Les nouvelles technologies

En France, les émissions de gaz a effet de serre issues des transports ont augmenté de façon dramatique ces dernières années. En outre, les perspectives d’épuisement des réserves en combustible fossile d’ici a 2050 vont rapidement induire une hausse inéluctable du prix de l’essence. C’est pourquoi l’arrivée des Véhicules électriques, voire hybrides (moteur thermique couplé a un moteur élec- trique) va constituer une solution transitoire a ces difficultés, en attendant I’avene- ment a l’horizon 2020-2030 de l’hydrogène en tant que combustible providentiel pour le transport.

4.1.2.1. Véhicules électriques

Leur inconvénient majeur résulte de la faible autonomie des batteries, qui est de l’ordre de 200 kilomètres seulement, pour une vitesse maximale d’environ 130 km/h.

En conséquence, la voiture électrique est adaptée à la conduite en ville, puisque la distance moyenne parcourue quotidiennement par le citadin est de l’ordre de 30 km seulement.

Elle est alors utilisée le jour et rechargée a la prise électrique la nuit, la durée de recharge étant de 5 heures environ.

De nombreuses voitures électriques aux performances sensiblement équivalen- tes sont actuellement disponibles sur le marché (Citroën Saxo, Renault Clio, Honda EV plus...).

Cependant, cette solution a priori attractive peut difficilement être généralisée au plan national car ses besoins en énergie sont considérables. En effet, le calcul

montre que remplacer entièrement le parc français actuel de 30 millions de voitu- res par autant de voitures électriques nécessiterait la fourniture annuelle de 200 a 250 TWhe (térawatt x heure électrique) d’électricité supplémentaire, soit I’equi- valent de 30 a 35 centrales nucléaires supplémentaires. Étant donné les besoins énergétiques prévisibles par ailleurs pour satisfaire a la demande dans les 50 prochaines années (voir

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6.3.2), cette solution est difficilement envisageable a grande échelle.

Dans le cas de véhicules a moteur électrique, on n’a plus recours a un carburant liquide mais on utilise de l’énergie électrique stockée dans des batteries dispo- sées a l’intérieur du véhicule.

Les avantages du moteur électrique sont nombreux: pas d’émission de gaz polluant ou a effet de serre, énergie moins chère, rendement élevé (80 % contre 30 % pour un moteur thermique traditionnel) donc moins de gaspillage d’énergie, économie a l’arrêt (feux rouges, embouteillages), récupération de l’énergie au frei- nage (le moteur peut fonctionner ⁽⁽ en inverse b) et produire lors des décélérations un courant électrique qui recharge les batteries).

Malheureusement, les inconvénients du moteur électrique demeurent aujourd’hui considérables : au-delà de l’autonomie deja mentionnée, le poids des batteries embarquées est de plusieurscentainesde kilogrammeset la capacité de stockage d’énergie d’un véhicule électrique est cent fois moindre que celle d’un véhicule a moteur thermique (l’électricité ne se stocke (presque) pas).

L’utilisation devéhiculesa propulsion électriquese limitedonca descas particuliers de flottes strictement urbaines avec un faible kilométrage journalier. En France, il n’y avait en 1997 que 3 O00 véhicules électriques. À Saint-Quentin-en-Yvelines, le programme Praxitèle représente un parc d’une cinquantaine de Clio électriques.

Les batteries font actuellement l’objet de recherches intensives mais il ne faut pas attendre de miracle a court terme. L’électricité semble plutôt destinée a être un complément d’énergie pour les voitures classiques : c’est la solution ^R hybride ))

dont nous allons maintenant parler.

4.1.2.2. Véhicules hybrides

Le principe de fonctionnement de la voiture hybride consiste a coupler un moteur thermique a un moteur électrique.

Ainsi, pour actionner les roues, on dispose de deux forces motrices qui sont solli- citées dans leur plage de fonctionnement optimum. II en résulte une réduction de la consommation d’essence, et par conséquent des emissions de gaz polluants et a effet de serre. Cependant, la voiture hybride n’est pas une voiture électrique et la batterie n’est pas dimensionnée pour une autonomie importante.

II existe deux types de systèmes hybrides : le système hybride série et le système hybride parallèle.

Le système hybride série (fig. 4.1-a)

Le moteur thermique (MT) fait tourner un générateur électrique (GE) et le courant électrique produit peut alimenter le moteur électrique (ME) qui entraîne les roues (1) ou encore alimenter la batterie qui se recharge (2).

Le système hybride parallèle (fig. 4.1-b)

Les moteurs thermiques (MT) et électrique (ME) peuvent actionner les roues sépa- rément (1) et (2).

Le moteur électrique peut également être utilisé en générateur électrique pour recharger la batterie en fonctionnement (3).

n

^Batterie

I I

Roue

MT 1 a) Système hybride série.

MT Moteur thermique ME Moteur électrique GE Générateur électrique

n

^Batterie _I

Roue

MT

Système hybride parallèle.

Figure 4.1. Schema de principe de la voiture hybride.

Les performances obtenues sont convaincantes. Citons l’exemple de la Prius 2004 de Toyota, disposant d’un système hybride doté de deux moteurs électri- ques, qui peut s’apparenter à un système hybride parallèle.

Au démarrage et à faible vitesse sur de courtes distances, la Prius n’est propulsée que par le moteur électrique. Elle ne consomme donc pas de carburant et par conséquent ne génère aucun rejet atmosphérique.

Dans les conditions normales de fonctionnement, la Prius peut être propulsée simultanément par le moteur électrique et le moteur thermique : le moteur ther- mique entraîne directement les roues mais alimente également le générateur électrique qui, à son tour, va soit alimenter le moteur électrique produisant la force motrice, soit recharger la batterie.

Une autre façon de recharger la batterie consiste a récupérer, en phase de décé- lération ou de freinage, l’énergie cinétique sous forme d’énergie électrique qui est stockée dans la batterie.

Ce véhicule est doté d’une batterie haute tension au nickel-métalhydrure et d’un moteur thermique de 1,5 litre fonctionnant a régime constant. II développe une puissance de 111 CV et consomme 4,3 litres aux 100 km en circuit urbain.

Au total, l’économie de carburant est de l’ordre de 30 a 40 %.

II serait judicieux de concevoir dès aujourd’hui une voiture hybride dotée d’une batterie dont l’autonomie serait celle de la voiture électrique, afin de réunir les qualités d’une voiture urbaine et celles d’une routière.

Cependant, malgré des avantages certains, la voiture hybride ne peut se dispen- ser d’essence (ou de gasoil) et par consequent ne résout pas les problématiques liées au réchauffement climatique et a l’épuisement des reserves fossiles.

Dans l’état actuel des connaissances, la meilleure solution pour la période de I’« après pétrole ”sera la pile a combustible, qui utilise l’hydrogène comme vecteur énergétique. C’est le sujet que nous allons aborder maintenant.

Dans le document L’énergie en 2050 (Page 133-136)