le législateur. C’était plutôt une affaire à régler entre le vendeur et l’acheteur. Ce dernier y prêtait plus ou moins attention en fonction du prix affiché à la pompe. Ce qui explique en partie que l’on ne conduise pas les mêmes voitures en Europe, où le carburant est fortement taxé, et aux États-Unis, où il l’est peu. Mais l’engagement des pays développés, pris dans le cadre du protocole de Kyoto, de réduire leurs émissions de CO2 a changé la donne… 

Les contraintes réglementaires 

La consommation des voitures est soumise à des limitations sévères qui obligent les constructeurs à faire les choix techniques appropriés. En Europe, un règlement impose de ramener les émissions moyennes de CO2 provenant des véhicules neufs à 130 g/km (soit 5,3 l/100 km en essence, réalisation échelonnée entre 2012 et 2015). L’objectif visé pour 2020 est de 95 g/km (4 l/100 km), alors que la moyenne tourne aujourd’hui autour de 160 g/km (6,5 l/100 km). Aux États-Unis, le président Obama a placé la barre à 35,5 miles par galon (mpg), soit 6,5 l/100 km, dès 2016, à comparer aux 25,5 mpg (9 l/100 km) de la moyenne actuelle. 

S’adapter au marché… 

Réduire les émissions moyennes ne signifie pas forcément qu’une partie de l’offre des constructeurs est vouée à la disparition. Sauf accident, Porsche devrait encore être en activité en 2020, et sauf revirement spectaculaire de la clientèle, il est probable que les 4×4 n’auront pas encore disparu. Tous feront des efforts, y compris Ferrari, qui s’est engagé à réduire ses émissions de 40 % dans les dix ans à venir. Mais pour réduire la moyenne des émissions, il faut surtout agir sur le gros du parc, les berlines petites et moyennes, et miser sur l’électrification des véhicules. En tenant compte toutefois d’un paramètre essentiel : « Les acheteurs ne sont pas décidés à dépenser plus, affirme Michel Forissier, directeur du Développement chez Valeo, les dépenses des ménages pour l’automobile ont aujourd’hui atteint un sommet, elles vont maintenant baisser ». 

Electrification des véhicules : les premières solutions 

L’équipementier s’attache donc à développer des solutions peu coûteuses, facilement applicables à l’ensemble du parc. Déjà très répandu, le dispositif électrique Stop & Start, qui gère l’arrêt et le démarrage du moteur dans le trafic, est ainsi en passe de se généraliser. Chez Valeo, on souligne «  qu’il permet d’abaisser la consommation de carburant fossile d’environ 6 % pour un coût de production de seulement 200 € ». Chaque pour-cent gagné revient donc à environ 30 €, ce qui constitue, selon Michel Forissier, le meilleur rapport coût/performance. Alors qu’à l’extrême inverse, « le véhicule full hybrid présente le rapport le moins favorable, 200 € le pour-cent gagné, l’investissement s’élevant à 5 000 € pour une réduction de consommation de 25 %. Vue sous cet angle, la voiture électrique se révèle ainsi plus avantageuse que l’hybride, 100 € le pour-cent : 100 % de consommation en moins pour un surcoût de l’ordre de 10 000 € ».

L’electrique, moins cher que le thermique? 

Renault et Nissan, qui sont aujourd’hui les seuls constructeurs mondiaux conduisant une stratégie résolument tournée vers le véhicule tout électrique, souhaitent faire la preuve que ce type de motorisation peut se révéler, à l’usage, plus économique que le moteur thermique. 

Thierry Koskas, directeur du Programme véhicule électrique, affirme que Renault a la volonté « de faire du véhicule électrique en masse », c’est-à-dire d’en produire plusieurs centaines de milliers dès l’horizon 2015. À cette date, quatre nouveaux modèles auront été commercialisés : la version électrique de la remplaçante de l’actuelle Mégane 3 volumes sera lancée début 2011, en compagnie de l’utilitaire Kangoo électrique. Suivront en 2012 une citadine du format de la Clio et la concrétisation d’un nouveau concept présenté cet automne au salon de Francfort. 

L’électrique : une solution d’avenir ? 

L’objectif de Renault paraît formidablement ambitieux face aux 10 000 Berlingo et Partner électriques produits par PSA Peugeot Citroën dans les années 1990. Mais ces chiffres sont tout simplement incomparables car, en quinze ans, tout a changé. Pour Thierry Koskas, l’avenir de la voiture électrique est assuré pour au moins quatre raisons : « Il y a, premièrement, le bilan CO2 qui, même s’il varie d’un pays à l’autre, est globalement très favorable au véhicule électrique. Deuxièmement, la technologie Lithium-ion constitue une rupture technologique : il n’y a plus d’effet mémoire, on peut recharger à tout moment, et on peut tabler sur une autonomie stable de 150 km. Troisième point, les usages que l’on fait de l’automobile ont évolué. Les enquêtes clients indiquent que 50 % des berlines compactes de type Clio ne sont jamais utilisées sur longs trajets. Pourtant, la moitié d’entre elles parcourent plus de 12 000 km par an, ce qui, au moins pour l’un de nos modèles, constitue le seuil de rentabilité d’un véhicule électrique. Enfin, il y a un intérêt économique. À partir de 12 000 km par an, soit 50 km par jour pendant 240 jours, à dix centimes le kilomètre essence contre deux centimes le kilomètre électrique, la voiture électrique devient plus intéressante que l’automobile à moteur thermique. En intégrant, bien sûr, dans le calcul l’incitation à l’achat qui existe déjà en France (5 000 €) et se développe dans d’autres pays.  » 

Une question de coût… 

Si le véhicule électrique est, sur certains aspects, potentiellement moins cher à produire que la voiture thermique (pas de boîte de vitesse, moteur simple et peu encombrant), les volumes limités au départ ainsi que certains composants spécifiques induisent un surcoût pour encore quelques années. De même, le prix de la batterie lithium-ion n’est pas encore optimisé et pourrait, à terme, être quasiment divisé par deux. Sur ce point, Thierry Koskas se montre particulièrement confiant : « Si l’on se projette dans dix ans, les effets volume vont jouer. » Et surtout, il précise que « dans la majorité des cas, Renault souhaite que le client ne soit pas propriétaire de la batterie ». Un pack de 24 kWh pourrait ainsi être loué moins de 100 € par mois, « la batterie étant encore opérationnelle au bout de dix ans ». La location permet, d’une part, au client de profiter des évolutions technologiques, celles-ci devant logiquement se succéder sur un rythme rapide au vu du nombre de chercheurs qui travaillent sur le sujet. D’autre part, elle constitue le seul dispositif commercial compatible avec le système d’échange rapide mis au point en collaboration avec la société américaine Better Place. Le principe est simple : sous un portique qui ressemble à un guichet de péage autoroutier, un robot se charge, en moins de trois minutes, de déposer la batterie déchargée et de la remplacer par une unité pleine. Avec une vingtaine de batteries d’avance et grâce à la recharge rapide (trente minutes), chaque portique pourrait traiter 20 voitures à l’heure. Pour Shai Agassi, le président et fondateur de Better Place, 1 000 stations seraient suffisantes en France. Les implanter coûterait 350 millions d’euros, l’équivalent, selon lui, de la facture pétrolière consommée sur les routes françaises en trois jours. Mais, pour l’heure, la station quick drop n’est envisagée que comme une solution complémentaire, un peu exceptionnelle, pour le jour où l’usager décide de prendre la route, de préférence sur un axe fréquenté. En usage quotidien, on imagine que celui qui fait l’aller-retour domicile travail n’aura que rarement besoin de se brancher ailleurs que dans le parking de son entreprise, dans le garage de son pavillon, voire au bas de son immeuble, pour peu que les municipalités jouent le jeu.

L’hybride : un pont vers l’électricité 

La petite voiture urbaine peut très rapidement se convertir à l’électricité. Il suffit que l’infrastructure se mette en place pour que le conducteur soit sûr de trouver une borne de recharge à proximité de l’endroit où il se rend. Certaines réussites récentes comme la location de vélos en libre-service donnent à penser que les choses peuvent aller vite. En revanche, pour la voiture moyenne, celle qui est utilisée même très occasionnellement pour aller un peu plus loin en dehors des villes, cela risque d’être plus difficile… 

La voiture électrique avec range extender

Elevé au diesel, l’automobiliste a pris l’habitude de faire le plein tous les 600 ou 800 km. Et 150 km, ce n’est guère plus que l’autonomie dont il dispose lorsque son voyant de réserve s’allume. La voiture électrique avec range extender pourrait donc avoir ses chances, puisqu’elle emmène un petit moteur thermique chargé de faire tourner un générateur dès qu’il n’y a plus assez de courant disponible dans la batterie. Connue en Europe sous le nom d’Opel Ampera, la Chevrolet Volt devrait être en 2012 la première proposition commerciale de ce genre. 

Le moteur thermique à assistance électrique

Une autre solution est d’utiliser le moteur thermique pour propulser la voiture en usage non-urbain. Des prototypes sont d’ailleurs en développement chez PSA Peugeot Citroën et Volkswagen. D’ici là, la Toyota Prius de troisième génération aura sans doute été vendue à plusieurs centaines de milliers d’exemplaires. Cette coûteuse voiture à moteur thermique bénéficie d’une ingénieuse et complexe assistance électrique, qui lui permet en particulier d’afficher des valeurs de consommation significativement basses. Elle aura aussi permis à Toyota de se construire une notoriété enviable sur le thème de la voiture propre, et d’acquérir un savoir-faire utile sur les spécificités de la motorisation électrique. C’est ce qui vaut au constructeur japonais d’être au centre d’une expérience subventionnée par le gouvernement français : une vingtaine de prototypes de Prius rechargeables vont circuler à Strasbourg pour mettre à l’épreuve la voiture hybride de deuxième génération, celle qui peut aussi se brancher sur le secteur. Aux avantages habituels de l’hybride (récupération de l’énergie cinétique, aide au moteur thermique en accélération, fonction Stop & Start) elle apporte en plus un fonctionnement zéro émission. Chère, mais beaucoup plus polyvalente qu’une voiture électrique, cette hybride rechargeable de deuxième génération compte d’autres partisans. 

Côté français… 

Peugeot lancera aussi en 2011 la version électrifiée de son Crossover 3008, qui deviendra au passage un 4×4, car le moteur électrique animera les roues arrière, en supplément du moteur thermique, qui continuera à entraîner les roues avant afin d’augmenter le niveau de performances et la motricité. Le moteur électrique pourra également fonctionner seul afin d’assurer au 3008 un déplacement zéro émission. Ce sera en quelque sorte l’alter ego diesel de la Prius. En 2013, PSA Peugeot Citroën sortira un premier hybride rechargeable pourvu d’une traction électrique et d’une traction sur base de moteur à essence ; c’est tout du moins ce qu’il y a de plus probable, pour des raisons de prix. 

Six niveaux d’électrification 
1. Stop & Start  : le dispositif le moins cher et déjà le plus répandu. Il permet d’interrompre le fonctionnement du moteur thermique lors de l’arrêt de la voiture au feu rouge ou dans le trafic.
2. Stop & Start avec récupération d’énergie au freinage  : capable, pour des voitures petites et moyennes, de récupérer une partie de l’énergie cinétique et de la restituer à l’accélération grâce, par exemple, à un alterno-démarreur relié au moteur thermique par une courroie (projet Valeo).
3. Mild hybrid  : solution élaborée, à moindre coût, pour réduire la consommation de 15 % à 20 %. Un moteur-générateur assiste le moteur thermique, mais ne permet pas de traction électrique pure. La fonction Stop & Start fait également partie du dispositif.
4. Full hybrid  : solution plus coûteuse et plus performante que le mild hybrid, permettant également d’effectuer quelques kilomètres en mode électrique pur. L’aide au moteur thermique et le Stop & Start sont également assurés.
5. Véhicule hybride rechargeable : véhicule fonctionnant à l’électricité pour les usages à courte distance et relayé de façon directe (génération d’électricité, ce sont les range extender) ou indirecte (chaîne de traction thermique) par un moteur thermique pour le fonctionnement sur route.
6. Véhicule tout électrique : la motorisation électrique offre une autonomie de l’ordre de 150 km. Il faut notamment repenser le fonctionnement des systèmes auxiliaires (éclairage, ventilation, sonorisation…) afin de limiter leur consommation d’électricité et inventer de nouveaux dispositifs dans le domaine de la climatisation (réfrigération et chauffage). Par - 20 °C, l’utilisation du chauffage fait chuter l’autonomie de 60 %.

Quelle voiture en 2020 ?

La voiture électrique va provoquer un bouleversement qui va sans doute bien au-delà de la mutation technique. Les méthodes de commercialisation et de consommation vont, elles aussi, changer… 

Les changements à prévoir… 

Pour Thierry Koskas, le métier de vendeur de voitures va évoluer «  avec l’apparition de ce que l’on appelle des opérateurs de mobilité. On peut très bien imaginer que le client n’achète plus une voiture, mais signe un contrat de fourniture de mobilité comprenant la location de la voiture, de la batterie et la fourniture de l’énergie. Pour arriver à des forfaits du genre 300 € par mois, 1 000 km inclus  ». Mais la voiture thermique, et en particulier l’hybride, a encore de beaux jours devant elle. Michel Forissier souligne que cette technologie reste bien adaptée aux véhicules lourds, les voitures haut de gamme ou les 4×4. « Le mild hybrid est une solution qui combine un moteur générateur, apte à améliorer les consommations en urbain et périurbain, à un moteur thermique conventionnel, qui permet de parcourir des longues distances sur route. L’autonomie n’étant pas sacrifiable pour les automobilistes américains notamment, le mild hybrid, alliant les avantages du thermique et de l’hybride à coût limité, peut particulièrement répondre aux exigences du marché américain. Mais, à plus long terme, cela va sans doute changer. On a vu récemment les Américains s’intéresser au train à grande vitesse, ce qui est un signe.  » Cela dit, en 2020, le parc automobile ne devrait pas être fondamentalement différent de celui que l’on connaît aujourd’hui. Pour le directeur du Développement de Valeo, la voiture électrique pourrait à cette échéance représenter environ 5 % des ventes de voitures neuves dans le monde (2,5 à 3 millions d’unités). « Un tiers des voitures continuera à fonctionner au thermique pur car l’électrification ne présente pas d’intérêt sur le pick-up du paysan de l’Arkansas, et elle est proportionnellement trop chère pour le client d’une Dacia Logan ou pour l’Indien qui achète une Tata Nano. » Le reste se répartira à parts égales entre les voitures dotées du système Stop & Start et les hybrides. Comme le souligne Thierry Koskas, « on ne peut pas croire que ça va démarrer partout à la même vitesse ». 

Vers une évolution des réseaux de distribution… 

L’émergence d’un parc important de véhicules électriques devra être accompagnée d’une évolution des réseaux de distribution et de l’infrastructure électrique. Habitué à faire son plein d’essence ou de gazole en quelques minutes, l’automobiliste sera amené, quant à lui, à modifier profondément ses habitudes. Afin de fixer les idées, il faut retenir qu’une recharge lente s’effectue en six à huit heures sur une prise de 3 kW, comme celle d’un four électrique. Pour une recharge rapide en trente ou quarante minutes, il faut prévoir une puissance de 42 kW. Des chiffres à comparer aux 20 mégawatts d’un pistolet de pompe à essence ! 

Les possibilités… 

Pour Daniel Le Breton, chef du département transport & Énergie au sein de la branche Raffinage & Marketing de TOTAL, le problème posé par la recharge des batteries sera plus ou moins difficile à traiter selon l’usage que l’on fera du véhicule électrique. « Il y a, d’un côté, ce que j’appelle le clan des classiques, ceux qui imaginent une voiture électrique uniquement urbaine, que l’on recharge la nuit chez soi et éventuellement le jour au bureau ou dans un parking de supermarché. Ça, c’est la façon de faire la plus simple. De l’autre côté, il y a le clan des modernes, ceux qui, comme Renault, envisagent une voiture électrique capable d’aller plus loin, de faire des trajets périurbains. Dans ce cas, il faut prévoir une infrastructure spécifique, des bornes de recharge rapides, voire des stations d’échanges de batteries où l’utilisateur pourra se ravitailler en cours de route. Or, ces dispositifs sont présentés comme des solutions de secours, l’utilisateur effectuant l’essentiel de ses recharges chez lui ou au bureau. Se pose alors le problème de l’amortissement d’installations chères, qui risquent de voir peu de clients, tout du moins à court terme.  » « Par ailleurs, hormis les pays disposant d’énergie électrique renouvelable ou nucléaire en quantité significative, les avantages en matière de gaz à effet de serre sont modestes, quand ils ne sont pas nuls ou négatifs. Donc le développement de ce type de véhicule relèvera aussi d’une volonté politique d’indépendance énergétique des États, alors prioritaire sur celle de l’environnement  », précise Daniel Le Breton. 

Quels investisseurs ? 

Au Danemark et en Irlande, ce sont l’État et les sociétés de distribution d’électricité qui s’impliqueraient dans la construction d’un réseau d’échange rapide de batteries mis au point par l’entreprise Better Place, et la mise en place de bornes de recharges rapides. Parce que, dans les deux cas, il y a une volonté politique de favoriser le véhicule électrique. Selon Daniel Le Breton : « La donnée fondamentale est que le véhicule rechargeable reste cher, qu’il se passera du temps avant que les coûteux supports fiscaux nécessaires à son développement et à celui des infrastructures électriques disparaissent, et qu’il faudra bien que quelqu’un les paye. La réaction de la clientèle est une grande inconnue : elle semble peu tentée de prendre des risques en achetant une nouvelle technologie, pourtant perçue comme attractive et ayant de l’avenir. L’électrification de la voiture est en marche, mais est-ce l’heure du tout électrique ? La question reste ouverte. » 

Source : Energies (Magazine externe de TOTAL), n°16
Journaliste : Jean-Jacques Cornaert 


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