{"id":1028,"date":"2019-06-06T12:52:13","date_gmt":"2019-06-06T10:52:13","guid":{"rendered":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=1028"},"modified":"2019-07-04T13:09:03","modified_gmt":"2019-07-04T11:09:03","slug":"la-voiture-electrique-un-defi-technologique-et-industriel","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=1028","title":{"rendered":"La voiture \u00e9lectrique : un d\u00e9fi technologique et industriel"},"content":{"rendered":"

Partons d\u2019abord des\u00a0 constats que vient de faire l\u2019AIE dans deux rapports r\u00e9cents (IEA, Tracking clean energy progress <\/em>et Global EV Outlook 2019<\/em>, mai 2019, www.eia.org<\/a> ). Le trafic routier est \u00e0 l\u2019origine\u00a0 de 24% des \u00e9missions mondiales de CO2 et en France il repr\u00e9sente 28% des \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre<\/strong> (les v\u00e9hicules particuliers contribuent \u00e0 53% des \u00e9missions par les diff\u00e9rents modes de transport, les poids lourds \u00e0 21,3%) et la diminution de ces \u00e9missions \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de la plan\u00e8te passe par un d\u00e9veloppement de la mobilit\u00e9 \u00e9lectrique accompagn\u00e9 par la \u00ab\u00a0d\u00e9carbonisation\u00a0\u00bb de la production \u00e9lectrique. Le premier constat, encourageant, est le net ralentissement des \u00e9missions de CO2 par le secteur du transport\u00a0: leur croissance n\u2019a \u00e9t\u00e9 \u00ab\u00a0que\u00a0\u00bb de 0,6% l\u2019an dernier (au lieu de 1,6% par an ces derni\u00e8res ann\u00e9es. Les \u00e9missions des v\u00e9hicules routiers (automobiles, bus, camions) n\u2019ont que faiblement augment\u00e9 (elles repr\u00e9sentent les trois quarts des \u00e9missions totales du secteur des transports), tandis que celles de l\u2019aviation et du transport maritime continuaient \u00e0 croitre plus fortement. L\u2019IAE attribue ce tassement des \u00e9missions de CO2 par le transport routier \u00e0 une \u00e9lectrification des automobiles, \u00e0 une meilleure utilisation des biocarburants et \u00e0 une baisse de 2,8% de l\u2019intensit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique du secteur. Le deuxi\u00e8me constat fait par l\u2019AIE est la progression \"\"<\/a>tr\u00e8s nette des ventes de voitures \u00e9lectriques<\/strong> (totalement \u00e9lectriques et hybrides). Le march\u00e9 a, en effet, d\u00e9coll\u00e9\u00a0: 2 millions de voitures particuli\u00e8res \u00e9lectriques ont \u00e9t\u00e9 vendues dans le monde en 2018 (une progression de 64%, dont 1,2 million de v\u00e9hicules avec des batteries rechargeables) avec un parc mondial de 5,1 millions de v\u00e9hicules. En France la progression a \u00e9t\u00e9 plus faible (25% soit 45 000 unit\u00e9s dont 14 500 hybrides rechargeables). On observe que la Chine repr\u00e9sentait environ 55% du march\u00e9 mondial l\u2019an dernier et qu\u2019en Norv\u00e8ge les ventes de voitures \u00e9lectriques repr\u00e9sentaient 46 % des ventes totales. Les parcs mondiaux de voitures \u00e9lectriques se r\u00e9partissent en trois blocs\u00a0: la Chine avec 2,3 millions de v\u00e9hicules, l\u2019UE avec 1,2 million et les Etats-Unis avec 1,1 million.<\/strong> Les ventes de v\u00e9hicules l\u00e9gers utilitaires ont d\u00e9coll\u00e9 plus lentement (250\u00a0000 unit\u00e9s en 2018) et celles de camions restent marginales (1000 \u00e0 2000 v\u00e9hicules). Ces ventes totales d\u00e9collent certes mais elles ne repr\u00e9sentent que 2,5% des ventes d\u2019automobiles dans le monde ce qui conduit l\u2019AIE \u00e0 actualiser ses sc\u00e9narios \u00e9nerg\u00e9tiques. A l\u2019horizon 2030 son sc\u00e9nario \u00ab\u00a0Nouvelles politiques\u00a0\u00bb qui tient compte des politiques \u00e9nerg\u00e9tiques r\u00e9centes (mais qui ne permet pas d\u2019atteindre l\u2019objectif de l\u2019accord de Paris de limiter \u00e0 2\u00b0C le r\u00e9chauffement climatique)\u00a0 visait un march\u00e9 mondial de 23 millions de voitures en 2030, et il propose un sc\u00e9nario alternatif plus dynamique \u00ab\u00a0EV 30\u00a0\u00bb dans lequel, en 2030, ce march\u00e9 mondial repr\u00e9senterait le tiers des ventes totales soit 43 millions de v\u00e9hicules (avec un parc de 250 millions). Cet objectif requiert un effort technico-financier consid\u00e9rable.<\/p>\n

\u00a0 Dans ce contexte quelle est la situation de la France\u00a0? Le \u00ab\u00a0plan climat\u00a0\u00bb du gouvernement a fix\u00e9, en juillet 2017, l\u2019objectif ambitieux d\u2019arr\u00eater, en 2040, la commercialisation des v\u00e9hicules thermiques.<\/strong> L\u2019Office parlementaire d\u2019\u00e9valuation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) a publi\u00e9 un int\u00e9ressant rapport sur cette question (OPECST, Les sc\u00e9narios technologiques permettant d\u2019atteindre l\u2019objectif d\u2019un arr\u00eat de la commercialisation des v\u00e9hicules thermiques en 2040,<\/em> mars 2019, www.senat.fr). Ses conclusions sont bas\u00e9es sur trois sc\u00e9narios technologiques contrast\u00e9s propos\u00e9s par le CEA et \u00a0l\u2019IFP Energies nouvelles pour les progr\u00e8s des techniques, \u00e0 l\u2019horizon 2040, dans le domaine des batteries et des piles \u00e0 combustible (avec une taxe carbone de 141 \"\"<\/a>\u20ac \/tonne CO2). Deux d\u2019entre eux sont volontaristes\u00a0: – le sc\u00e9nario \u00ab Pro-Batterie \u00bb part de l\u2019hypoth\u00e8se d\u2019un progr\u00e8s rapide des batteries au lithium, leur densit\u00e9 s\u2019\u00e9levant \u00e0 300 Wh\/ kg (150 Wh \/kg en 2018), et leur\u00a0 co\u00fbt\u00a0 chutant \u00e0 50 \u20ac\/ kWh (230 \u20ac\/kWh en 2018) \u2013 le sc\u00e9nario \u00ab Pro-hydrog\u00e8ne \u00bb suppose que ce \u00a0sont les co\u00fbts des r\u00e9servoirs de stockage d\u2019hydrog\u00e8ne (sous haute pression) et les piles \u00e0 combustible qui chutent le plus rapidement. Les trois sc\u00e9narios aboutissent \u00e0 un m\u00eame r\u00e9sultat : la disparition totale des v\u00e9hicules thermiques non-hybrides en 2040, associ\u00e9e \u00e0 une baisse tr\u00e8s forte des \u00e9missions de CO2 (pr\u00e8s d\u2019un facteur cinq) et \u00e0 une am\u00e9lioration tr\u00e8s nette de la qualit\u00e9 de l\u2019air notamment dans les villes. Sur ces bases, l\u2019OPECST conclut que l\u2019objectif d\u2019\u00e9liminer totalement la motorisation purement thermique des v\u00e9hicules particuliers peut \u00eatre atteint en 2040<\/strong> mais que cette transformation sera co\u00fbteuse, de l\u2019ordre de 500 Mds \u20ac sur 20 ans, estime-t-il, elle suppose le maintien par l\u2019Etat d\u2019un bonus pour l\u2019achat d\u2019un v\u00e9hicule (6000\u20ac aujourd\u2019hui), la construction d\u2019un r\u00e9seau de bornes de recharge \u00e9lectrique (publiques et priv\u00e9es, cf. photo Usine Nouvelle) et d\u2019hydrog\u00e8ne (un co\u00fbt entre 30,7 et 108 Mds \u20ac). Il ne fait aucune hypoth\u00e8se quantitative sur l\u2019avenir du parc automobile. ENEDIS a fait des sc\u00e9narios \u00e0 l\u2019horizon 2035 (cf. le rapport de la CRE Impact du d\u00e9veloppement des mobilit\u00e9s propres sur le mix \u00e9nerg\u00e9tique<\/em>, juillet 2018, www.cre.fr<\/a> )\u00a0: un parc qui serait compris entre 3,2 et 9, 6 millions de v\u00e9hicules avec une consommation d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 dans une fourchette de 8 \u00e0 25 TWh compatible avec les capacit\u00e9s de production actuelle (environ 550 TWh).<\/p>\n

Le d\u00e9veloppement de la voiture \u00e9lectrique (et \u00e0 plus long terme celui des poids lourds) d\u00e9pend largement des progr\u00e8s d\u2019une part des batteries (ou des piles \u00e0 hydrog\u00e8ne) et d\u2019autre part des syst\u00e8mes de recharge<\/strong>. L\u2019expansion du parc de voitures \u00e9lectriques a lanc\u00e9 une \u00a0course aux batteries \u00e9lectriques (cf. V\u00e9ronique Lamblin, \u00ab\u00a0La course aux batteries \u00e9lectriques\u00a0\u00bb, futuribles<\/em>, Vigie 16 octobre 2017, www.fututibles.com<\/a>), la batterie lithium-ion (cf. photo abc.net) \u00e9tant actuellement le cheval de bataille des constructeurs (Renault \u00e9quipe son r\u00e9cent mod\u00e8le de Zo\u00e9 avec une batterie qui lui donne une autonomie de 400 km cf.photo). Les constructeurs ont trois objectifs (cf. notre blog de novembre 2018) : –\u00a0 augmenter la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des batteries – augmenter leur dur\u00e9e de vie en supportant un plus grand nombre de cycles de charge-d\u00e9charge – diminuer leur prix. Les constructeurs doivent \u00e9galement tenir compte des conditions de s\u00e9curit\u00e9 (\u00e9viter un incendie). La disponibilit\u00e9, \u00e0 long terme, des mat\u00e9riaux constituant les \u00e9lectrodes (notamment le lithium et le cobalt), est autre param\u00e8tre important dont il faut tenir compte. Les progr\u00e8s ont \u00e9t\u00e9 lents sur ces trois fronts (photo de la voiture \u00e9lectrique \u00ab\u00a0la jamais contente\u00a0\u00bb en 1900, france.pittoresque.com ). D\u2019autres fili\u00e8res sont envisag\u00e9es : remplacer le lithium (le plus l\u00e9ger des m\u00e9taux) par un autre m\u00e9tal, le magn\u00e9sium, le sodium et le zinc notamment. Des couples Lithium-air (on produit et on dissocie des oxydes de lithium dans la batterie) ou zinc-air sont \u00e9galement test\u00e9s, la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique du premier serait trois \u00e0 quatre fois \"\"<\/a>celle de la batterie lithium-ion et il aurait le grand avantage d\u2019\u00e9viter d\u2019utiliser du cobalt pour la cathode (celle-ci est en graphite, dop\u00e9 avec un sel de lithium, qui pi\u00e8ge l\u2019oxyg\u00e8ne), les travaux sur ces batteries sont encore au stade de la R&D mais semblent prometteurs (cf. Y.K. Pettei and S. Freunberger, \u00ab\u00a0Thousands of cycles\u00a0\u00bb, Nature Materials<\/em>, 18 April 2019, p. 301, www.nature. com). Rappelons que l\u2019option de la pile \u00e0 hydrog\u00e8ne, une voie possible selon l\u2019OPECST, suppose une production du \u00ab\u00a0combustible\u00a0\u00bb par voie d\u2019\u00e9lectrolyse (dans une station -service ou sur un parking) dont le rendement \u00e9nerg\u00e9tique est au maximum de 70%, et ensuite le stockage de l\u2019hydrog\u00e8ne dans un r\u00e9servoir sous 700 bars (une perte de 10% d\u2019\u00e9nergie). L\u2019op\u00e9ration, au demeurant complexe, n\u2019est pas \u00e9conomiquement rentable et pose des questions de s\u00e9curit\u00e9 rarement \u00e9voqu\u00e9es (c\u2019est le cas du rapport de l\u2019OPECST). L\u2019avantage de la fili\u00e8re hydrog\u00e8ne est toutefois la rapidit\u00e9 de la recharge d\u2019un r\u00e9servoir.<\/p>\n

Le syst\u00e8me de recharge des batteries (ou des piles \u00e0 hydrog\u00e8ne) est un point critique pour la voiture \u00e9lectrique<\/strong> (en 2018 il existait environ 240\u00a0000 bornes de recharge publiques et priv\u00e9es en France cf. photo usine nouvelle). Soulignons d\u2019abord qu\u2019il faut \u00e9viter une recharge simultan\u00e9e des batteries par les propri\u00e9taires de v\u00e9hicules, le soir aux heures de pointe (\u00e0 un moment o\u00f9 les centrales solaires ne produisent plus) car la puissance disponible sur le r\u00e9seau serait insuffisante (il faudrait disposer une r\u00e9serve de quelques GW au cas o\u00f9\u2026). Les installations pour les recharges lentes ne posent pas de probl\u00e8me majeur (une puissance de l\u2019installation inf\u00e9rieure \u00e0 20 kW suffit, avec un convertisseur alternatif\/continu). Il n\u2019en va pas de m\u00eame pour les recharges tr\u00e8s rapides (15 minutes), des puissances sup\u00e9rieures \u00e0 150 kW seront indispensables (cf. IRENA, Innovation outlook smart charging for electric vehicles<\/em>, mai 2019, www.irena.org<\/a> ). Une solution innovante a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9e\u00a0: la charge de la batterie par induction, l\u2019automobile circule sur une voie \u00e9quip\u00e9e, en-dessous de la surface, d\u2019un rail dans lequel circule un courant \u00e9lectrique qui va cr\u00e9er un champ \u00e9lectromagn\u00e9tique induisant un courant \u00e9lectrique dans une bobine dans la voiture qui chargera la batterie.<\/p>\n

Comme le soulignent de nombreux rapports, notamment celui de l\u2019OPECST, la voiture \u00e9lectrique repr\u00e9sente un d\u00e9fi technique et industriel majeur car il faut pr\u00e9parer la mutation du secteur automobile (400 000 emplois en France)\u00a0\u00a0<\/strong>en \u00e9vitant, notamment, sa trop forte d\u00e9pendance vis-\u00e0-vis des batteries fabriqu\u00e9es \"\"<\/a>en Asie (la Chine d\u00e9tient la moiti\u00e9 du march\u00e9 mondial). Pour y faire face, Tesla a investi avec Panasonic 6 milliards de dollars dans une \u00ab\u00a0Gigafactory\u00a0\u00bbau Nevada pour produire des batteries. Il est n\u00e9cessaire de monter une industrie europ\u00e9enne des batteries s\u2019appuyant sur la R&D (un \u00ab Airbus \u00bb des batteries comme cela a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9 r\u00e9cemment par l\u2019Allemagne et la France qui se sont engag\u00e9es \u00e0 investir ensemble 2 milliards d\u2019euros). De m\u00eame faut-il garantir l\u2019acc\u00e8s de l\u2019Europe \u00e0 des m\u00e9taux \u00ab critiques \u00bb, notamment le lithium, le cobalt et des terres rares comme le n\u00e9odyme (pour certains aimants), ainsi que le platine n\u00e9cessaire aux piles \u00e0 combustible, dont les r\u00e9serves sont limit\u00e9es, en attendant de leur trouver des alternatives, et aussi pr\u00e9parer un recyclage des batteries. Tout cela suppose des investissements dans la R&D et la production. \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le gouvernement en fran\u00e7ais en lan\u00e7ant son plan climat en juillet 2017, afin d\u2019acc\u00e9l\u00e9rer la lutte contre le r\u00e9chauffement climatique, a fix\u00e9 un objectif ambitieux : l\u2019arr\u00eat, en 2040, de la commercialisation des v\u00e9hicules \u00e0 moteur thermique. Cet objectif ne peut \u00eatre atteint que si des moyens techniques et financiers importants sont mobilis\u00e9s. Il semble, selon les donn\u00e9es disponibles pour 2018, que le march\u00e9 de la voiture \u00e9lectrique d\u00e9colle au niveau mondial mais ce \u00ab d\u00e9collage \u00bb ne doit pas cacher une r\u00e9alit\u00e9 complexe. Nous allons tenter de faire le point.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1030,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1028"}],"collection":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1028"}],"version-history":[{"count":7,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1028\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1038,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1028\/revisions\/1038"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1030"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1028"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1028"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1028"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}