Le véhicule électrique

Le véhicule électrique (VE) de demain se caractérisera par deux éléments d'une importance considérable :

• - une émission de CO2 faible ou nulle dans son utilisation
• - une consommation d'énergie fossiles plus faible que nos véhicules actuels.

Comment parvenir à ce résultat trop beau pour être vrai ? Des exemples de ces véhicules existent-ils déjà ? pourquoi ne nous les fabriquons-nous pas ? Cette note cherche à donner un élément de réponse à ces questions un rien fondamentales.

Ce chapitre présente plusieurs conceptions de véhicule électrique (VE), certaines ayant déjà été réalisées. Le VE entre en compétition avec le Véhicule à Moteur à Combustion Interne (VMCI), et devrait remplacer une partie de ses applications dès après le VPO (Véritable Plateau Ondulé, période marquant la fin de l'augmentation de la production mondiale de pétrole).

==Principe général==
Le VE est un véhicule individuel ou collectif, remplissant des missions du même type que les VMCI actuels ; il est mû exclusivement par un ou des moteurs électriques, alimenté(s) par des batteries embarquées. Ces batteries sont rechargées par du courant électrique disponible sur les grilles existantes.

==Pressions à l'origine du Véhicule Electrique==
Le VE ne répond pas à un besoin (son créneau est parfaitement rempli par les VMCI) mais à une pression sur ce dernier, dont le coût en combustible et environnemental ne cesse de s'"aggraver depuis sa création. Malgré les progrès réalisés dans le domaine de l'économie d'énergie, le VMCI reste une source de CO2 non captable importante (12 % des émissions en 2007) ; il cause à lui seul une pression importante sur le cours du pétrole ; on lui cherche donc un remplaçant moins polluant et moins consommateur.

Le VE est une réponse à cette question. Les différents modèles envisagés ci-dessous montrent les points suivants :
* les performances actuelles des modèles standard sont inférieures au milieu de gamme des VMCI actuels ; elles s'apparentent à celles de modèles de 30 ans plus anciens
* les performances des modèles sportifs sont comparables

Ces caractéristiques ont été récemment permises par une importante amélioration des caractéristiques des batteries ; il n'est pas exclu que des progrès supplémentaires du même ordre soient accomplis dans l'espace d'une décennie.

==Filière==
Le VE des années 2010 prendra toutes sortes de formes créatives ; il sera manufacturé en petites quantités, pour des créneaux très divers - conditions favorables aux artisans.

A partir de 2020-2025, ou date plus précise remplissant les exigences citées dans le paragraphe Chronologie, des volumes importants devront être mis sur le marché ; seuls les grands constructeurs sont capables de produire des volumes de l'ordre de 400 à 1000 véhicules/jour. On peut donc envisager que les grands constructeurs qui auront survécu d'ici là relèveront le défi du VE ; il n'est pas exclu qu'en 15 ans, l'un des artisans de 2007 s'empare d'un segment ou d'une zone.

===Caisse et cycle===

Les parties caisse et cycle continueront donc d'être manufacturées par les grands constructeurs ; ils sous-traiteront vraisemblablement les moteurs, l'alimentation, l'informatique et la connectique à des sociétés déjà existantes. Les batteries, aujourd'hui la partie la plus coûteuse du VE, seront sans doute à l'origine d'une activité à part entière. La seule secousse concerne les moteurs à combustion, qui devront disparaître progressivement. Enfin, personne aujourd'hui n'est en mesure de produire en France 20 000 batteries par an - un groupe batteries pour un seul VE pèse 300 kg.

===[[Les batteries|Batteries]]===

===Les Postes de recharge===

Les postes de recharge (PR), avec leurs câbles et leur alimentation, représentent le plus gros de l'investissement structurel. Le contenu de ces postes n'est pas explicité pour le moment : une certaine quantité d'électrotechnique (onduleur) et d'informatique (pilotage de la recharge/décharge, chauffage de l'habitacle) peut se trouver soit dans le PR, soit dans le VE. La puissance admissible n'est pas définie non plus : alors que les premiers VE utilisaient 10 kW, les plus récents encaissent 25 kW, et une puissance de 100 kW pendant quelques minutes est maintenant envisageable pour les recharges rapides. Dans les ensembles immobiliers, susceptibles d'abriter 20 VE en charge simultanée, on arrive à une puissance conjuguée de 500 kW : rien d'exceptionnel, mais la taille des câbles devra en tenir compte.

Tous les parkings publics et d'entreprise devront être progresseivement équipés ; il est possible que dans les villes européennes, où les voitures se garent le long des trottoirs, on installe des PR le long de ceux-ci. Etant donné que chaque automobile a fréquemment deux situations d'arrêt (domicile et lieu de travail), il faut bien envisager qu'à terme, il y aura deux fois plus de PR que de VE.

Les stations-services propres au VE devront être équipées de PR à haute densité électrique, afin de raccourcir les files d'attente ; plusieurs fabricants prétendent recharger 80 % de la capacité en dix minutes : sur une batterie de 50 kWh, on aurait besoin de 240 kW. Ces chiffres font frémir, mais il faudra sans doute passer par des densités de courant élevées pour offrir des solutions viables aux consommateur.
Il est envisageable que la station-service propose également des batteries neuves  ; cela signifie qu'un minimum de standardisation dans la forme, la connectique et le logiciel d'exploitation des batteries soit réalisé.

Une fois les normes mises en place, il faudra donc équiper progressivement (chiffres France) :
- les 30 millions de places de garage existantes
- un chiffre du même ordre pour les parkings publics et d'entreprise.

===Transport de l'électricité===
Le rechargement des VE se fera exclusivement la nuit, sauf stations services ; il sera facile à RTE, par dicussion individuelle au moment du rechargement, de savoir combien de VE sont en activité, et de quelle puissance ils auront besoin le lendemain. Rappelons que RTE prédit chaque jour, avec l'aide de la météo et des bases de données existantes, sa production du lendemain. Comme la France aura en 2020 une part moins négligeable d'Energies Renouvelables (EnR) dont certaines intermittentes, la prédiction des puissances appelées sera toujours plus nécessaire.

Les investissements en transport ne sont nécessaires qu'en bout de chaîne, au niveau du consommateur, qui n'aura plus besoin de kW, mais de dizaines de kW ; on peut envisager qu'une grande partie de cet investissement sera payé par l'utilisateur. AU début de la mise en place des VE, les chiffres montrent qu'aucun investissement en générateur de puissance supplémentaire n'est nécessaire. Le jour où la consommation des VE nécessitera des centrales supplémentaires, l'opération pourra être considérée comme réussie, et entrée dans sa phase régime.

===Normes===
Tous les éléments cités plus haut, parties de la filière, devront être normés le plus vite possible ; les travaux considérables menés à achèvement dans d'autres secteurs industriels (domaines du son et de l'image par exemple) montrent que ce travail est possible malgré un substrat industriel en mutation rapide. Ces normes font intégralement partie de la filière.

===Maillons faibles===
Aujourd'hui, les deux maillons faibles de la filière sont les batteries, et les PR.

==Avantages et inconvénients du Véhicule électrique==
Le VE n'est pas le challenger du VMCI, mais son successeur ; cependant les opposer permet de fixer les idées.

• autonomie : avec 200 à 400 km d'autonomie, le VE est très loin de ce que sait faire un VMCI
• confort : afin de maximiser l'autonomie, le VE élimine tous les accessoires auxquels l'automobiliste s'est habitué - sauf le GPS, source d'économie d'énergie.
• réapprovisionnement : difficile dans les premières années de son avènement, à cause de la rareté des prises dédiées, il deviendra au contraire évident par la suite : les dispositifs d'électronique de puissance permettront de gérer les batteries dans de très nombreuses circonstances, au point que le problème de la recharge deviendra transparent pour l'utilisateur, contrairement au VMCI actuel
• émission de CO2 : selon les pays, l'électricité émet peu ou beaucoup de CO2 ; dans le cas d'un pays fortement équipé en centrales à charbon non séquestrées (Chine 2007), le bilan CO2 de VE est similaire ; dans tous les autres cas, il est inférieur. On peut considérer qu'au-delà de 2020, le secteur de l'énergie aura entamé sa réforme en ce sens ; en France, l'électricité à 90 % sans CO2 rend le VE imbattable.
• autres pollutions : proches de zéro en fonctionnement, les nuisances sont équivalentes pour la fabrication/retraitement, à cela près que le poids moyen du VE sera régulièrement inférieur
• entretien : identique pour les parties cycle et caisse, l'entretien de la partie électrique devrait être restreint, et géré entièrement par le programme embarqué ; au total très inférieur au VMCI
• remplacement des batteries : c'est aujourd'hui l'inconnue principale du VE, les batteries voyant leurs performances s'améliorer sans cesse ; le comportement de batteries soumises à un cycle journalier, les vibrations et les changements de température en font la partie la plus fragile, et peut-être la plus coûteuse.
• prix : le VE ne saurait atteindre des chiffres de vente suffisants (400 VE/jour sur une chaîne donnée) avant l'année 2025 : jusqu'à cette date, il ne sera pas compétitif avec les VMCI 2007 ; cependant, les contraintes sur le VMCI devraient fournir l'équilibre dès 2020.
• le [[Stockage de l'énergie#Stockage_en_batteries_de_véhicules_électriques|stockage de l'énergie]] : les VE peuvent participer à une bonne gestion de la grille nationale, abaissant ainsi le coût de celle-ci, et bénéficiant de tarifs préférentiels. Ce sujet a été particulièrement analysé par AC Propulsion dans son document [http://www.acpropulsion.com/reports/V2G%20Final%20Report%20R5.pdf Vehicle-to-grid Demonstration Project], avec l'[[Véhicule_électrique#Modèles_standard|eBox]] qui présente cette capacité nativement

==Chronologie envisageable==
Le VE, dans sa définition actuelle, n'est pas compétitif face au VMCI ; en dehors de certaines niches et sans filière, il ne peut se répandre. Sa création dépendra donc du bon vouloir des différents acteurs, Pouvoirs Publics, constructeurs putatifs, industriels concernés et consommateurs.

Il faudra l'action conjuguée du Peak Oil et des préoccupations liées au Réchauffement Climatique (PO-RC) pour contraindre ceux-ci à prendre des mesures contraignant l'usage des VMCI :
* interdiction ou limitations, horaires ou de vitesse, dans les centres-villes
* péages à l'instar de Londres et NYC
* taxes carbone

De plus, un mouvement significatif en direction du VE est impossible avant d'avoir jeté les bases de la flière électrique : règlementation, normes, investissement matériel critique. Ces mesures ne peuvent s'envisager qu'à partir de 2015. L'installation de l'équipement nécessitera lui-même plusieurs années. On ne peut donc envisager des volumes significatifs avant 2020-2025.

Sur le plan conception des véhicules, de nombreuses solutions plus ou moins valables sont en compétition aujourd'hui même : GNV, hybride, ultra-basse consommation, hydrogène, agri-éthanol etc : même si la plupart de ces solutions sont condamnées sur un plan général, certaines peuvent se révéler intéressantes pendant un temps ou en un lieu donné. Les constructeurs sont donc conduits à tester de nombreuses filières avant de prendre des décisions qui vont engager l'avenir d'une filière primordiale. Si le début de ce mouvement est proche de l'année 2000, on peut compter sur une dizaine d'années d'essais divers, cinq années supplémentaires pour travailler sur les normes une fois les standards trouvés, encore cinq années pouir générer un modèle crédible : là aussi, l'année 2020 paraît être le minimum avant de lancer un véhicule de grande série.

==Modèles conceptuels==

{| border="0" width="100%"
| width="50%" |
L'industrie automobile est gouvernée par sa segmentation actuelle ; il est difficile d'envisager sa modification dès maintenant, mais les caractéristiques des VE actuels laissent entendre que leur arrivée se fera dans les modèles les plus compacts, hélas les plus compétitifs. Un créneau inattendu pour le VE reste les modèles sportifs, domaine dans lequel les remarquables qualités du moteur électrique font merveille.
<br/>
|http://www.autopress.be/Temporaires/SALON/GENEVE/Subaru%20R1e_small.jpg
Subaru R1e
|}

===Modele standard===
Le modèle standard a les caractéristiques suivantes :
* véhicule individuel, essentiellement des classes A et B
* vitesse max 110 à 130 kmh
* masse 700 à 1200 kg
* moteur : quattro pour les modèles légers, central au-dessus, 35 à 120 kW
* très peu d'équipement intérieur, mais GPS obligatoire
* batteries Lithium ou meilleure solution, capacité 30 à 60 kWh
* autonomie 200 à 400 km

Absolument tous les points de confort devenus habituels sont condamnés, y compris les lève-vitres électriques et la climatisation, afin de sauvegarder l'autonomie. En l'absence de climatisation, les surfaces vitrées devront être restreintes. Dans ces conditions, le coût de l'électricité dans la consommation devrait être de l'ordre de 1€/100 km. Les coûts variables dépendront donc essentiellement de la durée de vie des batteries. Même le chauffage de l'habitacle devra employer une réutilisation judicieuse des déperditions moteurs et batteries, ces dernières devant fonctionner dons une plage de température souvent élevée. Il est probable qu'en hiver, les postes de chargement seront utilisés pour chauffer l'habitacle juste avant le départ du véhicule.

La connectique n'est pas définie :
- les modèles de 35 kWh pourraient se contenter d'un accès sur 220 V, 16 A, soit 17 kW en 5 heures ; mais les batteries les plus récentes acceptent des puissances et des ampérages plus élevés, au point qu'il est envisageable d'utiliser 400 V * 60 A, soit 48 kW en 2 h. Ce type de connectique posera des problèmes de sécurité à l'utilisation, et de débit dans la majorité des habitations ; il sera au départ réservé aux ensembles immobiliers, et aux "stations-service".

Ce modèle entre donc directement en concurrence avec les VMCI équivalents, sans en avoir ni les performances, ni le confort, et pour un prix analogue. Dans un premier temps, il sera surtout adapté au périurbain. A terme, il ne pourra survivre qu'à condition d'en améliorer les performances.

* [http://media.gm.com/ca/gm/fr/releases/2007/01-18-Chevrolet%20Volt%20Concept_fch.htm GM-Volt]

===Modèle léger===

===Modèles sportifs===
Les modèles sportifs entrent en concurrence directe avec
* les automobiles sportives luxueuses actuelles, de type Grand Tourisme
* les voitures de rallye
Dans ces deux cas, l'autonomie réelle n'entre plus en ligne de compte ; le VE y est, paradoxalement, plus à son aise, voir les exemples de prototypes existant actuellement, dont certains sont proposés à la vente.