Dossier : La mobilité individuelle : vers une transition automobile

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Décryptages

Les nouvelles motorisations électriques

La voiture électrique n’est pas une nouveauté, les premiers modèles sont apparus dès la fin du XIXe siècle... Eclipsée pendant un siècle par le développement du moteur thermique, l’électrification fait son retour à l’occasion de la prise de conscience de la nécessaire transition énergétique.

Recharge de la voiture électrique Zoé, petit modèle emblématique de la firme Renault. © AFP PHOTO / FRED TANNEAU

Le véhicule hybride

Lancé dès 1997 en grande série par Toyota, puis Honda le véhicule hybride est fondé sur un concept : faire fonctionner le moteur thermique (essence ou gazoleSynonyme de diesel et de gasoil. ) là où son rendement est le meilleur, c’est-à-dire en vitesse de croisière, et d’utiliser la motorisation électrique lors des redémarrages et des changements de régime. Car le rendement d’un moteur thermique qui tourne autour de 35 % en régime régulier peut descendre jusqu’à 15 % lorsqu’il est soumis à des arrêts et redémarrages, notamment en utilisation urbaine.   

Les véhicules hybrides peuvent avoir des niveaux d’électrification très différents :

  • dans les « micro-hybrids », le moteur électrique ne fait qu’ « épauler » le moteur thermique. C’est par exemple le simple système « stop and start », qui assure l’arrêt et le redémarrage automatique au feu rouge. L’économie de consommation est faible, entre 3 et 7 %.
  • les véhicules « mild hybrids » vont un peu plus loin en assurant une propulsion électrique dans les phases d’accélération, le moteur thermique prenant ensuite le relais. Le moteur électrique participe aussi au freinage et permet, plus que dans le micro-hybrid, de recharger la batterie ou les super-capacités équipant le véhicule.  
  • les véhicules « full hybrids » sont dotés d’une propulsion électrique pure. Les roues motrices sont mues, selon les situations, par le moteur thermique, ou par le moteur électrique, ou par les deux en même temps.  Il faut alors une électronique très sophistiquée pour assurer la bonne coordination des deux propulsions. Une économie d’énergie de 20 à 35 % peut être réalisée. L’autonomie électrique reste faible mais certains modèles sont rechargeables sur le secteur, ce qui permet de réduire la consommation d’essence de 50 à 90 % sur certains trajets urbains courts. On parle alors de « plug-in hybrids ».

Le véhicule hybride présente un grand avantage : il ne nécessite pas de nouvelles infrastructures de distribution de l’énergie, puisqu’il peut « faire le plein » dans une station-service classique. Les conditions d’industrialisation sont connues et les perspectives de développement sont aujourd’hui les meilleures parmi les nouvelles motorisations : environ 6 millions de véhicules hybrides (essence ou gazole) sont en circulation dans le monde et elles pourraient représenter 6 à 7 % des ventes neuves en 2018.   

50 000 : le nombre de voitures électriques dans le monde

La voiture 100 % électrique

Le véhicule 100 % électrique a évidemment l’avantage de ne pas émettre de CO2Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre... lorsqu’il roule. Mais bien sûr, l’électricité qu’il utilise peut en avoir généré lors de sa production… Dans un pays comme le France, dotée d’une forte capacité nucléaire, ces émissions sont faibles. Mais dans un pays qui a recours au gaz ou au charbon pour fabriquer son électricité, elles peuvent dépasser largement les émissions de CO2 d’un véhicule thermique. A titre d’exemple, un véhicule tout-électrique circulant avec de l’électricité « européenne » moyenne (tous pays confondus) émet autant de CO2 qu’une voiture thermique consommant 2 litres aux cent kilomètres…

Le défi technologique à relever par la voiture 100 % électrique est bien sûr celui de l’autonomie des batteries. Beaucoup dépend de l’usage. La berline citadine Renault Zoe annonce ainsi une autonomie de 210 km en utilisation urbaine, mais seulement 100 à 150 km en parcours péri-urbain, avec une utilisation modérée des accessoires électriques (essuie-glace, éclairage, chauffage, etc…).

La recherche sur les batteries lithium-ionOn appelle ion un atome ou un groupe d'atomes chargés électriquement... et lithium-polymère vise une augmentation de 50 à 100 % de l’autonomie des véhicules. Cela changerait la donne, sans pour autant résoudre la question de la mise en place d’un réseau suffisamment dense – et donc cher - de centres de recharge rapide (quelque 30 minutes sont nécessaires alors qu’il faut autour de 8 heures sur le réseau classique). Autre obstacle : le prix de vente. La berline haut de gamme lancée par Tesla au Mondial de l’Automobile à Paris en 2014 dépasse 60 000 euros. Le marché, malgré de fortes subventions des pouvoirs publics, reste encore très faible, avec moins de 50 000 véhicules en circulation dans le monde (pour approximativement 1 milliard de véhicules actuellement).

Le rendement d’un moteur thermique - autour de 35 % - descend à 15 % en ville.

La voiture à hydrogène

Une autre option pour concevoir des véhicules tout-électriques est d’utiliser une pile à combustibleUne pile à combustible produit de l'électricité grâce à l'oxydation d'un combustible réducteur au niveau d'une première électrode... alimentée par l’hydrogèneL'hydrogène est l'atome le plus simple et le plus léger. C'est l'élément de très loin le plus abondant de l’univers. . Le véhicule ne dépend plus alors que de son alimentation en hydrogène sous pression. Mais de nombreux défis restent à relever. (Voir le dossier : « Hydrogène : les voies du futur »).