Voiture électrique

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Eugene Cernan conduisant un Rover lunaire (Boeing) lors de la mission Apollo 17.

Une voiture électrique est une automobile mue par la force électromotrice de moteur(s) électrique(s), alimentée soit par une batterie d'accumulateurs, soit par une pile à combustible (hydrogène ou méthanol), soit par un moteur thermique générateur (Wankel, Stirling ou classique). On distingue ainsi les traditionnelles voitures électriques à batterie comme la Tesla Roadster, la Renault Fluence ZOE, la i-MiEV ou le crossover électrique Venturi America (parfois appelée en anglais BEV, Battery Electric Vehicule), les voitures électriques à pile à combustible, et les voitures électriques à essence. Il existe également des voitures hybrides électriques à batterie avec prolongateur d'autonomie (EREV, Extended Range Electric Vehicule), comme la Chevrolet Volt ou la berline de sport Fisker Karma.

Principe[modifier | modifier le code]

Venturi Fétish : 1re sportive électrique.

La voiture est généralement équipée d'un ou plusieurs moteurs électriques dont la puissance totale peut aller de 15 kW à plus de 200 kW, selon la taille du véhicule, l'usage et les performances recherchées. Par exemple : 47 kW (64 ch) pour une petite berline quatre-places (Mitsubishi i-Miev), 111 kW pour l'Opel Ampera, 215 kW pour la Tesla Roadster et 220 kW pour la sportive électrique Venturi Fétish[1].

Une batterie d'accumulateurs fournit l'énergie provenant de la recharge par câble depuis une source électrique extérieure et, selon les modèles, de la récupération d’énergie lors de la décélération du véhicule (ou comme frein moteur dans les grosses descentes), le moteur fonctionnant alors en générateur.

La capacité des batteries varie actuellement[Quand ?] de 15 à 200 kWh, leur tension totale étant de 300 à 500 V. L'autonomie du véhicule dépend directement de la capacité de la batterie, du type de trajet (plat, varié, urbain...), du mode de conduite et des accessoires utilisées (phares, chauffage, climatisation, essuie-glaces...). Les constructeurs annoncent une autonomie moyenne de 150 km.

En l'état actuel de la technologie[Quand ?], et selon le volume qui leur est dédié, les batteries permettent d'assurer une autonomie comprise entre 100 et 300 km et nécessitent des temps de recharge d'environ 8 heures[N 1]. Certains véhicules électriques sont donc munis de générateurs électriques internes : moteur thermique classique assurant, selon la situation, une partie de la traction ou une fonction de groupe électrogène (automobile hybride électrique), pile à combustible ou, éventuellement des panneaux solaires intégrés à la carrosserie pour des véhicules spécialement économes[N 2]. La Tesla Model S est une exception, avec une autonomie qui dépasse les 400 km (426 km selon l'EPA et 480 km selon Tesla[2]) avec un système propriétaire de chargement rapide appelé « Supercharger », qui permet de donner 240 km d'autonomie en h 30, avec une usure de batterie quasiment nulle[3].

Le coût de la batterie, nécessairement plus élevé que celui d'un simple réservoir d'essence, représente une partie significative du coût du véhicule. Cependant, aux prix actuels[Quand ?][N 3] sa recharge est plus économique, à kilométrage égal, dans les pays où l'électricité n'est pas elle-même majoritairement fabriquée à partir de combustibles fossiles. Une solution adoptée par quelques fabricants est donc de louer la batterie[N 4],[4], ce qui présente différents avantages : le prix d'achat du véhicule est moins dissuasif ; l’échange à la station service ou à domicile est rapide ; en fin de vie, la batterie est récupérée pour recyclage. Le coût unitaire de ce recyclage dépendra bien entendu du volume à traiter.

La généralisation de ce type de véhicules impliquerait le développement d'équipements collectifs connexes pour la recharge hors domicile : stations de recharge (ou d'échange de batteries vides contre des pleines), centrales électriques supplémentaires pour fournir l'énergie électrique se substituant aux carburants actuels, développement massif de l'industrie des batteries, etc. L'industrie automobile (et industries connexes) devrait se modifier profondément.

Une étude, réalisée pour Greenpeace, les Amis de la Terre Europe, et Transport et Environnement, montre qu'en Europe, les véhicules électriques sont plus durables que les véhicules équipés des moteurs à combustion les plus performants[5],[6]. Les véhicules électriques n'émettent, lors de leur déplacements, aucun gaz ni particule et sont silencieux. L'étude conclut aussi que l’augmentation du nombre de véhicules électriques, sans modifier la législation en cours, pourrait conduire à la fois à une augmentation de la consommation de pétrole et des émissions des gaz à effet de serre du secteur automobile en Europe, en comparaison d’une situation sans véhicules électriques ainsi qu'à une augmentation de la production d’électricité basée sur le charbon et le nucléaire, au lieu d’une progression de la production d’énergie renouvelable.

L'impact sur l'environnement de la voiture électrique est donc lié principalement à la production de l'électricité.

Les équipements associés doivent répondre aux exigences en matière de sécurité pour les installations et s’intégrer dans le futur réseau électrique intelligent (smart grid). Cela pour garantir des véhicules électriques disponibles, une facture énergétique optimisée et une empreinte carbone minimale.

Sans émission de gaz, sans rejet de particules et silencieux… le véhicule électrique peut être vu comme une réponse efficace et concrète pour diminuer l’empreinte environnementale des transports. Il constitue un maillon manquant du panorama de la mobilité urbaine durable (train, tramway, bus, vélo) et répond aux modes de déplacement des conducteurs qui parcourent quotidiennement moins de 20 km, principalement dans le périmètre urbain : les particuliers qui utilisent leur véhicule pour le trajet domicile–travail et de nombreuses flottes d'entreprises.

Historique[modifier | modifier le code]

XIXe siècle[modifier | modifier le code]

En 1834, le premier véhicule électrique, un train miniature[7], est construit par Thomas Davenport.

En 1835, à Groningue, aux Pays-Bas, Sibrandus Stratingh met au point une voiture électrique expérimentale à échelle réduite[8].

D'autres prototypes de voitures électriques ont probablement été construits avant[9], mais il faut attendre l'amélioration du fonctionnement des batteries par Gaston Planté, en 1865, puis Camille Faure, en 1881, pour que les voitures électriques prennent réellement leur essor[10].

En novembre 1881, Gustave Trouvé présente une automobile électrique à l'Exposition internationale d'Électricité de Paris[11]. À la fin du XIXe siècle, trois modes de propulsion se partagent le marché naissant de la voiture automobile : le moteur à combustion interne ou « moteur à essence », le moteur électrique et le moteur à vapeur. La voiture électrique connaît un succès certain dans la dernière décennie du XIXe siècle, tant en Europe – et notamment en France[12] – qu'aux États-Unis[13]. Il s'agit principalement de flottes de taxis pour le service urbain, en lieu et place des fiacres et autres voitures de louages à cheval. Ces voitures étaient munies de batteries au plomb pesant plusieurs centaines de kilogrammes qui étaient rechargées la nuit dans des stations spécialisées. Pour la course Paris-Bordeaux-Paris de 1895, une voiture électrique est sur la ligne de départ, conduite par Charles Jeantaud, carrossier. Pour cette course, il crée un break à six places aux roues en bois. Cette voiture de 7 chevaux embarque 38 accumulateurs Fulmen de 15 kg chacun. L’autonomie est d’une cinquantaine de kilomètres, à la moyenne de 24 à 30 km/h, ce qui l'oblige à disposer des batteries neuves tout au long du parcours.

On compte également quelques véhicules marquants : la Jamais contente, de l'ingénieur belge Camille Jenatzy, qui dépasse pour la première fois les 100 km/h en atteignant 105,88 km/h, le 29 avril 1899.

XXe siècle[modifier | modifier le code]

Thomas Edison inspectant une voiture électrique en 1913.

En 1900, sur 4 192 véhicules fabriqués aux États-Unis, 1 575 sont électriques, 936 à essence, et 1 681 à vapeur[14].

L'automobile à essence finit par supplanter la voiture électrique. Dans un article de 1955[15], John B. Rae propose une explication déterministe à l'échec de l'automobile électrique : celle-ci ne serait victime que de ses défauts intrinsèques en comparaison des avantages de la technologie des voitures à essence et il était inéluctable que ces dernières s'imposent. Rae explique que le développement de l'automobile électrique, au début du siècle, est « une excroissance parasite de l'industrie automobile, et que sa disparition ne fut regrettée que par ceux qui avaient eu la malencontreuse idée d'y investir leur argent[15]. ». Depuis 1955, la plupart des historiens ont accepté l'explication de Rae[16], à l'exception de Rudi Volti[17] qui est le premier à remettre en question la thèse du déterminisme[16]. Plusieurs sortes de raisons techniques et économiques étaient et sont encore avancées pour expliquer la supériorité intrinsèque de la voiture à essence[18]. Cependant, au début des années 2000, un ouvrage de David A. Kirsch[19] défend une perspective plus nuancée. Kirsch soutient, en effet, en s'appuyant sur des travaux de sociologie et d'économie de l'innovation (notamment ceux de Paul A. David), que cette technologie aurait pu se développer dans des segments particuliers du marché automobile, notamment pour les flottes urbaines, si des facteurs contingents et sociaux ne s'y étaient pas opposés. D'autres auteurs[20] expliquent que la voiture électrique a échoué à cause de problèmes culturels plutôt que techniques.

Au début du siècle dernier, la technologie de la voiture électrique aurait peut-être pu se constituer en industrie viable, au moins sur certains secteurs (pour le transport urbain), mais de fait ce ne fut pas le cas. Quoi qu'il en soit, l'idée qu'elle reste une alternative ou un complément viable et prometteur aux véhicules à essence n'a jamais complètement disparu : les espoirs placés dans la technologie des voitures électriques sont anciens[21],[22]. À la fin des années 1960, la voiture électrique connaît ainsi un regain d'intérêt[23], grâce notamment au développement de la pile à combustible, et est, par exemple, présentée à la télévision comme une technologie pouvant s'imposer à relativement brève échéance[24].

XXIe siècle[modifier | modifier le code]

Ensemble de l'énergie électrique de PSA Peugeot Citroën, pour Peugeot 106 Électrique, Citroën Saxo électrique (les deux best-sellers), Citroen AX électrique, le Citroën Berlingo électrique et le Peugeot Partner Transport électrique.

Au début du siècle, à nouveau, on voit apparaître dans la presse des articles annonçant l'émergence prochaine de cette technologie, sous la pression de l'augmentation du prix du pétrole et du développement des préoccupations environnementales[25],[26] et, grâce aux derniers progrès techniques[27].

France[modifier | modifier le code]

La majorité des voitures électriques sont possédées par des entreprises ou par des collectivités territoriales : le principal utilisateur de voitures électriques en France est La Poste qui a décidé de tester de nouveaux véhicules électriques : des Cleanova II, basées sur le Renault Kangoo[28]. La distribution du courrier est particulièrement exigeante pour les véhicules : ces derniers subissent une utilisation urbaine intensive et alternent en permanence départs et arrêts. Leur consommation de carburant est ainsi couramment le double de celle d'un véhicule utilisé « normalement ».

La Poste française souhaite exploiter, d'ici 2015, un parc automobile de près de 10 000 véhicules légers et utilitaires et pourrait, à terme, utiliser uniquement des véhicules électriques[29]. Leur silence et l'absence de vibrations sont notamment très appréciés des facteurs. La loi française sur l'air impose à certains acteurs (collectivités territoriales, EPIC et entreprises publiques) un taux de renouvellement de 20 % en véhicules fonctionnant à l'électricité ou bien au GNV ou au GPL.

Le Citroën Berlingo électrique est le premier à être utilisé par La Poste[30] à l'échelle nationale avec 250 unités[31] mises en circulation à travers le territoire français à partir de 2010.

Depuis[Quand ?], ces véhicules thermiques transformés en véhicules électriques par la société franco-monégasque Venturi Automobiles, sont produits à 1 000 exemplaires et circulent dans onze pays européens.

Selon Frédéric Marillier, chargé de campagne Énergie pour l'ONG Greenpeace France, « sur plus de 2 millions de véhicules particuliers neufs immatriculés en 2006 en France, seuls 14 sont électriques. »[réf. nécessaire]

En France, après le Grenelle de l'environnement[32], le gouvernement a fait du développement des véhicules électriques et hybrides une priorité importante de sa politique de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Le 1er octobre 2009, Jean-Louis Borloo, ministre de l'écologie et Christian Estrosi, ministre de l'Industrie, ont présenté un plan national[33] pour la mise en circulation de deux millions de voitures électriques et hybrides en 2020. Dans ce plan sont présentées 14 actions concrètes afin de favoriser le déploiement de ce nouveau moyen de transport.

Le Gouvernement français signe, en avril 2010, une charte[34] avec les constructeurs automobiles PSA et Renault, ainsi que quelques villes phares (au nombre de douze) pour l'installation, dès 2011, d'infrastructures de recharge accessibles au public. Un cadre pour le déploiement de ces infrastructures est rédigé par le gouvernement sous forme d'un livre vert[35].

Statistiques d'immatriculations[modifier | modifier le code]

2012 est une année record, en France, avec 5 663 véhicules particuliers et 3 651 utilitaires électriques immatriculés contre, respectivement, 2 630 et 1 683 en 2011. Le pays devient ainsi le premier marché des véhicules particuliers électriques en Europe avec 35 % des ventes[36].

Au début de juillet 2013, l'alliance Renault-Nissan annonce avoir dépassé les 100 000 livraisons de véhicules électriques ; investissant 4 milliards d'euros dans cette technologie, elle se présente comme le plus grand constructeur de véhicules « zéro émission » du monde. Plus de 71 000 Nissan LEAF sont déjà vendues à cette date, le modèle électrique le plus vendu, dont les principaux marchés sont les États-Unis, avec environ 30 000 exemplaires, le Japon (28 000) et l’Europe (12 000). Aux États-Unis, la Leaf figure parmi les dix véhicules les plus vendus à San Francisco, Seattle et Honolulu ; elle s’inscrit également parmi les dix meilleures ventes en Norvège[37].

En 2013, les ventes de voitures électriques connaissent une forte progression en France, selon des chiffres publiés le 7 janvier 2014 par l'association Avere : +55 %, mais à des niveaux encore très faibles : 8 779 unités sur un peu moins de 1,8 million de voitures neuves écoulées dans l'Hexagone, soit un peu moins de 0,5 %[38]. En comparaison, en Norvège, les véhicules électriques sont 7 fois plus présents qu'en France[39]. La Renault Zoé, la Nissan Leaf et la Bolloré Bluecar utilisées en autopartage sont les plus prisées. Les ventes d'utilitaires légers électriques ont bondi, pour leur part, de 42 %, à 5 175 unités, avec la fourgonnette Renault Kangoo Z.E. en tête[40].

Enjeux[modifier | modifier le code]

Le véhicule électrique permet des déplacements rapides, silencieux et peu polluants en environnement industriel et urbain notamment. L’industrie automobile, notamment dans le cadre de la crise de 2008 (en Europe et en Amérique du Nord) y a parfois vu l'opportunité de relancer sa production (par le remplacement des véhicules actuels par des véhicules hybrides puis totalement électriques ou à pile à hydrogène)[41] ; et selon une étude financée par le gouvernement français, c'est aussi « un moyen pour les constructeurs de se préserver contre de potentiels nouveaux entrants et de défendre les sites industriels des pays à hauts salaires »[41].

La production de batteries moins consommatrices de métaux rares, précieux, toxiques ou se raréfiant, la production d'électricité supplémentaire et la mise en place d'un réseau de bornes et prises de recharge, ainsi que les millions de km de fil de cuivre et les coûts d'enfouissement et de renforcement des lignes électriques que cela nécessite, alourdissent cependant le bilan énergétique et écologique de cette évolution, alors que la tendance à l'hybridation permet de conserver le réseau des anciennes stations-services (fuel, essence, GPL, agrocarburants...) ; il ne s'agit pas de remplacer un réseau par un autre, mais d'en surajouter un. Dans le même temps, l'apparition des deux-roues électriques ou à assistance électrique est également source de consommation d'électricité et de ressources naturelles supplémentaires. La plupart se rechargent cependant sur des prises normales (à ce jour).

Dans le contexte américain de la troisième révolution industrielle, Jeremy Rifkin propose de connecter les véhicules électriques, via les smart grids à ce qu'il appelle l'internet de l'énergie et donner aux véhicules électriques une valeur et fonction supplémentaire en faisant jouer à leurs batteries le rôle de stockage-tampon, temporaire, réversible et mobile d'électricité. Ces batteries pourraient ainsi absorber le surplus de production d'électricité quand il a lieu et le restituer partiellement au réseau quand c'est nécessaire, en complément de l'effacement électrique déjà développé depuis quelques décennies. Ceci réduirait aussi l'effet de surcharge du réseau en raison du branchement d'un grand nombre de véhicules sur les prises chaque soir, au moment où a également lieu la pointe de consommation des ménages.

Au-delà du simple changement de motorisation, dans le cadre de la transformation sociale et écologique et de la transition énergétique, ce sont les modèles de mobilité qui seront peut-être amenés à évoluer (covoiturage, moindre mobilité, mobilité douce, alternatives à la mobilité physique, etc.)

Les voitures récentes[modifier | modifier le code]

Venturi America, premier crossover 100 % électrique.

La première voiture électrique réellement « moderne » de par sa technologie, et produite en série, a été la EV1 de General Motors, développée spécialement pour répondre aux sévères lois anti-pollution californiennes (programme ZEV, pour Zero Emission Vehicle)[42]. Construite à 1 117 exemplaires entre 1996 et 1999[43], elle est proposée en leasing sans option d'achat, et améliorée plusieurs fois (nouvelles batteries Nickel-Metal Hydride beaucoup plus performantes[42]). En 2003, le programme est subitement arrêté, les voitures récupérées par GM et détruites[43], sauf quelques exemplaires conservés pour la recherche[42]. Son Cx de 0,19[44] était tout à fait exceptionnel pour une auto de série[42],[45].

En 2006, le constructeur Venturi Automobiles sort Fétish, première voiture électrique de sport au monde[1] dont la marque est spécialiste. D'autres modèles ont depuis poursuivi cette lignée comme les modèles Volage (huit moteurs électriques, deux par roue) et America (premier crossover électrique). Une partie des développements pour ces véhicules de série sont issus d'un programme de records de vitesse qui a permis en 2010 d'établir deux références mondiales. La Fédération internationale de l'automobile a homologué une moyenne de 495 km/h[46] et une vitesse de pointe à 515 km/h[47]. En 2013, Venturi Automobiles a lancé un nouveau programme pour tenter de battre ces records et développer de nouveaux composants pour ses voitures.

La compagnie californienne Tesla Motors vend depuis 2008 une petite voiture de sport, la Tesla Roadster, une voiture électrique dont l'énergie provient uniquement d'une batterie de lithium. Avec son 0-100 km/h en moins de 4 secondes et sa vitesse de pointe à 212 km/h, elle rivalise facilement avec des voitures trois fois plus chères tout en offrant zéro émission et 340 km d'autonomie[48], et se recharge en quelques heures[49]. En 2009 la firme présente une berline familiale de luxe, le Model S, offrant jusqu'à 480 km d'autonomie[50], une recharge rapide en 45 minutes et recharge complète en 4 heures, 0-100 km/h en 5,6 secondes, une vitesse maximale de 193 km/h et toujours zéro émission[51]. Tesla a vendu 22 477 véhicules électriques en 2013 et envisage de livrer 35 000 Model S en 2014 grâce à son expansion en Europe et en Chine. Après s'être implanté en Belgique, aux Pays-Bas, en Allemagne et en Norvège, le constructeur américain a annoncé début janvier 2014 l'ouverture d'un point de vente en France[52] et en juin 2014 son intention d'ouvrir une usine en Europe et une autre en Chine dans les trois à quatre ans, et d'investir entre 500 et 700 millions d'euros en 2014, en particulier sur un projet de « méga-usine » de batteries lithium-ion ; un nouveau modèle, un SUV, devrait sortir en 2015, et Tesla compte lancer en 2017 un véhicule plus petit qui serait vendu à un prix inférieur de moitié aux modèles actuels[53].

La société indienne « Reva Electric Car Company » produit depuis 2001 la REVA, une petite voiture électrique 2+2 places, d'une vitesse de pointe de 80 km/h et d'une autonomie nominale de 80 km. Vendue en Angleterre depuis 2003 sous le nom de G-Wiz[54], la REVA est maintenant disponible dans différents pays européens[55]. Deux modèles sont disponibles depuis 2009 : la « REVAi », à batteries au plomb, et la « REVA L-ion » à batteries lithium-ion, dont l'autonomie nominale est de 120 km[56].

Lors du salon de Tokyo d'octobre/novembre 2007, Mitsubishi a présenté sa iMiev sport (iMiev pour : Mitsubishi Innovative Electric Vehicle) et Subaru son concept car G4e. Ces deux voitures tout-électrique ont une autonomie de 200 km[57].

Le premier camion tout-électrique pour les livraisons en ville, le Newton, est en service depuis 2007 en Angleterre et aux États-Unis. La circulation dans le centre de Londres étant soumise à péage sauf pour les véhicules électriques, le constructeur Smith Electric Vehicles (SEV) a conçu ce camion à cet effet. Il a une autonomie de 160 km et une charge utile allant jusqu'à 7,28 tonnes pour le plus grand modèle[58].

En 2010 et 2011, Toyota et EDF ont testé une nouvelle voiture hybride dérivée de la Prius, en vue d'une future commercialisation. L'expérimentation a lieu dans la ville de Strasbourg. Cette voiture essence hybride est rechargeable sur une prise électrique domestique, ce qui permettra pour les petits trajets de rouler exclusivement à l'électricité, la propulsion essence étant dans ce cas réservée aux trajets plus longs[59]. Les premiers tests en utilisation normale ont débuté fin 2007, une flotte de cent Toyota Prius a été louée à des entreprises et organismes publics pour l'usage personnel et professionnel des employés désirant participer à l'opération. Schneider Electric a fourni 135 bornes de recharge, installées sur les sites des entreprises partenaires et au domicile des particuliers engagés ainsi qu'un système de gestion de l'énergie.

La fin 2010 est une période importante[N 5] pour le grand public désirant une automobile électrique : pour la première fois, deux offres de constructeurs établis sont disponibles, qui sont des véhicules conçus dès le départ en tant que voitures électriques. Le constructeur américain General Motors commercialise aux États-Unis depuis décembre 2010[60] un véhicule à moteur électrique et générateur d'appoint thermique, la Chevrolet Volt[61]. Ce véhicule a ensuite été commercialisé en Europe sous le nom d'Opel Ampera depuis début 2012[62]. En parallèle, Nissan lance d'abord aux États-Unis, puis en Europe, sa LEAF, dont l'énergie est seulement stockée dans des batteries.

En France, le constructeur français Eon Motors a mis au point une petite voiture électrique sans permis à bas prix, la Weez : trois places, 295 kg, 60 km d’autonomie, laquelle, homologuée en août 2012, devrait être commercialisée lors du Mondial de l’automobile à Paris en octobre 2014[63].

Prospective et projets à court terme[modifier | modifier le code]

Source : J.D. Power and Associates.

L'Alliance Renault-Nissan a lancé une gamme de véhicules électriques ; en particulier l'usine Renault de Flins assemble depuis 2012 des véhicules Renault Z.E., automobiles urbaines polyvalentes destinées au grand public, conçues dès le départ pour la seule propulsion électrique. Ces véhicules ont été présentés en octobre 2009.

Un projet d'ingénierie open source, OScar, prévoit la construction d'un véhicule électrique[64].

Le véhicule électrique se trouve à un stade décisif. Les investissements dans ce domaine sont devenus courants : Warren Buffett, a acheté 10 % des parts de l'entreprise chinoise BYD et Google, à travers son initiative RechargeIT, a investi massivement dans les technologies liées aux voitures écologiques. De grands chefs d'État et de gouvernement suivent les traces du monde de l'entreprise : afin de réduire fortement la dépendance de son pays au pétrole, le président Obama a déclaré que les États-Unis devraient se fixer comme objectif d'être le premier pays à avoir un million de véhicules électriques sur ses routes d'ici 2015. Les gouvernements américain, français et britannique ont mis en œuvre des mesures de grande ampleur pour équiper leurs organismes publics de véhicules électriques et construire de vastes réseaux de recharge. Le ministre chinois des Sciences et des Technologies, Wan Gong, ancien ingénieur chez Audi, a récemment annoncé un plan pour développer les nouveaux véhicules électriques en Chine, le plus grand marché mondial de l'automobile.

Voitures électriques « intelligentes » (« vehicle to grid »)[modifier | modifier le code]

Des voitures électriques « intelligentes », interagissant elles-mêmes avec un réseau électrique intelligent, et alimentées par des énergies renouvelables, sont une des solutions qui pourraient permettre en 2050 qu'il n'y ait plus de véhicules fonctionnant avec des carburants fossiles en ville (c'est l'objectif du plan allemand de développement de l'électromobilité)[réf. souhaitée]. Le véhicule électrique s'impose comme une solution stratégique pour affronter l'un des plus grands défis de notre avenir énergétique  : l'impact des transports sur l'environnement. Le « smart grid » (réseau de distribution d'électricité intelligent) sera l'un des facteurs de développement de modes de transport moins polluants. S'il se concrétise, il pourrait encourager l'utilisation massive des véhicules électriques par le consommateur et la construction de bornes de recharge sur lesquelles les véhicules se brancheront. Des interactions avec l'utilisation de l'hydrogène sont également envisagées.

Le « vehicle to grid » est un concept qui permet d’utiliser l’énergie stockée dans les véhicules électriques afin de soutenir le réseau électrique en période de pic de consommation ou en cas d’urgence (orage, coupure de câble…). L'énergie stockée dans la batterie du véhicule pourrait également suppléer aux exigences électriques de l’habitation. Cette technologie nécessite que le chargeur embarqué dans le véhicule ainsi que l’interface entre le véhicule et le réseau électrique soient bidirectionnels (l’énergie circule dans les deux sens).

EV Plug Alliance[modifier | modifier le code]

L’EV Plug Alliance[65] est une association qui réunit 21 industriels européens afin de garantir un label de conformité des connexions avec le projet de norme CEI dans le cadre de l’adoption d’un standard européen pour les branchements d’infrastructure de véhicule électrique.

EV Plug Alliance soutient une solution assurant le plus haut niveau de sécurité grâce à l’expertise de ses membres : Schneider Electric, Legrand, Scame, Nexans, etc.

Le produit proposé par l’Alliance permet de recharger son véhicule électrique en toute sécurité alliant connexion prise et fiche, la protection des personnes est assurée par des obturateurs plastiques[66]. Ainsi, tout contact accidentel avec les parties sous tension est évité, pour une utilisation domestique comme dans les lieux publics. Le standard Type 3 de la CEI est privilégié dans ce projet, une puissance de charge allant jusqu’à 22 kW (l’équivalent de la recharge « accélérée »), sur des installations de type monophasé ou triphasé.

« L'EV Plug Alliance est ouverte à tout nouveau membre, et notre premier objectif consiste à réunir un maximum d'acteurs concernés. Plus nous nous fédérerons, plus nous nous donnerons de chances de mettre en place un écosystème avec une norme reconnue, grâce à laquelle nous pourrons développer des solutions et des applications concrètes pour révolutionner l'infrastructure de charge électrique »[67] ont déclaré les trois cofondateurs de l'EV Plug Alliance ; Philippe Delorme, Directeur général stratégie et innovation de Schneider Electric ; Jean-Charles Thuard, Directeur de la stratégie et du développement de Legrand ; et Gianpietro Camilli, Directeur développement marketing et produits de Scame.

SAVE[modifier | modifier le code]

Basé sur un partenariat, le projet SAVE (Seine Aval Véhicule Électrique)[68],[N 6] a commencé le 7 avril 2011 dans les Yvelines. Les différents partenaires sont l’Alliance Renault-Nissan, EDF, le conseil général des Yvelines, l’Établissement Public d’Aménagement du Mantois Seine Aval (EPAMSA), la région Île-de-France, Schneider Electric et Total.

Les usagers ont reçu les clefs de leur véhicule électrique (une Renault Fluence ZE et une Renault Kangoo ZE), les premières stations de recharge (il y aura au moins 200 bornes de recharge[69] : standard, accélérée et rapide) pour véhicules électriques ont été installées dans les maisons des clients et la concession Renault est prête à répondre aux besoins des consommateurs. Cet événement marque le premier pas de l’expérience véhicule électrique, impliquant aussi des voitures électriques Nissan Leaf. Ce projet continue jusqu’en juillet 2012[70].

  • L’alliance Renault-Nissan est le fournisseur des voitures électriques, pilote l’expérimentation et étudie les besoins clients et services associés.
  • EDF supervise les points de charge
  • Schneider Electric[71] : fournisseur des solutions de recharge (garages des particuliers et parkings publics) > bornes de recharge, systèmes de supervision, gestion de l’énergie, collecte d’informations
  • Total implantera et testera les bornes de recharge rapide dans ses stations services.
  • L'EPAMSA est chargé de la partie technique et financière du projet
  • L'ADEME finance le projet
  • Le Conseil général des Yvelines utilise les véhicules et participe au comité de pilotage avec la Région Île-de-France.

VHR Strasbourg[modifier | modifier le code]

Le 26 avril 2010, à Strasbourg, débute le projet VHR avec EDF, Toyota, Schneider Electric et la ville de Strasbourg. Ce projet dure trois ans et concerne une centaine de véhicules électriques hybrides[72].

EDF et Toyota ont formé un partenariat qui a pour vocation d’expérimenter[73] trois prototypes VHR dans la flotte d’EDF. Le programme VHR s’est ensuite étendu à la démonstration et à l’utilisation quotidienne de ces véhicules.

Schneider Electric a fourni 135 bornes de recharges (parkings d’entreprises et domiciles des particuliers). Ce projet a pour objectif de sensibiliser le public à un nouveau mode de transport, impliquant de nouvelles habitudes à prendre en termes de rechargement et d’utilisation du véhicule. Pour les entreprises participantes, il permet une première approche du marché. Ils seront capables de récolter les informations relatives aux besoins des consommateurs et d’adapter l’énergie aux modes de recharge privilégiés[74].

La ville de Grenoble a aussi reçu en mai 2011 les clefs d’un véhicule hybride rechargeable pour une durée de trois ans, Paris a de même reçu trois VHR en mars 2011.

Technologies de propulsion[modifier | modifier le code]

Le système traditionnellement retenu pour les conversions de véhicules conventionnels en véhicules électriques consiste à remplacer le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses par des éléments électriques (moteur et réducteur, ou moteur et boîte de vitesses), en conservant le reste des éléments de transmission (arbres de transmission...).

Des solutions alternatives sont cependant envisageables; en octobre 2008, la société Michelin a présenté son système Active Wheel de motorisation électrique, qui intègre la propulsion du véhicule à la roue, mais également une suspension active mais le concept du moteur-roue-électrique est né en 1900 sur la voiture Lohner-Porsche[75] et a déjà été perfectionné entre autres par Pierre Couture d'Hydro Québec avec le moteur-roue d'Hydro-Québec de 1994.

Avantages de la voiture électrique[modifier | modifier le code]

La voiture électrique présente un certain nombre d'avantages par rapport à une voiture classique[76] :

  • il n'y a pas d'émission de fumées ou de particules ;
  • elle ne cale jamais (en raison de l'absence d'embrayage) ;
  • elle est silencieuse ;
  • elle nécessite beaucoup moins d'entretien (pas de vidange, etc.) ;
  • le démarrage se fait toujours facilement (même en hiver).

Obstacles à l'adoption massive du véhicule électrique rechargeable[modifier | modifier le code]

Afin d'évoluer vers une mobilité électrique connectée au smart grid, plusieurs obstacles doivent être surmontés :

Les infrastructures 
Sans infrastructure de rechargement, le consommateur n'est pas incité à acheter un véhicule électrique ; et sans véhicule électrique, il n'y a pas de raison de bâtir des infrastructures ;
La réglementation 
Les fournisseurs d'électricité ne sont pas encouragés à faire des investissements dans des domaines innovants, ni incités à fixer des structures tarifaires optimisant la consommation à travers le smart grid et les véhicules électriques compatibles.
Les normes 
Pour que les conducteurs soient prêts à adopter le véhicule électrique, ils doivent avoir l'assurance de trouver où qu'ils aillent des bornes de recharge standardisées, sûres et pratiques :
La rapidité de recharge 
Une voiture à essence se "recharge" en quelques minutes alors qu'actuellement, une voiture électrique nécessite un temps de recharge de plusieurs dizaines de minutes, sauf avec les solutions de remplacement rapide de la batterie[77]. Les constructeurs automobiles sont conscients de ce point, et tentent d'y remédier[78] ;
L'autonomie 
Elle est rarement de plus de 200 km pour un véhicule électrique alors qu'elle dépasse fréquemment 500 km pour les véhicules à essence, voire 1 000 km pour une voiture Diesel. La peur de manquer d'autonomie est un handicap à la vente de véhicules électriques, entre autres parce-que les utilisateurs ont besoin de savoir quelle distance ils peuvent parcourir avec une charge, où ils peuvent recharger[79] et combien de temps cela va prendre.
Le confort 
Air climatisé et chauffage de l'air ambiant consomment trop d'électricité pour que la voiture les alimente en permanence sans une réduction drastique de son autonomie déjà limitée. Ceci peut devenir un enjeu de sécurité l'hiver quand un surplus d'humidité s'accumule et cause de la buée, ou l'été quand la température intérieure devient très élevée ;
Les mentalités 
Il est probablement peu réaliste de vouloir que le véhicule électrique remplace en tout points la voiture à essence, au moins à court terme. Le véhicule électrique est plus adapté à l'usage urbain que la voiture à essence, en permettant notamment un confort supplémentaire pour le conducteur et les passagers (moins d'entretien, consommation restant pratiquement nulle dans les bouchons, moins de vibrations dans l'habitacle...) et pour les citadins (villes moins bruyantes, pas de pollution directe des gaz d'échappement). En revanche, le véhicule à essence reste pour l'instant indispensable pour les grands déplacements.

Difficultés : recharge et réseau de distribution[modifier | modifier le code]

Pour de petits besoins (vélos électriques, ou quelques voitures d'entreprise peu utilisées par exemple), des modules photovoltaïque de ce type, intégrés dans une ombrière ou dans une toiture de garage peuvent contribuer au rechargement de quelques véhicules électriques, avec possibilité de récupérer l'eau de pluie

Bien que la voiture électrique soit au point dans son aspect mécanique et électronique de commande, il reste le problème de l'autonomie qui a jusqu'ici pénalisé cette technologie. Cela est dû à la très grande différence de densité énergétique qu'il y a entre l'essence (ou tout autre carburant liquide) et les accumulateurs électriques. Ainsi avec 40 kg de gazole, une voiture à moteur Diesel peut parcourir entre 800 et 1 200 km en roulant sur autoroute à la vitesse de 130 km/h. En comparaison, avec les technologies actuelles, il faut 200 kg de batterie pour qu'une voiture électrique puisse parcourir environ 170 km en ne roulant qu'à 70 km/h. Et cette autonomie est considérablement réduite si on roule plus vite (à 130 km/h, il ne reste plus que 70 km d'autonomie)[N 7]. Une fois la batterie épuisée, il faut plusieurs heures pour la recharger (temps pendant lequel le véhicule est indisponible) alors que dans une voiture classique, il ne faut que quelques minutes pour refaire le plein d'essence et pouvoir repartir.

Les véhicules électriques demandent une refonte très importante du système de distribution d'énergie pour devenir une alternative viable aux véhicules à moteur à combustion interne, pour offrir un nombre de prises et sites de recharge suffisant, et pour permettre une recharge rapide. Quelques expériences en vraie grandeur sont en cours, comme en Norvège, où la E14 a bénéficié en 2011 d'une aide de l'Europe (Interreg, projet dit « Green Highway ») pour l'équipement sur 400 km, entre Trondheim et Sundvall, de stations service permettant le rechargement électrique (électricité renouvelable et propre uniquement, d'origine hydroélectrique essentiellement), biogaz, biodiesel et éthanol. La ville de Trondheim s'est équipée en véhicules « verts » qui pourront bénéficier de ce réseau[80].

Capacité de recharge des accumulateurs[modifier | modifier le code]

Des prises électriques privées (prises de recharge de 16 A et de 3,5 kW avec chargeur sécurisé dans les garages, temps de rechargement avoisinant 8 heures) ou publiques (nécessité de bornes de recharge[81] au moins tous les 80 km sur la voirie, et 5-6 bornes en parallèle par station de recharge) peuvent permettre le rechargement, mais le temps de rechargement reste important (toute une nuit, pour une rentabilité optimale). Plus on veut recharger vite, plus la consommation électrique augmente et plus la batterie chauffe (les bornes de recharge d'une puissance de 50 kW offrent un chargement rapide en 30 minutes, à 80 %[82]).
Une solution imaginée à ce problème est l'utilisation de batteries interchangeables, préalablement rechargée la nuit (système courant sur les chariots élévateurs utilisés jour et nuit). Un changement de batterie est aussi rapide qu'un plein de carburant. En 2009, des essais étaient en cours au Japon pour un changement automatique de batteries[83] et à l'été 2012, un réseau de stations d'échange de batteries est mis en place au Danemark, en Australie et en Israël[84].

Plusieurs difficultés apparaissent, car pour être généralisé ce système impose :

  • une refonte de la structure des voitures (ergonomie, sécurité lors du changement de batterie) ;
  • une refonte des stations-service et garages, actuellement non conçus pour rendre ce service ;
  • une normalisation des batteries, l'acceptation de ces normes par tous les constructeurs et le contrôle de leur qualité ;
  • un financement à définir (réglé par la location des batteries ou un système d'abonnement) ;
  • un doublement[réf. nécessaire] du nombre de batteries mises sur le marché pour ces véhicules, et donc une augmentation des prix et des consommations de métaux rares et polluants.

Infrastructures pour la recharge des voitures électriques[modifier | modifier le code]

Selon leur viabilité, qui reste à démontrer, ces systèmes peuvent être disponibles en station-service pour tous, ou seulement pour des flottes captives importantes (services, poste, taxis, zones d'activité, écoquartier, flottes de véhicules partagés) ayant leurs propres points de service.

En France, on dénombre sur le territoire national environ 5 000 points de recharge à la fin 2013, mais ils sont principalement dus aux 4 000 bornes du réseau parisien Autolib ; mais la France va devoir accélérer car une nouvelle directive européenne impose aux pays membres de présenter un plan de couverture du territoire. Un réseau national de 1 000 à 5 000 bornes de recharge rapide (2 à 3 heures) est envisagé, et Bolloré et EDF sont en lice pour en devenir l'opérateur. Les premiers arbitrages sur le sujets doivent intervenir en 2014 et le réseau doit commencer à se déployer en 2015[85].

Dans tous les cas, il faudra une quantité importante d'électricité pour remplacer les actuels carburants, avec ce que cela implique comme développement de la production électrique. En France par exemple, 49 millions de tonnes d'équivalent pétrole sont utilisées pour les transports, dont 46 millions en produits pétroliers, dont il convient de déduire les consommations des transports intérieurs aériens et par voie d'eau[86] ainsi que les consommations propres de l'industrie pétrolière (4,1 Mtep en 2012 pour le seul raffinage)[86] qui disparaîtra.

À partir des statistiques françaises de circulation routière fournies par le Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie[87] et de la consommation unitaire au kilomètre des voitures électriques (10 à 14 kWh/100 km)[88], on peut évaluer la consommation d'électricité de l'ensemble du parc routier, à supposer qu'il puisse être entièrement converti en véhicules électriques :

Estimation de la consommation d'électricité du parc routier en France
Type de véhicules Circulation 2012
Mds de véhicule.km
Consommation unitaire
Wh/km
Consommation
TWh
voitures particulières 425,7 120 51
deux-roues motorisés 13,9 nd
véhicules utilitaires légers 94,8 160[N 8] 15
véhicules lourds 30,9 600[N 9] 19
Total 565,3 85

Cette consommation de 85 TWh, diminuée des consommations d'électricité des raffineries (3,7 TWh)[89], qui disparaîtraient dans ce scénario, et augmentée des pertes en ligne, nécessiterait une production de 89 TWh, soit 16 % de la production d'électricité de la France : 541,4 TWh en 2012[90], ou environ la production de huit réacteurs EPR ; mais cela suppose qu'il n'y ait pas de changement des comportements (baisse des km parcourus grâce au partage des véhicules ou au développement des transports en commun, transfert du transport de marchandises vers le rail ou la voie d'eau, etc), et que tout le parc soit converti au 100 % électrique, alors que dans la réalité une part importante du parc ira à l'hybride rechargeable, et que les ruraux pourraient opter pour les agrocarburants, etc.

On est donc nettement en dessous de certaines évaluations selon lesquelles le remplacement des carburants routiers par de l'électricité supposerait la livraison aux consommateurs d'environ 200 TWh d'électricité, soit une augmentation de la production d’électricité française de l’ordre de 35 %[91], cette énergie allant pour moitié au parc automobile, l'autre moitié allant au transport par camion. Une autre estimation estime qu'il faudrait entre un et deux EPR pour alimenter dix millions de voitures électriques roulant 20 000 km par an[92].

Selon Marcel Robert, de CarFree France (un mouvement antivoiture qui « lutte contre l’oppression automobile »), si on souhaitait électrifier la totalité du parc automobile français, composé d'environ 36 millions de voitures en 2011, il faudrait produire environ 100 millions de MWh électriques par an, l'équivalent de 17 réacteurs nucléaires[93].

Charge[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Station de recharge.

Modes de recharge[94][modifier | modifier le code]

L'utilisation régulière d'un véhicule électrique nécessite de disposer d'installations de recharges sûres et simples d'utilisation. Ces infrastructures de recharge devront par ailleurs permettre à l'utilisateur de recharger son véhicule au cours de ses déplacements habituels (domicile, lieu de travail, centres commerciaux, parkings, etc.[95]) et non imposer un arrêt spécifique : le concept de la recharge du véhicule électrique est de charger lorsque l'on s'arrête et non pas de s'arrêter pour recharger, à la différence des véhicules thermiques. Les différents types d'infrastructures de rechargement permettront alors l'adéquation entre la recharge complète du véhicule et les habitudes de l'utilisateur liées au lieu d'arrêt[96] :

  • pour les arrêts de longue durée (nuit au domicile, journée sur le lieu de travail), une recharge complète en 6 à 8 heures peut se faire sur une installation spécifique[97].
  • pour les arrêts plus courts, de 1 à 2 heures (parking, centre commercial, stationnement sur la voie publique, pause du déjeuner...) une recharge rapide sur borne spécifique[97],
  • il restera cependant des cas où l'arrêt s'impose pour recharger (cas d'un long trajet ou d'un usage professionnel intensif, comme les taxis ou certaines flottes de véhicules) : la recharge très rapide, en 15 à 20 minutes est nécessaire[97].
Mode 1 : Prise fixe non dédiée.
Mode 2 : Prise non dédiée avec dispositif de protection incorporé au câble.
Mode 3 : Prise fixe sur circuit dédié.
Mode 4 : Connexion CC.

La capacité des batteries d'un véhicule tout électrique est de l'ordre de 20 kWh, lui assurant une autonomie d'environ 150 kilomètres ; les véhicules hybrides rechargeables ont eux une capacité d'ordre de 3 à 5 kWh, pour une autonomie électrique de 20 à 40 kilomètres (le moteur thermique assurant lui l'autonomie d'un véhicule classique).

En raison de cette autonomie encore limitée, la recharge régulière du véhicule est nécessaire tous les deux ou trois jours en moyenne. En pratique, il est probable que le conducteur recharge son véhicule dès qu'une occasion pratique de le faire se présentera.

Pour la charge normale (3 kW), les constructeurs automobiles ont intégré un chargeur de batterie à la voiture. Un câble de recharge permet de le brancher sur le réseau électrique pour l'alimenter en courant alternatif 230 volts. Pour la charge plus rapide (22 kW, voire 43 kW et plus), les constructeurs ont retenu deux solutions :

  • utiliser le chargeur intégré au véhicule, dont la conception permet de charger de 3 à 43 kW en 230 V monophasé ou 400 V triphasé.
  • utiliser un chargeur externe, qui assure la conversion alternatif/continu et charge le véhicule à 50 kW.

La recharge d'un véhicule électrique apparaîtra à son utilisateur aussi simple que de brancher un appareil électrique habituel ; mais pour assurer que cette opération se passe en toute sécurité, le système de recharge doit assurer plusieurs fonctions de mises en sécurité et dialoguer avec le véhicule pendant la connexion et la recharge.

Les modes de recharge pour véhicule électrique[98] :

Mode 1, prise fixe non dédiée 
Branchement du véhicule électrique au réseau principal de distribution AC par le biais de socles de prise de courant normalisés (intensité standard : 10 A) présents côté alimentation, monophasés ou triphasés, avec conducteurs de terre d'alimentation et de protection.
Mode 2, prise non dédiée avec dispositif de protection incorporé au câble 
Branchement du véhicule électrique au réseau principal de distribution AC par le biais de socles de prise de courant normalisés, monophasés ou triphasés, avec conducteurs de terre d'alimentation et de protection et fonction pilote de contrôle entre le véhicule électrique et la fiche ou le coffret de contrôle incorporée au câble.
Mode 3, prise fixe sur circuit dédié 
Branchement direct du véhicule électrique au réseau principal de distribution AC avec une fiche spécifique et un circuit dédié ; fonction de contrôle et de protection installée de façon permanente dans l'installation.
Mode 4, connexion CC 
Branchement indirect du véhicule électrique au réseau principal de distribution AC par le biais d'un chargeur externe. Fonction de contrôle, de protection et le câble de recharge du véhicule installé de façon permanente dans l'installation.

Temps de recharge[modifier | modifier le code]

La durée nécessaire au rechargement optimal de la batterie du véhicule est directement liée à la puissance électrique injectée dans le véhicule. Dans le cadre d'un branchement sur une prise domestique du réseau de distribution standard d'un bâtiment (mode 2), la charge sera limitée à 8 A, ce qui se traduit par un temps de recharge plus long, de l'ordre de 12 à 14 heures. Lorsque le branchement est effectué via un circuit électrique dédié (mode 3), le temps de rechargement est compris entre une heure (triphasé, 63 A) et 8 heures (monophasé, 16 A).

En complément, des stations de recharge rapide (mode 4), délivrant 500 V / 125 A en courant continu permettent de recharger 80 % de la capacité de la batterie en seulement 15 minutes.

Durée de recharge Alimentation Tension Courant max
6-8 heures Monophasé - 3,3 kW 230 VAC 16 A
2-3 heures Triphasé - 10 kW 400 VAC 16 A
3-4 heures Monophasé - 7 kW 230 VAC 32 A
1-2 heures Triphasé - 24 kW 400 VAC 32 A
20–30 minutes Triphasé - 43 kW 400 VAC 63 A
20–30 minutes Continu - 50 kW 400 - 500 VDC 100 - 125 A

Norme CEI 61851-1 « Système de charge conductive »[modifier | modifier le code]

Au regard des impératifs de sécurité et des contraintes d’utilisation, le dispositif de recharge des véhicules électriques doit être conçu selon un standard véhicule électrique spécifique afin de pleinement garantir la sécurité des biens et des personnes.

Le circuit de recharge dédié imposé dans le « Mode 3 » (cf. figure 3) et défini dans la proposition de norme CEI 61851-1[99], « Electric vehicle conductive charging system » ou « Système de charge conductive pour véhicules électriques », permet de garantir une sécurité maximale des utilisateurs lors de la recharge de leur véhicule électrique.

Il permet par ailleurs d’agir au plus juste sur l'intensité de recharge en cas de demande du fournisseur d’énergie (smart grid / demande-réponse) et il impose de plus un circuit de recharge spécifique et dédié.

Un contrôleur de recharge, côté infrastructure, vérifie les éléments suivants avant d’enclencher la recharge :

  • Vérification que le véhicule est bien connecté au système.
  • Vérification que la masse du véhicule est bien reliée au circuit de protection de l’installation.
  • Vérification de la cohérence des puissances entre le câble, le véhicule et le circuit de recharge.
  • Détermination de la puissance maximale de recharge qui sera allouée au véhicule.

L’ensemble de ces vérifications et de la communication se fait au travers d’une communication sur fil spécifique, dit « fil Pilote ».

Il est donc impératif que la connectique des prises et socles de prises coté infrastructure soit dotée de deux fils / broches additionnels – dits fils pilotes. Cependant les prises de courant à usage domestique ne comportent pas ces deux fils/broches additionnels nécessaires au fonctionnement du contrôleur de recharge.

La norme en cours de préparation CEI 62196-2[99], « Prises et socles de prises pour véhicules électriques à recharge conductive », définit un panel de prises pouvant être utilisées pour les recharges via le Mode 3. Elles comportent de base les deux fils/broches Pilotes.

Prises de recharge[modifier | modifier le code]

Les prises de recharge dédiées

Trois types de prises dites « véhicules électriques » et dotées des connectiques pour fil pilote peuvent être utilisées dans le cadre de la recharge des véhicules électriques.

Caractéristiques Type 1 Type 2 Type 3
Phase Monophasé Monophasé / Triphasé Monophasé / Triphasé
Courant 32 A 70 A (monophasé) 63 A 32 A
Tension 250 V 500 V 500 V
Nb broches 5 7 5 ou 7
Obturateur Non Non Oui
Schéma Type1.JPG Socket Type-2.svg Type3.JPG

Pour les infrastructures de recharge une prise de type 3 est préconisée[100], pour deux principales raisons :

  • Parmi les trois modèles (type 1, type 2 et type 3) proposés seuls les prises et socles de prises de type 3 comportent des obturateurs.

Ces obturateurs sont obligatoires en France et dans de nombreux pays en Europe sur les socles de prises à usage domestique afin d’éviter tout accident en cas d’introduction d’objets dans les socles des prises, notamment par des enfants.

  • Les solutions de type 3 comportent aussi des obturateurs sur les prises (fiches mâles) afin d’anticiper l’arrivée des « vehicules to grid ».

Dans ce cas, le véhicule se comportera comme un « générateur de puissance ». La présence des obturateurs sur les fiches permettra donc d’avoir le même niveau de sécurité pour les personnes que les socles de prises.

Environnement[modifier | modifier le code]

Impact environnemental[modifier | modifier le code]

À l'utilisation, une voiture électrique ne produit pas directement de gaz polluants ni de gaz à effet de serre, est peu bruyante à basse vitesse, ne consomme pas d'autre énergie à l'arrêt que celle nécessaire aux équipements annexes (chauffage, climatisation, sonorisation, phares, équipements de sécurité etc.). Cependant cela reste un objet technique, source potentielle de pollutions dans le cadre de sa fabrication[101], et c'est évidemment un véhicule routier avec ce que cela implique comme impact environnemental (nécessité d'un réseau de routes, parkings et autres infrastructures, coûteux, consommateur d'espace et facteur de fragmentation écologique, « mortalité animale due aux véhicules », accidents de la route, pollution lumineuse par les voies éclairées plus que par l'éclairage embarqué). Spécifiquement, le véhicule électrique pose des problèmes écologique à propos des accumulateurs (production, recyclage, et élimination) et, selon le cas, de la pile à combustible et du carburant de celle-ci, ou de la production d'électricité supplémentaire[101].

La nature et l'ampleur de ces pollutions dépendent principalement du type d'énergie primaire utilisé pour produire l'électricité (ou le carburant pour la pile à combustible) destiné au véhicule. Le bilan écologique est très différent selon la "propreté" de l'énergie primaire utilisée[102], sachant que tout le spectre est possible (charbon, éolien, gaz, hydraulique, nucléaire, pétrole, solaire...), et que cela peut dépendre tant de la saison que du mode de recharge (rapide de jour ou lente de nuit, en hiver ou en été, la production électrique sollicitée n'est pas la même). Néanmoins, en France par exemple, compte tenu de la provenance de l'énergie, un véhicule électrique émet moins de 20 g de CO2/km du puits à la roue[103], contre 160 g/km en moyenne pour un véhicule thermique, mais plus de déchets radioactifs, à moins que l'utilisateur n'obtienne son électricité d'un fournisseur alternatif propre. Ce chiffre est moins favorable en Europe (100 g/CO2) et dans le monde (130 g/CO2), où sont utilisées des centrales à énergies fossiles (charbon principalement). La part continûment croissante des énergies renouvelables comme moyen de production d'énergie, associée à une utilisation intelligente du réseau (« smartgrid ») devraient encore améliorer le chiffre des émissions de CO2 des véhicules électriques. Pour avoir un ordre de grandeur : la production d'énergie éolienne mondiale était de 316 TWh en 2009, ce qui correspond à l'énergie qui serait utilisée annuellement par 115 millions de véhicules électriques (pour une moyenne de 20 000 km/an), soit 17,4 % du parc automobile mondial[104].

En France, si la totalité du parc automobile (environ 36 millions début 2012) était électrique, il faudrait construire, selon les sources, entre 10[105] et 20[91],[93] centrales nucléaires supplémentaires. Selon Hervé Nifenecker, président d'honneur de l'association Sauvons le climat, une première tranche de 10 millions de voitures nécessiterait la production de seulement deux centrales EPR[92].

Convoqués par le jury de déontologie publicitaire[106] sur saisine de l'Observatoire du nucléaire, les principaux constructeurs de voitures électriques (Renault, Citroën, Opel, Bollore, Nissan) ont reconnu en août 2013 qu'ils ne pouvaient prétendre que ces véhicules étaient "propres" ou écologiques"[107].

Fin de vie et recyclage[modifier | modifier le code]

En fin de vie, la dépollution et le recyclage pour les deux systèmes (pile à combustible et accumulateurs), n'est écologiquement pas neutre. Les composants fonctionnels doivent être recyclés, ce qui implique un coût tant en énergie qu'en recyclage de matières polluantes. Le recyclage est indispensable dans tous les cas en raison de la nature des matériaux utilisés pour la construction des deux systèmes : plomb, nickel et autres métaux lourds dans le cas des accumulateurs, métaux et produits chimiques pour les piles à combustible. Les batteries s'usent assez vite : cinq années de durée de vie en moyenne (tous types[réf. souhaitée] de batterie confondus).

Perspectives[modifier | modifier le code]

Des voitures et des bus électriques sans batteries (OLEV, pour OnLine electric vehicle) ont été testés[108] en Corée en 2009. Leur moteur est alimenté par induction à partir d'une « voie magnétique » alimentée par un réseau de câbles enfouis à quelques centimètres sous la surface de la route. En juillet 2009, le prototype de bus fonctionnait à 60 % de la puissance initiale avec un écart à la ligne de 12 cm. Selon les auteurs de ce projet, il faudrait quand même l'équivalent de deux centrales nucléaires pour ainsi faire rouler 50 % de toutes les voitures de Corée (6 millions de véhicules), ce qui permettrait d'économiser 35 millions de barils par an, soit près de 3 milliards de dollars (au prix de 80 dollars le baril). Les routes et surface des bâtiments proches pourraient un jour produire de l'électricité photovoltaïque pour alimenter de tels systèmes.

Selon l'ONG Transport et Environnement, les ventes de véhicules électriques ne devraient commencer à être notables que vers 2030 pour atteindre environ 25 % des véhicules neufs en 2050. Le problème principal reste le coût et les capacités des batteries qui grèvent la rentabilité des véhicules électriques par rapport aux technologies traditionnelles. L'association pointe aussi le problème de l'alimentation en électricité: en Europe un remplacement complet du parc par des véhicules électriques entrainerait un accroissement des besoins de 15 %. Faute d'investissement dans les énergies renouvelables, ce surplus risque de provenir principalement du charbon et du nucléaire[109].

La guerre des normes et des architectures a commencé avec le déploiement à grande échelle de véhicules électriques et d'infrastructures de recharge au coin de la rue. 2012-2020 risque d'être une période cruciale pour l'élaboration de systèmes de transport plus propres et plus intelligents.

  • La norme CEI 61851-1 : « Les systèmes de charge conductive pour véhicules électriques », définit les modes de recharge.
  • La norme CEI 62196-2 : « Prises et socles de prises pour véhicules électriques à recharge conductive », garantit un maximum de sécurité pour les utilisateurs.
  • Et un standard est en cours d'écriture sur les modes de communication entre les véhicules et le réseau, qui pourrait avoir une grande importance si un Internet de l'Énergie était amené à se développer rapidement.

Fixer des normes d'infrastructures de recharge sûres et rentables : Schneider Electric, Legrand et Scame sont les membres fondateurs d'EV Plug Alliance, une association d'industriels dont la mission est de développer un label garantissant la conformité avec les prises et connecteurs de Type 3 du projet de norme CEI. L'objectif est d'assurer les normes de sécurité de l'équipement de recharge de l'ensemble des véhicules électriques à usage résidentiel ou commercial tout en optimisant les coûts[110].

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Luc Debraine, Les voitures électriques, un futur pour l'automobile, Lausanne, éditions Favre, 2006 (ISBN 978-2-8289-1066-2)
  • Office national de radiodiffusion télévision française, Panorama, À quand la voiture électrique ?, « Enquête sur la voiture électrique du futur. », Le Paire, Michel ; Corre, Bernard Visionner en ligne

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Des systèmes de recharges « rapides », permettant d'assurer un déplacement minimal, sont développés, mais accélèrent le vieillissement de la batterie.
  2. Dans ce cas, la puissance fournie est insuffisante pour un véhicule ordinaire : chaque mètre carré de panneau à l'orientation idéal en Europe du Nord ne fournit qu'environ 150 kWh par an, soit 0,5 kWh par jour, de quoi faire parcourir moins de 10 km à un véhicule type Citroën Saxo électrique (30 kWh au 100 km) en moyenne sur l'année.
  3. France, 2011
  4. 45 euros par mois (calculé sur une durée de 36 mois et une distance forfaitaire de 7 500 km par an), pour une Renault Twizy
  5. Depuis 2009, les constructeurs présentent chacun leurs modèles de voitures électriques...
  6. SAVE = Seine Aval Véhicule Électrique
  7. Chiffres cités par M. Nicolas Le François, journaliste à L'Auto-Journal dans l'émission C Dans L'Air diffusée le vendredi 1er octobre 2010
  8. estimation : 12 Wh/km pour les voitures électriques, multiplié par le rapport entre la consommation moyenne des VUL : 9,2 litres/100 km et celle des VP : 6,8 litres/100 km (cf Comptes des transports 2012, p. 53).
  9. estimation : 12 Wh/km pour les voitures électriques, multiplié par le rapport entre la consommation moyenne des VL : 33,9 litres/100 km et celle des VP : 6,8 litres/100 km (cf Comptes des transports 2012, p. 53).

Références[modifier | modifier le code]

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  2. (en) « Honed for performance : Go farther », sur teslamotors.com
  3. (en) « Road trips made easy », sur teslamotors.com
  4. « Renault Twizy : les tarifs » (ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), 13 mai 2011, sur autonews.fr. Consulté le 16 juin 2014
  5. « Traduction de l'étude de CE DELFT : L’électricité verte pour les voitures électriques », sur ale08.org,‎ janvier 2010 [PDF]
  6. (en) « Green Power for Electric Cars (Texte original de la source précédente : Development of policy recommendations », sur transportenvironment.org,‎ 8 février 2010 [PDF]
  7. (en) Shacket S.R., The Complete Book of Electric Vehicles, Chicago, Domus Books,‎ 1979
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  9. Robert C. Post explique, dans (en) Robert C. Post, The Page Locomotive: Federal Sponsorship of Invention in Mid-19th-Century America, t. 13, coll. « Technology and Culture » (no 2),‎ avril 1972, p. 140-169 que « Davidson demonstrated an electric carriage in 1839, and such conveyances may have existed even earlier in Holland and in Italy », s'appuyant sur (en) Patrick Forbes, « On the Application of Electro-Magnetism as a Motive Power : In a Letter from Prof. P. Forbes of Aberdeen to Michael Faraday », Philosophical Magazine and Journal of Science', no 15,‎ 1839 et (en) T. C. Martin et Stephen Leidy Coles, The Story of Electricity, New York,‎ 1922
  10. « L'Histoire de la voiture électrique », sur voiture-electrique-populaire.fr
  11. Ernest H Wakefield, History of the Electric Automobile, Society of Automotive Engineers, Inc.,‎ 1994 (ISBN 1-5609-1299-5), p. 2-3
  12. Anne-Françoise Garçon, La voiture électrique dans la Nature, 1890-1900 : Approche micro-historique d'un échec technique, coll. « Cahiers François Viète »,‎ 2003 (lire en ligne), p. 17-43
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  110. Site d'EVplug alliance

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

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