Véhicule électrique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
La Renault Zoé, une citadine avec une borne de recharge

Le terme véhicule électrique désigne les véhicules autonomes dont l'énergie consommée provient de ressources embarquées par opposition aux véhicules à traction électrique qui utilisent l'énergie d'un réseau (énergie non embarquée). Ces derniers sont prisonniers (on dit souvent captifs) d'un parcours équipé d'un moyen de liaison électrique à un réseau terrestre. Exemple : rails ou caténaires pour les trains, les tramways et trolleys.

Ces véhicules électriques ont une propulsion assurée exclusivement par un moteur électrique. De vraies synergies énergétiques sont en œuvre dans les véhicules hybrides qui disposent d'au moins deux moyens de production d'énergie mécanique. Le plus souvent le dispositif complémentaire est électrique.

L'énergie embarquée provient donc très souvent de batteries rechargeables et parfois de piles à combustible. Les piles à combustible nécessitent un réservoir dont l'énergie primaire peut, être, de l'hydrogène (300 bars minimum), du méthanol, un gaz (méthane, etc). Ces batteries très pondérales représentent parfois la moitié de la masse du véhicule.

Parmi ces véhicules électriques, il faut distinguer ceux, rudimentaires, qui n'ont pas la possibilité de récupérer l'énergie cinétique (freinages et ralentissement du véhicule en descente) des autres, plus complexes, plus élaborés capables de réversibilité, produisant une énergie électrique rechargeant les batteries.

Ferroviaires[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Locomotive électrique, Métro et Tramway.

Le transport ferroviaire fait surtout appel à la traction électrique. Très peu de transports ferroviaires sont autonomes. Quasi tous utilisent l'énergie d'un réseau terrestre. Cette technologie a supplanté les motrices ferroviaires vapeur et diesel.

Routiers[modifier | modifier le code]

« Le Triomphe », char automobile électrique de la Reine des Reines de Paris (rive droite), qui défile à la Mi-Carême 1903[1].
Chariot transporteur électrique Elwell Parker electric truck, utilisé durant la première guerre mondiale (photo : Archives médicales militaires des États-Unis)

Les véhicules routiers électriques ont vu le jour au début du XXe siècle. La Jamais contente fut ainsi la première voiture à franchir les 100 km/h en 1899. De nombreux petits véhicules de livraison électriques furent également utilisés dans le passé. Cependant, les progrès du moteur à combustion interne furent plus rapides que ceux touchant les accumulateurs, et le véhicule routier électrique tomba vite en désuétude. Le transport automobile commencera à se préoccuper de rechercher dans la voiture électrique un moyen de transport ne polluant pas l'air durant son fonctionnement, avec l'avènement des questions de pollutions atmosphérique (gaz à effet de serre et particules) et sonore.

EDF, qui possède encore 1 500 véhicules électriques, a annoncé le 5 septembre 2007 un partenariat technologique avec Toyota, portant sur l'évaluation et le développement des véhicules hybrides rechargeables et des bornes de recharges, dans les parkings et sur le réseau routier[2].

Les propulsions électriques ont un meilleur rendement que celles à combustion (diesel, essence, hydrogène) ; dans une vision globale du véhicule, l'énergie embarquée dans les batteries très lourdes grève l'efficacité et le rendement pour une charge utile donnée.

La charge d'une batterie peut atteindre un rendement de 98 %[réf. insuffisante], idem pour la décharge[réf. insuffisante]. L'utilisation de l'énergie dans un moteur électrique est de 97 %[réf. insuffisante], d'où un rendement de la prise à la roue de 83 %[réf. insuffisante]. Rappelons que le rendement d'un moteur thermique conventionnel est d'environ 30 %, 70 % de l'énergie consommée est perdue.

Une batterie moderne permet d'effectuer plus de 1 000 cycles (soit plus de 200 000 km dans le cas d'une batterie offrant une autonomie de 200 km) pour un coût moyen de 2 centimes d'euros par kilomètre et de 0,25 centime par kilomètre pour l'électricité.

Les véhicules électriques modernes ont une autonomie maximale de 300 km. Mais, rapidement, la recherche d'une augmentation de l'autonomie grève la charge utile pour frôler la surcharge pondérale. Un poids à vide élevé est le lot des véhicules électriques. Par comparaison l'énergie spécifique d'une batterie moderne est 80 fois moins élevée que celle d'un carburant carboné traditionnel (kJ/kg ou kWh/kg).

Les véhicules électriques présentent d'autres avantages :

  • Un « carburant » moins cher que l'essence (calculé sur la base du prix du litre d'essence à 1,50 euro), à partir d'un certain kilométrage annuel permettant d'amortir le surcoût initial de la batterie par les pleins d'électricité peu couteux[3].
  • Ils sont très simples d'entretien, demandant très peu de changements de pièce, et le moteur peut effectuer jusqu'à 1 million de kilomètres pour les voitures.
Toyota i-road à Grenoble en 2014.

En revanche, l'origine de l'électricité qu'ils nécessitent, d'origine nucléaire pour près de 80 % en France, peut être vue comme un inconvénient à la mesure des inconvénients de l'énergie nucléaire. Par ailleurs, les véhicules électriques ont aujourd'hui une faible autonomie (pouvant atteindre de 200 à 480 km à une vitesse de 110 km/h). Leur prix d'achat est élevé, notamment pour les batteries qui sont généralement proposées en location par les constructeurs, un service après vente inadapté (tant au niveau du savoir-faire que de la répartition géographique) et un prix de revente totalement dépendant de l'état des batteries. L'économie du véhicule électrique fait que son prix de revient kilométrique (« prk »), intégrant l'ensemble des coûts et produits (coût d'acquisition, aides de l'état, produit de revente), est largement supérieur à celui d'un véhicule Diesel.

Voitures[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Voiture électrique.

Bus[modifier | modifier le code]

Articles détaillés : Bus électrique et camion électrique.

Le segment des transports en commun est occupé majoritairement par ceux raccordés à un réseau électrique (tram, trolley, etc). Quelques lignes de bus avec accumulateurs existent mais étaient en général, jusqu'au début des années 2000, cantonnés à des circuits à faible vitesse, distances courtes, en centre-ville.

Ces autobus électriques sont généralement de petits véhicules équipés de dispositifs de remplacement rapide des accumulateurs d'énergie. L'avantage est la limitation de l'indisponibilité du véhicule pendant les recharges classiques. Ces « racks » interchangeables de batteries (généralement au plomb), sont souvent calculés pour de petites autonomies pour faciliter leur remplacement (très courtes distances). Ils sont employés à Rome et à Arcachon pour transporter les passagers dans les petites rues du centre ville fermées à la circulation. L'autonomie, point sensible, les rend captifs d'une infrastructure importante (changement très régulier des batteries, hangar sur la zone d'exploitation). En 2003, plus de 500 bus électriques étaient en service en Europe, dont plus de soixante-dix en France[4]. Cependant, une nouvelle génération de batterie lithium a permis de fortement améliorer l'autonomie de ces véhicules (de 100 à 200 km d'autonomie avec une charge). Bien que cette technologie soit encore peu répandue, des villes comme Coulommiers ou encore Provins exploitent déjà des bus 100 % électriques avec des batteries lithium construits par la société PVI (ou Power Vehicle Innovation).

On trouve aussi des véhicules hybrides semi-captifs d'un réseau extérieur. C'est la voie choisie pour le nouveau tramway de Strasbourg. Le mode « autobus électrique » en centre ville permet alors de s'affranchir du réseau souvent aérien. Ce second mode permet, à la fois, l'alimentation du système de propulsion et la recharge des batteries. Cette approche permet de s'affranchir du problème de changement de batterie pour recharge évoqué précédemment. La voie technique choisie à Bordeaux a conduit à inventer un dispositif d'alimentation électrique par le sol (tout nouveau brevet).

Un bus 100 % électrique, Ellisup (pour autobus ELectrique à batteries au LIthium et SUPercapacités), né d’un partenariat entre diverses entreprises, dont Iveco (le constructeur), EDF (l’électricien) et la RATP (l’exploitant), est en phase de test en 2013 ; ce véhicule à 3 portes a 8 roues, dont la moitié sont motrices et alimentées par des batteries grâce à la technologie moteur-roues développée par Michelin (moteur déplacé dans les 4 roues), ce qui permet de dégager de l’espace et d’accueillir entre 10 et 20 % de passagers en plus ; les batteries lithium-ion sont implantées sur le toit, et un pantographe – dispositif articulé permettant à un engin électrique de capter le courant par frottement sur le caténaire – situé à l’avant du bus lui permet de recharger ses batteries en 4 minutes seulement aux terminus de ligne ; le véhicule est ensuite autonome durant 8 à 10 km. L'homologation est attendue fin 2014 et la mise en ligne à l’horizon 2015[5].

En mars 2013, la RATP a commandé 15 autobus hybrides diesel/supercondensateur permettant d'économiser jusqu'à 30% de carburant[6]. En Chine, des autobus 100% électriques à supercondensateur circulent depuis 2009. Ils se rechargent à chaque arrêt de bus à l'aide d'un pantographe (comme pour un tramway). 30 secondes suffisent pour recharger le bus à 50% et il faut 80 secondes pour le recharger à 100%. En février 2013, le département des transports publics de Shanghai a décidé de s'équiper de 200 bus électriques dotés à la fois d'une batterie et de supercondensateurs[7].

La RATP a annoncé en mars 2014 sa volonté de passer à un parc sans aucun véhicule diesel d’ici 2025 ; la solution reste à construire, mais sera probablement électrique[8]. À la suite d'un appel d'offres lancé en octobre 2013, la RATP a retenu la proposition de la société Blue Solutions, filiale du groupe Bolloré, pour un contrat de 10 M€ sur quatre ans d'achat de minibus électriques Bluebus utilisant des batteries lithium-métal-polymère implantées sur le toit, assurant une autonomie de 12 km ; deux modèles de bus seront mis en service, avec des capacités de 22 et 80 voyageurs; fabriqué à Laval, le Bluebus est aujourd’hui utilisé dans de nombreuses collectivités comme Tours, Rambouillet, Bayonne, Tarbes et Bordeaux[9].

Camions[modifier | modifier le code]

La problématique est la même pour les transports en commun. Un fabricant américain s'est spécialisé dans ces applications[10]. Les véhicules de voirie, notamment les bennes à ordures, connaissent aussi des versions électriques. Ces véhicules peuvent bénéficier d'une propulsion bimodale, électrique en ville et thermique vers l'usine de retraitement, ou encore 100 % électrique.

L'offre de camions électriques est peu étoffée : l'entreprise de transport Deret, qui a développé dès 2009 une offre de transport par camions électriques, a acquis pour ce faire 50 camions électriques de 3,5 tonnes du britannique Modec ; mais, les Modec n'étant plus commercialisés, il ne reste que les Renault Trucks de faible emport : 1,2 tonnes ; des hybrides rechargeables de 12 tonnes seraient en projet[11].

Le groupe allemand Siemens expérimente depuis l'été 2011 un démonstrateur d'autoroute électrique (eHighway), équipé de caténaires sur 1,8 km, où circulent deux camions équipés de pantographes afin de tester l'utilisation de ce concept[12] ; l'association Sauvons le Climat cherche à mobiliser des industriels français autour de ce concept ; elle a calculé que l'autoroute électrique permettrait des réductions considérables d'émissions de CO2 : un poids-lourd roulant à l'électricité émettrait environ 140 g CO2/km contre 900 g CO2/km avec le diesel ; en Allemagne où l'électricité est plus carbonée, un poids-lourd électrique émettrait 750 g CO2/km (émissions qui diminueront progressivement avec la transition énergétique) ; le coût du carburant passerait de 45 €/100 km avec le diesel à 15 €/100 km à l'électricité, ce qui permettrait de payer l'investissement dans les caténaires et les pantographe ; l'installation d’une caténaire sur autoroute pourrait coûter environ 1 M€ par km, alors que par exemple la construction d’une ligne de chemin de fer coûte environ 10 M€ par km ; l’entretien d’une autoroute revient à environ 20.000 € par an et par km, alors que l’entretien d’une ligne de chemin de fer revient à au moins 100.000 € par an et par km ; les caténaires permettraient également d'alimenter des bornes de recharges dans toutes les stations-services des autoroutes pour les voitures ; si la moitié du trafic poids-lourds passe en alimentation par caténaire, le besoin d’électricité serait de seulement 10 TWh par an, soit 2% de la production actuelle de la France[13].

La mobilité individuelle[modifier | modifier le code]

Scooters[modifier | modifier le code]

scooter électrique en train de charger devant un magasin de Suzhou en Chine.

Le scooter électrique est une application intéressante car la limitation légale à 45 km/h, en France, imposée aux deux roues de moins de 50 cm³ permet des performances proches. Ces scooters électriques se rechargent en quelques heures sur une simple prise de courant 220 V, 16 A.

Les scooters n'ont pas de batterie amovible comme les VAE (vélos à assistance électrique). Rien ne semble s'opposer au fractionnement du poids, car les éléments qui sont en série (ne pas dépasser 15 kg par élément, 150 Wh/kg en Li-ion, 50 Wh/kg en Ni-MH). Plusieurs jeux de batteries permettraient d'augmenter l'autonomie journalière (exemple pour une flotte de scooters de livreurs de pizza).

On peut attendre d'un scooter électrique une vitesse de 45 km/h pour une autonomie de 40 à 70 km. Les prochaines générations de scooters électriques devraient avoir des performances comparables aux scooters de 125 cm³ : vitesse jusqu'à 110 km/h et une autonomie de 100 km (l'autonomie d'un scooter X9 125 cm³ est comprise entre 280 et 300 km pour une vitesse atteignant 120 km/h).

Quads[modifier | modifier le code]

Des quads électriques sont testés par La Poste française pour la distribution du courrier car l'engin est à mi-chemin entre le deux-roue motorisé et la voiture. Si l'expérience est concluante, La Poste comptait se doter de 3 000 de ces modèles d'ici à 2012[14].

Le modèle choisi, Mobypost, équipe plusieurs bureaux de poste, notamment dans le Doubs et le Jura ; il associe deux sources énergétiques : l’énergie solaire et la pile à combustible à hydrogène. Ses caractéristiques répondent à son rôle de livraison du courrier : 50 km d’autonomie pour une vitesse de pointe de 50 km/h, la vitesse maximale autorisée en ville. L'électricité et l’hydrogène sont produits par des ombrières solaires, des panneaux placés sur les centres postaux. L’hydrogène ainsi créé est réinjecté dans les réservoirs durant la nuit. Il sert à prolonger l’autonomie de la petite voiture tout en stockant l’énergie solaire, contournant ainsi le problème d’irrégularité de la production solaire[15].

Vélos assistés[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Vélo à assistance électrique.

Pour l'ensemble véhicule + passager, le VAE (vélo à assistance électrique) est :

  • le plus léger (moins de 120 kg contre 1 200 kg en moyenne pour une voiture) ;
  • le plus lent (assisté jusqu'à 25 km/h contre alimenté jusqu'à 120+ km/h pour une voiture électrique) ;
  • la moitié de l'énergie nécessaire au roulement est fournie par le passager.

Nota : 25 km/h est la vitesse maximale légale, dans l'Union Européenne, au-delà de laquelle l’assistance électrique se coupe. Ainsi, un cycliste roulant en V.A.E. à plus de 25 km/h ne consomme plus d'électricité.

Le VAE est le véhicule électrique qui nécessite le moins d'apport d'énergie externe pour son déplacement, et donc le plus faible stockage d'énergie, réduisant ainsi l'importance des problèmes posés par les batteries. Ceci s’explique par un poids et une vitesse plus faibles qui contribuent à réduire fortement l’énergie embarquée. Sont ainsi réduites : l'énergie cinétique (proportionnelle au carré de la vitesse), l’énergie requise pour vaincre la résistance au roulement (proportionnelle au poids) et l’énergie requise pour vaincre la résistance de l'air (proportionnelle à la surface frontale et au carré de la vitesse).

Diagramme représentant la puissance que le cycliste doit fournir pour mouvoir sa machine sur une route plate en fonction de la vitesse.

Par ailleurs, une batterie fournissant une autonomie de 60 km est généralement suffisante pour un VAE destiné à un usage urbain ou péri-urbain. À l'opposé, on attend une autonomie supérieure d’une voiture, ainsi, beaucoup de voitures à propulsion thermique ont une autonomie, par plein, atteignant 1 000 km. Une voiture électrique a une autonomie courante de 120 km.

Le graphe ci-contre donne la puissance musculaire nécessaire pour mouvoir un vélo.

Graphiquement, à 25 km/h (la vitesse maximale d'assistance des VAE dans l'UE), les frottements au sol semblent intervenir pour 1/3, et les frottements de l'air pour 2/3. Une autre façon, plus simple, d'estimer la charge énergétique à embarquer dans un VAE et dans une voiture, est de comparer l’énergie réellement embarquée dans les batteries des modèles commercialisés. Ainsi, on trouve fréquemment, dans les VAE, une capacité de batteries de 0,24 à 0,26 kWh, et, pour les voitures citadines, des capacités de 12 à 24 kWh, soit un ratio énergétique entre 50 et 100 fois moindre pour un VAE que pour une voiture électrique.

Déplacement des personnes à mobilité réduite[modifier | modifier le code]

Ces fauteuils-roulants autonomes, parfois très sophistiqués, atteignent des tarifs aussi élevés qu'une voiture courante.

Trotinette-patinette électrique[modifier | modifier le code]

Deux familles se distinguent : celle où l'énergie électrique ne sert que d'assistance et celle entièrement mue par la batterie. Les petits modèles légers atteignent environ 10 kg avec une autonomie de 10 km en batterie Ni-MH et 20 km en Li-ion. Il existe beaucoup de versions avec de nombreuses options qui finissent par ressembler à des mini-vélos-assistés ou mini-mobylettes.

Gyropode[modifier | modifier le code]

C'est un procédé étonnant dépendant entièrement pour sa stabilité des moyens modernes intelligents de stabilisation dynamique. Les roues sont côte à côte, au lieu d’être l'une derrière l'autre. Ils sont très amusants et utilisé dans les lieux très étendus comme : les très grand halls d'exposition, les esplanades et les très grands parcs et jardins. Ils donnent une sensation de sécurité étonnante.

Roue électrique autonome[modifier | modifier le code]

Un petit groupe de travail a inventé un concept novateur : la roue électrique autonome[16]. L'idée audacieuse a été d'imaginer loger dans le moyeu de la roue tous les éléments techniques de la propulsion électrique autonome : moteur, transmission, système de contrôle (charge, vitesse, freinage, réversibilité) et même batterie. Cette roue motrice est adaptable à tout type de véhicules lents. L'apport majeur du procédé réside dans la proximité entre les forces d'appuis et les centres de gravité des éléments de propulsion les plus pondéraux. La problématique de l'amortissement des masses s'en trouve bouleversée : la bande de roulement reçoit directement le poids de la motorisation autonome, alors que le châssis n'a plus à amortir celle-ci. Ce châssis devient alors un élément de rigidité supportant presque uniquement la charge utile.

Aérien[modifier | modifier le code]

French Electric Aircraft Electra
Avion électrique BL1E Electra

Le transport aérien était jusqu'à présent réputé incompatible avec cette technologie. L'énergie massique du stockage électrique est pour l'instant trop faible. Toutefois dans certains domaines la charge utile peut être, très abaissée :

  • Domaine du loisir et de la recherche.
  • Domaines des drones.

Des hybrides récupérant de l'énergie solaire, cinétique et pondérale potentiel ont été expérimentés avec réussites. De nombreux projets à long terme existent.

Les applications actuelles avec pilote[modifier | modifier le code]

French Electric Aircraft MC15E Cri-Cri
MC15E Cri-Cri électrique

La masse des nouvelles batteries permet des développements tels que les motoplaneurs ultra-légers. Le vol se poursuit après le décollage en mode planeur, après rétraction de l'hélice dans le fuselage. (finesse d'un bon planeur, finesse 40 typiquement). Plusieurs modèles sont disponibles sur le marché :

Modélisme[modifier | modifier le code]

Depuis quelques années et la démocratisation de l'utilisation des accumulateurs Lithium-Polymère (LiPo), le monde du modélisme radio-commandé s'est considérablement transformé.

Le poids de ces accumulateurs est nettement moins important que les générations précédentes (NiMh ou NiCd), à pouvoir de décharge équivalent, et associé à des moteurs à haut rendement (« brushless »), permet une utilisation dans bon nombre d'applications.

Ainsi le vol en salle (« indoor »), initialement réservé à des appareils ultra légers (catégorie « cacahuète ») à propulsion moteur à caoutchouc, est désormais quasi acquis à la cause électrique, de la maquette à l'avion de voltige et les hélicoptères de quasi de toutes tailles (selon la taille de l'indoor)

On retrouve l'utilisation de l'électrique dans tous les domaines du radio-modélisme : naval, sur roues, aérien (avion, planeur, jet, hélicoptère)

À titre d'indication, le record du monde de durée d'un vol sans couper le moteur a été établi en France le 30 juillet 2008 à la Selles-Saint-Denis par l'équipe Vincent Labrouve et Daniel Lentin avec un appareil Volenbulle XXL, avec un temps de 12 h 36 min 46 s[17][réf. insuffisante].

La technologie LiPo est la plus répandue, mais des nouvelles générations d'accumulateurs sont désormais disponibles proposant un pouvoir de décharge encore supérieur (légèrement plus lourds, ils sont utiles uniquement dans certains domaines d'applications), comme les LiFePo4 (batteries nanophosphate).

Les projets novateurs devant aboutir dans les cinq ans[modifier | modifier le code]

Des développements se poursuivent pour améliorer les performances de l'ensemble propulsif et font l'objet de multiples projets, tant dans les universités que chez les industriels. Bien évidemment, l’idéal serait de recharger en vol les batteries, ce qui est envisageable par des panneaux solaires ou par l'utilisation du moteur en générateur électrique à l'occasion d'une descente prolongée, hélice en moulinet. Cette conception permettrait alors d'imaginer un vol diurne au gré du soleil. L'évolution des performances des panneaux solaires photovoltaïques, en performance et coûts, laisse à penser que cette idée n'est plus une utopie (voir à ce sujet le prototype Icare 2). Il y a eu le vol d'un appareil électrique modèle réduit, appelé SoLong UAV, (avec batteries et panneaux solaires), d'une durée de plus de 24 heures, puis plus de 48 heures en Californie en 2005[18].

Le 23 décembre 2007 a eu lieu le premier vol de l'avion BL1E Electra, immatriculé F-WMDJ, équipé d'un moteur électrique de 26 ch (19 kW) et de batteries Lithium-Polymère. Le pilote–ingénieur d'essais Christian Vandamme, membre de l'équipe ELECTRAVIA et de l'association APAME (Association pour la promotion des aéronefs à motorisation électrique), a réalisé ce vol historique de 48 min à partir de l'aérodrome d'Aspres sur Buëch (Alpes du Sud). Le BL1E Electra est le premier avion électrique au monde[19],[20],[21].

Des projets associant propulsion électrique, panneaux photovoltaïques et pile à combustible font aussi l'objet d'études en vue de pouvoir réaliser des vols de longue durée à haute altitude.

Un projet de tour du monde en avion solaire est actuellement en développement en Suisse par une équipe réunie auprès d'un célèbre aéronaute : le projet Solar Impulse. Celui-ci a déjà réalisé, du 7 au 8 juillet 2010, un vol de 26 heures et 9 minutes sans interruption incluant une nuit entière.

Le 5 sept 2010, le bimoteur de construction amateur MC15E Cri-Cri a établi un record absolu de vitesse en avion 100 % électrique (moteurs Electravia[22], hélices E-PROPS, batteries KOKAM) à 262 km/h lors du meeting de Pontoise, en présence des commissaires de l'Aéro-Club de France[23]. Puis ce même appareil a atteint 283 km/h le 25 juin 2011 lors du Salon aéronautique du Bourget, record attesté par l'Aéro-Club de France.

Le MC30E en vol, lors de la campagne d'essais d'août 2011.

Le 13 avril 2011 le démonstrateur MC30E de la société luxembourgeoise LSA[24] a établi lors du salon Aero Friedrischafen le premier record FAI impliquant un aéronef à propulsion électrique, en volant à 135 km/h sur un aller retour de deux fois 15 km (catégorie RAL1E ID 16214). Toutefois la FAI n'a pas retenu cette tentative pour des raisons liées à des erreurs lors de la constitution du dossier d'homologation. Ce démonstrateur a depuis subi un chantier de modifications pour installer une motorisation mieux adaptée et plus performante, en vue d'une nouvelle campagne de records FAI à l'horizon de fin 2011. Les trois tentatives suivantes en altitude, vitesse sur circuit et distance sur circuit (ID FAI 16495, 16496 et 16497 du 27 février 2012) ont par contre bien été homologuées par la FAI[25] en catégorie RAL1E, devenant les premières du genre hors aéronef à propulsion solaire et paramoteurs. Un compte rendu technique de la campagne d'essais de début août 2011 peut être consulté sur le site du motoriste ELECTRAVIA[26]. Il faut noter qu'avec une efficacité énergétique équivalente à 3,4 g de carburant fossile dépensé par kilomètre parcouru en ligne droite et à altitude constante (soit 5 kWh à la vitesse de finesse max de 125 km/h), cet aéronef est l'objet volant piloté le plus économique jamais mis en opérations, et ce malgré le fait que son potentiel d'améliorations soit loin d'être épuisé. (l'ambition à court terme étant de descendre sous la barre des 3 g équivalents/km et à moyen terme 1g/km de H2 physique toujours à 120 km/h ). Un dernier record de vitesse sur aller/retour de 15 km a été établi en RAL1E à 189,97 km/h le 29 septembre 2012 (ID FAI 16638), puis homologué, le MC30E devenant de ce fait le véhicule aérien électrique piloté le plus rapide bénéficiant d'une homologation FAI.

Le 25 avril 2014, l'avion électrique E-Fan, qui avait été présenté par Airbus Group au Salon de Bourget en 2013, a réalisé son premier vol officiel ; long de 6,7 mètres et large de 9,5 mètres, il a une autonomie de batteries (lithium-ion-polymère) d'une heure maximum. D'ici fin 2017, il sera produit en série, dans une future usine d'assemblage à Mérignac, créant 350 emplois indirects locaux. Il sera commercialisé comme avion-école ; le marché des avions-école est évalué à 21 000 avions sur 20 ans ; la production en série portera sur deux modèles différents de celui qui a été présenté (l'E-Fan 1, avec deux sièges en tandem) : l'E-Fan 2, avec deux sièges côte à côte, et l'E-Fan 4, à quatre sièges, avec une autonomie programmée de plus de 3 heures. Une étude de marché d'Airbus Group vise un scénario "tout à fait réaliste" de fabrication de 40 à 80 avions électriques par an ; pour Airbus, c'est une première étape dans la production de générations successives d'avions électriques de tailles croissantes, jusqu'à la construiction d'avions gros porteurs tout électriques dans les 20 prochaines années[27].

Les projets à cinq ans et moins de dix ans[modifier | modifier le code]

Les phases de roulages et de décollages sont très consommatrices d'énergie alors que toutes les deux peuvent-être assistés par des moyens externes à l'avion (les porte-avions ont d'ailleurs nécessité des développements techniques déjà ancien dans ce sens là). Au moins pour le roulage des projets de robot de roulage sont à l'étude.

Des projets à long terme[modifier | modifier le code]

L'union européenne, Airbus Group et de nombreux industriels et laboratoires se sont associés dans des projets « VoltAir ».

Navires[modifier | modifier le code]

Dès 1860 la propulsion électrique des navires avec pour source de stockage d'énergie embarquée, des batteries fut utilisé pour les sous-marins de guerre car la très grande discrétion acoustique est leur force. Cette discrétion ininterrompue leur impose des vitesses très réduites en opération. Jusqu'en 1970 c'était un moteur diesel aspirant l'air par un schnorchel qui permettait les recharges (tiers de la journée environ). Mais cette recharge les rendait beaucoup moins discrets pendant de longues minutes.

Les quelques navires qui ont besoin d'une très grande capacité à changer d'orientation disposent de propulseurs électriques. Avec les systèmes de propulsion secondaires d'aide et d'assistance à l'orientation du navire à très basse vitesse, Pod, voilà les principaux usages de forces motrices électriques pour les navires.

Les nouveaux sous-marins ont maintenant plus souvent une énergie provenant d'une mini-centrale nucléaire (pour leur fonctionnement anaérobique, pour l'avantage acoustique et leur autonomie). Mais dans ce cas, la propulsion a une source d'énergie mécanique qui provient d'une turbine à vapeur (plus d'un moteur électrique). Certains porte-avions fabriquent aussi leur énergie de propulsion grâce à une centrale nucléaire embarquée et eux aussi disposent de turbines à vapeur pour leur propulsion.

PlanetSolar, projet Suisse initié par l'éco-aventurier Raphaël Domjan réalise entre 2010 et 2012 le premier tour du monde en bateau solaire. Il a parcouru plus de 60 000 km uniquement propulsé a l'énergie solaire.

Les avantages de la propulsion électrique sont alors :

  • la simplification de la chaîne cinématique, en séparant physiquement production de l'énergie et motorisation.
  • La vivacité des rotations du bâtiment.

L'offre de bateaux électriques ou hybrides se développe : la société Fortil a vendu en un an 900 bateaux électriques de plaisance équipés d'un panneau solaire capable de recharger la batterie en deux heures ; le projet DEESSE a développé une navette hybride fonctionnant au diesel et à l'électricité grâce à des batteries au lithium[28], puis une navette tout électrique à destination de la Guadeloupe, avec des batteries rechargeables apportant une autonomie de quinze heures[29].

Évolution du segment lié à l'amélioration des batteries[modifier | modifier le code]

Dans le courant de l'année 2005, l'idée de la voiture électrique a refait son apparition. Des projets portés par des industriels étrangers au monde de l'automobile, ont misé sur des technologies de batteries nettement plus performantes que les antiques batteries au plomb. Quelques prototypes ont été produits, dont certains ont été conçus comme des véhicules à part entière et non pas comme des véhicules conventionnels électrifiés.[réf. nécessaire]

L'évolution du marché du pétrole, des autres technologies de véhicules propres et de la sensibilité de l'opinion publique sur les questions de la pollution et des gaz à effet de serre influenceront l'avenir de ces véhicules. Une stimulation de ce segment technique viendra certainement de l'évolution des véhicules semi-captif d'un réseau (énergie non embarquée) (mixte traction-électrique et véhicule électrique).

Les batteries futures devraient être composées de matériaux recyclables et non polluants (c'est-à-dire sans métaux lourds), pour correspondre à cet idéal écologique[30].

Évolution conditionnée à l'amélioration des réseaux électriques (smart grid)[modifier | modifier le code]

La concentration des recharges de véhicules électriques, aux heures de rentrée des bureaux, fait craindre en hiver des pointes de consommation. L'anticipation de cette évolution technique par les fournisseurs d'énergie électrique leur fait préparer de nouveau moyens de délestages spécifiques pour répartir ces charges.

Évolution de la modalité d'usage[modifier | modifier le code]

L’auto-partage de véhicules électriques se justifie car il s'agit de technologies récentes, chères, spécialisées ; c'est la voie choisie par exemple par Autolib en île-de-France. En tout, neuf projets se développent en France actuellement si on y rajoute le véhicule hybride de Strasbourg.

Des recherches sur les automatismes et les réseaux intelligents pourraient aboutir avant 2020 à la production de véhicules de type « taxis collectifs », automatiques, ne nécessitant pas de rails, et pouvant aussi être rassemblés en « chenilles » (ex : Taxicol[31]). Les prospectivistes les imaginent éventuellement (type Taxicol) comme pouvant aussi être enterrés (au moins localement au profit de la trame verte et bleue urbaine, en supprimant des routes macadamisées et écologiquement fragmentantes).

Ce type de véhicule pourrait bénéficier d'une source d'énergie plus écologique que le nucléaire ou les énergies carbonées. Il pourrait localement remplacer les voitures actuelles et intégrer une stratégie optimisant le « véhicule partagé » et la consommation d'énergie. La recharge par induction[31] est encore source de gaspillage énergétique, mais le véhicule peut jouer le rôle de « batterie » dans une perspective de troisième révolution industrielle telle que développée par Jeremy Rifkin, de manière à mieux gérer les apports solaires ou éoliens ou l'impact des pointes de mobilité électrique sur la stabilité du réseau électrique[32] qui au-delà d'un certain seuil devient critique (il faut une planification des recharges réparties sur la nuit et hors des pointes de la journée, pour éviter des problèmes possibles en hiver). Jeremy Rifkin propose notamment d'utiliser les véhicules comme des batteries mobiles qui peuvent déplacer de l'énergie électrique stockée dans l'espace-temps.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Collection Jules Beau - Photographie sportive, volume 20, année 1903, Bibliothèque nationale de France. Le nom du char automobile électrique de la Reine des Reines de Paris 1903 pour la rive droite est indiqué dans La Mi-Carême, article paru dans le journal L'Aurore du 16 mars 1903, page 2, 2e colonne. Voir l'article reproduit sur la base Commons. Ce char n'est pas le seul char automobile qui défile en 1903. Le 31 mai de la même année on voit un char automobile qui défile à Roubaix.
  2. VHR France
  3. Le cout d'usage de la voiture électrique par rapport à la voiture thermique
  4. Les bus et navettes électriques - Association pour l'avenir du véhicule électrique méditerranéen (AVEM)
  5. ELLISUP, le bus 100 % électrique qui se recharge tout seul, site EDF-Pulse consulté le 13 février 2014.
  6. Bus à supercondensateur : l'autobus hybride arrive à Paris, sur le site supercondensateur.com
  7. Le bus électrique à supercondensateur est adopté en Chine, sur le site supercondensateur.com
  8. Tous les bus de la RATP seront électriques en 2025, site du journal La Tribune, 2 juin 2014.
  9. Les nouveaux bus 100% électriques de la RATP seront made in France, site du journal La Tribune, 19 juin 2014.
  10. Smith Electric Vehicles
  11. Le transporteur Deret démontre que l'on peut rouler vert et en tirer profit, site du journal La Tribune consulté le 20 mars 2014.
  12. enElectric-Powered Road Freight Traffic, site Mobility.Siemens consulté le 3 avril 2014.
  13. L’autoroute électrique, site de l'association Sauvons le climat consulté le 30 mars 2014.
  14. Fini le facteur en vélo, place au quad électrique - Enerzine.com, 19 mars 2008
  15. MobyPost, pour le facteur du futur, site EDF-Pulse consulté le 13 février 2014.
  16. ez-Wheel réinvente la roue Smartplanet.fr, mars 2011
  17. record du monde de durée électrique battu - Forum, sur modelisme.com, 3 août 2008
  18. (en) Solar-powered UAV flies two days straight - MachineDesign.com, 18 août 2005
  19. http://www.bio-mag.fr/themes-10-actu-182.html
  20. http://www.electravia.fr/DOCUMENTS/Presse_Prototypes/TheTimes030108.jpg
  21. http://www.aero-blog.com/Aviation%20propre-53/premiere-mondiale-un-moteur-electrique-fait-voler-un-avion-leger-479.html
  22. Electravia
  23. Le Parisien, édition Île de France, 6 septembre 2010
  24. Luxembourg Special Aerotechnics
  25. http://www.fai.org/record-microlights
  26. Electravia MC30E
  27. Airbus : l'avion électrique E-Fan s'envole... en silence, site du journal La Tribune consulté le 28 avril 2014.
  28. Conception d’une navette maritime hybride diesel/électro-solaire, site du Pôle Mer Méditerranée.
  29. La déferlante des nouveaux navires "écolo", site de La Tribune, 18 juin 2014.
  30. Les enjeux autour de la batterie des voitures électriques
  31. a et b Présentation d'un projet de véhicules ; taxis collectif de 22 places  ; automatique, dit Taxicol) ; avec illustrations / explications
  32. (Baptiste Roux Dit Riche, L’impact de la mobilité électrique sur la stabilité du réseau Transport , Cleantech Republic ).

Annexes[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

,