Insa rennes 25022014

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Les véhicules électriques & la transition énergétique : contexte, enjeux, perspectives
(conférence donnée à l'INSA de Rennes en fevrier 2015)

Publié dans : Industrie automobile
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Insa rennes 25022014

  1. 1. Les transports à l'heure de la transition énergétique : Contexte, enjeux, perspectives Twitter : @green_emotion @auto_propre
  2. 2. Contexte (mondial) Des mutations en cours et à venir d'une ampleur inédite : + la fin du tout pétrole dans le transport (...) + l'urbanisation croissante du monde (Métropolisation) + le stockage de l'énergie électrique / l'électricité solaire à très bas coût... ... + la mobilité à l'ère du numérique (BlaBlaCar, Uber, drivy, Zipcar...) Source : « quelle France dans 10 ans ? » CGSP
  3. 3. Les enjeux énergétiques & environnementaux - Urbain : amélioration de la qualité de l’air en ville - Amélioration de l’efficacité énergétique (et économique) des transports - Transition énergétique (« peakoil » / émissions CO2) - Développement de nouveaux services en mobilité « intelligents » et « connectés » (mobilité numérique)
  4. 4. Les limites du moteur thermique Rendement énergétique intrinséquement limité : ~ 45 % max. (Diesel) ; 38 % max. (essence – cycle Atkinson)
  5. 5. Les limites du transport à pétrole UN IMPERATIF : réduire les émissions de CO2 ! Secteur transport (France) = 30% des émissions de CO2 du pays (~ 20% au niveau mondial, aérien inclus)
  6. 6. Les limites du « tout voiture » En ville, un mode excessivement consommateur d'espace eu égard au service rendu et à la valeur du foncier. Voiture particulière = 97% du temps à l'arrêt... Pour une ville de 100 000 habitants, espace public consacré au stationnement sur voirie : ~ 50 hectares minimum (!)
  7. 7. Vers un nouveau modèle...  En synthèse : une mobilité individuelle motorisée à fort impact environnemental, très énergivore, créatrice d'emplois et de richesses depuis près d'1/2 siècle mais de moins en moins bien vécue socialement. => L'enjeu du XXIème S. : aller vers une mobilité maîtrisée, beaucoup moins impactante au plan environnemental, créatrice de lien social et de bien-être et économiquement viable. => Des changements qui ne se limiteront pas uniquement à des ajustements sur les modes de transports mais qui impacteront aussi l'aménagement du territoire, les opérations d'urbanisme, nos modes de vie (rapport à la voiture individuelle notamment...)
  8. 8. Les principaux leviers d'actions L'urbanisme : Les technologies : Hybrid system Les comportements & aspirations individuels... Le levier réglementaire et fiscal (...) N.B : Effets induits... N.B : freins culturels, inertie des mentalités (!)... N.B : Potentiellement très efficace... à condition qu'il soit socialement juste ! N.B : Long terme Electrique « Big data » ...
  9. 9. Principales technologies disponibles : - Moteurs thermiques (essence et diesel) : Des progrès significatifs en terme de dépollution depuis l’entrée en vigueur de la norme Euro 5. Problème : perte d’efficacité des systèmes de dépollution au fil des ans (coût d’entretien) + usure intrinsèque des moteurs (perte d’étanchéité). Dépendance au pétrole. - Technologie hybride (essence + électrique / diesel + électrique) : Très efficace en usage urbain. Jusqu’à – 80% d’émission de NOx / diesel Euro 5 & Zéro particule fine si hybride – essence. Dépendance au pétrole sauf si hybride rechargeable (Golf GTE, A3 e-tron, Chevrolet Volt...) - Electrique : zéro émission à l’usage. La technologie la plus efficace à ce jour pour circuler en milieu urbain - Hydrogène : véhicule électrique équipé d’une pile à combustible alimentée à l’hydrogène servant à la production d’électricité (pb : production & distribution H2…)
  10. 10. Avantage des moteurs électriques - Rendement moteur constant quelque soit l’usage - Récupération d’énergie au freinage et à la décélération - Zéro émission à l’usage - Multiplicité des sources d'énergies (solaire PV...) - Temps de recharge batterie / Autonomie - Polyvalence VE < polyvalence VT (…) - Tenue dans le temps des batteries (à relativiser si taux de recyclage élevé) - => Pertinence forte pour tous les usages de type urbain (V & d faibles) P (kW)
  11. 11. Le cas Tesla Motors Berline électrique à grosse batterie (85 kWh) Autonomie maxi ~ 400 km Poids à vide : 2,1 tonnes (dont 600 kg de batterie Li-ion HD) Prix : 80 k€ Infrastructure de charge dédiée : « SuperCharger » : 135 kW max (FR : 120) Temps de charge / autonomie : 20' / 200 km Accès gratuit & illimité pour les propriétaires de Tesla Tesla Motors « Disruptive Technology »
  12. 12. Des synergies futures à développer entre transport & énergie solaire (stockage de l'énergie) Stockage direct via batterie Stockage indirect via production H2 Véhicule électrique & énergie solaire Évolution du coût du Wc solaire PV (1977 – 2013)
  13. 13. Les principaux types de batterie À propos des batteries...
  14. 14. L'électrique à prolongateur d'autonomie (Range Extender) - REx : générateur dédié à la production d’électricité (recharge batterie uniquement) - Charge rapide pas indispensable. Charge accélérée utile pour éviter de recourir trop souvent au prolongateur qui fonctionne à l’essence. Solution « transitoire » ++ - Inconvénient : coût, encombrement… - Avantage : permet de s’affranchir de la peur de la panne. Polyvalence accrue (permet de s’affranchir du temps de recharge et de la disponibilité des bornes de charge) BMW i3 REx
  15. 15. Hybride rechargeable - Technologie intrinsèquement coûteuse (2 moteurs de traction + 1 batterie de capacité moyenne) - Polyvalence identique à celle d’un VT, mode EV en + (pas ou peu de changement comportemental et/ou usages…) - Bilan économique/écologique = f (fréquence de recharge) - Recharge normale (3 kW) uniquement sauf exception N.B : à Strasbourg, l’expérimentation menée pendant 3 ans (2010-2012) avec des Prius III rechargeable a permis de mesurer une réduction de 50% du budget essence et des émissions de CO2 à raison de 1 charge / j. en moyenne (autonomie EV Prius III Plug-in Hybrid ~ 20 km)
  16. 16. Pile à combustible H2 - Technologie coûteuse (réservoir H2 + PAC + batterie tampon + moteur électrique) - Quid de la production + distribution H2 à grande échelle??? - Bilan économique/écologique = f (production H2) - N’appartient pas à la catégorie des VEx (recharge H2 uniquement sauf lorsque PAC H2 sert de prolongateur d’autonomie uniquement) Coûteuse, la filière Hydrogène (PAC H2) pourrait néanmoins trouver une place dans le futur en complément des VEx pour les véhicules lourds et/ou les flottes captives (filière peu développée à ce jour en France). A titre indicatif, 1 station de distribution H2 ~ 1 M€ d’investissement …
  17. 17. Cas particulier des bus urbains - Technologie hybride pas aussi efficiente qu’espérée car l’électricité qui alimente le moteur électrique est majoritairement produite par le moteur thermique (régénération très faible car V faible). Technologie Hybride – diesel mal adaptée aux usages exclusivement urbains. - Electrique à batterie (grosse capacité) : Coût élevé. Interrogation sur la durée de vie des batteries? Bilan environnemental batterie (?) - Electrique à biberonnage (supercapacité) : sur 1 ligne urbaine type (L ~ 10 - 15 km), recharge rapide en bout de ligne + recharges intermédiaires si nécessaire. Efficacité énergétique supérieure (masse à vide inférieure). Capacité du bus conservée. Coût infrastructure élevé.
  18. 18. À propos des transports collectifs urbains (TCU)  Adaptés à la ville dense uniquement (voire très dense si M°)  Mixité fonctionnelle des zones de dessertes  Aménagements spécifiques : sites propres exclusifs (TCSP), pôles d'échanges multi-modaux (PEM), systèmes d'information voyageurs (SAEIV), etc...  Matériel fiable et économique (des caractéristiques assez peu favorable à l'innovation)  N.B : TCU = d'abord pour l'économie d'espace...

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