Voiture electrique

Voiture électrique

Une voiture électrique est une automobile mue par la force électromotrice de moteurs électriques, alimentée par une batterie d'accumulateurs.

En l'état actuel de la technologie les batteries permettent difficilement d'assurer une autonomie suffisante, et nécessite des temps de recharges long (plusieurs heures)[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 (véhicule "hybride"), pile à combustible ou autre groupe électrogène, éventuellement des panneaux solaires intégrés à la carosserie pour des véhicules spécialement économes[2].

La généralisation de ce type de véhicules impliquerait le développement d'équipements collectifs connexes pour la recharge hors de chez soi : 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.

Thomas Edison inspectant une voiture électrique en 1913.

Sommaire

Historique

Le premier véhicule électrique, un train miniature[3], est construit par Thomas Davenport en 1834. En 1835, Sibrandus Stratingh met au point une voiture électrique expérimentale à échelle réduite [4]. D'autres prototypes de voitures électriques ont probablement été construits avant[5], mais il faudra attendre l'amélioration du fonctionnement des batteries par Gaston Plante en 1865 puis Camille Faure en 1881 pour que les voitures électriques prennent réellement leur essor[réf. nécessaire].

En novembre 1881, Gustave Trouvé présente une automobile électrique à l'Exposition internationale d'Électricité de Paris [6]. À la fin du XIXe siècle, trois modes de propulsion se partagent le marché naissant de la voiture automobile : le moteur à explosion 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[7] – qu'aux États-Unis[8]. 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. On compte également quelques véhicules marquants : c'est ainsi une voiture électrique, 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 1er mai 1899.

L'automobile à essence a cependant fini par supplanter la voiture électrique. On retrouve aujourd'hui, dans l'explication de cet échec, les analyses divergentes des déterministes et des constructivistes[9]. Les uns affirment que la technologie de la voiture à essence doit son succès à sa supériorité économique et technique : la voiture à essence offre plus d'autonomie, est moins difficile à entretenir, etc[réf. nécessaire]. Les autres, moins nombreux, critiquent cette explication et affirment que le destin de ces technologies repose essentiellement sur des facteurs contingents. C'est dans un article de 1955[10] que 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 fut « 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. »[10]. Depuis 1955, la plupart des historiens ont accepté l'explication de Rae[11], à l'exception de Rudi Volti[12], qui fut le premier à remettre en question la thèse du déterminisme[11]. Plusieurs sortes de raisons techniques et économiques étaient et sont encore avancées pour expliquer la supériorité intrinsèque de la voiture à essence[13]. Cependant, au début des années 2000, un ouvrage de David A. Kirsch[14] 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[15], expliquent que la voiture électrique a échoué à cause de problèmes culturels plutôt que techniques.

Au début du siècle, 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 ne date en effet pas d'aujourd'hui[16]. À la fin des années 1960, la voiture électrique connaît ainsi un regain d'intérêt[17], 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[18]. Aujourd'hui 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[19][20], et grâce aux derniers progrès techniques[21].

Aujourd'hui en France

Aujourd'hui la majorité des voitures électriques est possédée par des entreprises ou par des collectivités territoriales : le principal possesseur 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[22]. 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 exploite aujourd'hui un parc automobile de près de 50 000 véhicules légers et utilitaires et pourrait à terme utiliser uniquement des véhicules électriques[23]. 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 propres, qu'ils fonctionnent à l'électricité ou bien au GNV ou au GPL. La notion de véhicule « propre » est néanmoins contestée par les écologistes qui rappellent qu'un véhicule est toujours polluant, que ce soit du fait de l'utilisation de combustible ou de celui des matériaux utilisés pour construire le véhicule.

Selon Frédéric Marillier, chargé de campagne Énergie pour l'ONG Greenpeace France, « sur plus de 2 000 000 de véhicules particuliers neufs immatriculés en 2006 en France, seuls 14 sont électriques. »

Les voitures récentes

La Tesla Roadster

La compagnie californienne Tesla Motors vend depuis 2008 une petite voiture sport. La Tesla Roadster est une voiture électrique dont l'énergie provient uniquement d'une batterie de lithium. Malgré son prix de 100 000 $ elle rivalise facilement avec des voitures trois fois plus chères. Zéro émission, 350 km d'autonomie, 0-100 km/h en moins de 4 secondes et une vitesse de pointe à 200 km/h, elle se recharge en quelques heures. Plus récemment la firme à présenté sa berline familiale de luxe, le Model S. Avec un prix de base de 50 000 $, jusqu'à 480 km d'autonomie, recharge rapide en 45 minutes et recharge complète en 4h, 0-100 km/h en moins de 6 secondes et jusqu'à 7 personnes (5 adultes deux enfants) et toujours zéro émission. Elle devrait sortir fin 2011, début 2012. Il se murmure qu'un autre modèle plus abordable est en préparation, avec un prix de 20 000 $ à 30 000 $.

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 [24], la REVA est maintenant disponible dans différents pays Européens[25]. 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[26].

Toyota va faire tester par EDF[Quand ?] une nouvelle voiture hybride en vue d'une future commercialisation . Cette voiture essence hybride sera 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[27]. Les tests en utilisation normale ont débuté à l'automne 2007.

Lors du salon de Tokyo de la rentrée de cette dite année, Mitsubishi a présenté sa iMiev sport (iMiev pour : Mitsubishi Inovative Electric Vehicle) et Subaru son concept car G4e. Ces deux voitures tout électrique ont une autonomie de 200 km[28].

Le premier camion tout électrique pour les livraisons en ville est déjà en service en Angleterre. Comme à Londres la circulation dans le centre est soumise à péage sauf pour les véhicules électriques, le constructeur Smith Newton a conçu ce camion à cet effet. Il a une autonomie de 80 km et une charge utile de 3,4 tonnes[29].

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. (le concept du moteur roue électrique est né en 1900 sur la voiture Lohner-Porsche et a déjà été perfectionné entre autres par Pierre Couture d'Hydro Québec)

Projets initialement prévus pour 2008 mais non confirmés

  • En mai 2008, Fiat devait sortir de premiers prototypes d'une voiture solaire (dont les batteries pourront être rechargées en partie par des panneaux solaires souples en toiture). Elle devait avoir trois places et une autonomie de 200 km[30].
  • Toujours en 2008, la Cléanova (tout électrique) et la Cléanova plus (hybride) de Dassault devaient arriver sur le marché après avoir été testées par La Poste. Ces véhicules sont conçus sur la base d'un Renault Kangoo[31].
  • La Think City de Think Global devait être lancée en 2008 au Danemark et en Suède, puis en Allemagne, au Royaume-Uni, en Italie et au Pays-Bas courant 2009 selon l'annonce qui a été faite au salon de Genève 2008[32]. Cette voiture une 2+2 atteindrait les 110 km/h pour une accélération de 0 à 50 km/h en 6.5 sec. et de 0 à 80 km/h en 16 sec. Une pleine recharge de la batterie durant la nuit permettrait une autonomie de conduite urbaine de 210 km[33].
  • Autre projet français, la Lumeneo Smera, citadine dévoilée au Salon de Genève 2008. Cette voiture associe les avantages de l'électricité avec un pack de batteries Lithium et deux moteurs de 20 cv chacun à une structure 2 places en ligne s'inclinant pour être très agile et passer dans les embouteillages. Autonomie annoncée 150Km grâce à un poids contenu de 400Kg. Commercialisation en cours à partir de 24 500 euros et livraisons en juin 2009[34].
  • l'Allemagne, faute de budget suffisant a repoussé son plan de développement de l'électromobilité qui devait être validé le 5 août 2009 (Il devait notamment encourager la vente de 100.000 voitures électriques hybrides par une prime d'achat de 5,000 € par voiture[35]) Le gouvernement a néanmoins lancé le 19 août 2009 un plan national de développement de l'électromobilité, et (le 24 août 2009) une action de soutien aux régions pilotes pour l'électromobilité[36].

Prospective et projets à court terme

  • Prévue pour 2010 (initialement 2009), la Zenn Motor Company[39] annonce l'arrivée de la CityZenn[40] avec une autonomie de 250 à 400 km et une vitesse maximale de 125 km/h. La CityZenn sera vendue entre 25 000 et 30 000 dollars USD. Cette voiture utilisera le supercondensateur EESU de la compagnie états-unienne EEStor qui permettra une autonomie de plus de 250 km pour 5 minutes de recharge. (Il est à noter que le développement du supercondensateur EESU est actuellement très controversé).
  • L'entreprise de construction automobile américaine General Motors commercialisera d'ici à 2010 un véhicule à moteur électrique et générateur d'appoint thermique, la Chevrolet Volt[41].
  • L'Alliance Renault-Nissan également prévoit le lancement d'une voiture entièrement propulsée à l'électricité pour 2010.
  • Un projet d'ingénierie OpenSource OScar[42] prévoit la construction d'un véhicule électrique OpenSource.
  • Des voitures électriques « intelligentes », interagissant elles-même avec un réseau électrique intelligent et alimentés par des énergies renouvelables est 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). Des interactions avec l'utilisation de l'hydrogène étant également envisagées.

Recharge et réseau de distribution

L'auto électrique demande une refonte importante du système de distribution d'énergie pour devenir une alternative viable aux véhicules à moteur à combustion.

Dans le cas des accumulateurs, des prises électriques privées (garage) ou publiques (voirie) peuvent permettre le rechargement mais le temps nécessaire est important. Une solution possible à ce problème de temps de recharge, est l'utilisation de batteries interchangeables, comme c'est déjà le cas des chariots élévateurs utilisés jour et nuit. Le changement de batterie se fait dans un temps comparable a celui d'un plein de carburant et des essais sont en cours au Japon pour un changement automatique de batteries[43]. Ce système impose une refonte de la structure des voitures et des stations-essence ou garages qui rendraient ce service. Pour une mise à disposition du public, il faut créer des normes sur les batteries et le contrôle de leur qualité. Selon la viabilité, ce système pourrait être disponible en station-service ou seulement pour des flottes importantes (services, poste, taxis) ayant leur propre point de service.

Dans le cas des piles à combustibles, il faut repenser tout le système de distribution de carburant pour inclure l'hydrogène à la station service.

Dans tout les cas, il faudra disposer d'une quantité considérable d'énergie pour remplacer les actuels carburants, avec ce que ça implique comme développement de la production (de préférence renouvelable et propre). En France par exemple, 54 millions de tonnes d'équivalent pétrole étaient utilisés pour les transports, leur remplacement par de l'électricité supposerait la livraison aux consommateurs d'au moins 200 TWh, soit presque la moitié de l'actuelle production électrique. [44]

Écologie

A l'utilisation, une voiture électrique ne produit pas de gaz polluants ni gaz à effet de serre, est peu bruyante, ne consomme pas d'énergie à l'arrêt (ce qui est important en contexte urbain).

Cependant, cela reste un objet technique source potentielle de pollutions dans le cadre de sa fabrication, 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, couteux, consommateur d'espace et facteur de fragmentation écologique, roadkill, pollution lumineuse, par les voies éclairées plus que par l'éclairage embarqué).

Spécifiquement, le véhicule électrique pose la question écologique à propos des accumulateurs (production, recyclage, et élimination), et, selon le cas, de la pile à combustible et du carburant d'icelle, ou de la production d'électricité supplémentaire.

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, 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).

Les batteries au plomb se recyclent bien.

Fin de vie et recyclage

En fin de vie, la dépollution et le recyclage pour les deux systèmes (pile à combustible et accumulateurs), n'est écologiquement pas neutre. Les composantes fonctionnelles doivent être recyclées, ce qui comporte un coût autant en énergie qu'en recyclage de matières potentiellement polluantes. Recyclage indispensable dans tous les cas dû aux matériaux utilisés pour la construction des deux systèmes : dans le cas des accumulateurs: plomb, nickel et autres métaux lourds, métaux et produits chimiques pour les piles à combustible. Les batteries s'usant vite et vieillissent fortement.


Prospective

Des voitures électriques (et bus) sans batteries (OLEV (OnLine electric vehicle) ont été testées[45] 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 cm 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 35 millions de barils, et 3 milliards d'US dollars économisés par an (au prix de 80 dollars le baril).
Les routes et surface des bâtiments proches pourraient un jour produire de l'électricité photovolaïque pour alimenter de tels systèmes.


Notes et références

  1. des systèmes de recharges "rapides", permettant d'assurer un déplacement minimal, sont cependant développés
  2. dans ce cas la puissance fournit est insuffisante pour un véhicule ordinaire : chaque m² de panneau à l'orientation idéal en Europe ne fournit qu'environ 150 kWh par an, soit 0,5 kWh par jour, de quoi faire parcourir moins de 2 km à un véhicule type citroën saxo électrique (30 kWh au 100 km), et encore en moyenne sur l'année
  3. Shacket S.R., The Complete Book of Electric Vehicles, Domus Books, Chicago, 1979
  4. Stratingh's electric cart
  5. Robert C. Post explique ainsi (dans The Page Locomotive: Federal Sponsorship of Invention in Mid-19th-Century America, « Technology and Culture », Vol. 13, No. 2, Apr., 1972, pp. 140-169) que « Davidson demonstrated an electric carriage in 1839, and such conveyances may have existed even earlier in Holland and in Italy ». Il s'appuie sur 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 15 (1839): 350, et T. C. Martin and Stephen Leidy Coles, The Story of Electricity (New York, 1922), 2: 50.
  6. Wakefield, Ernest H., 1994, History of the Electric Automobile, Society of Automotive Engineers, Inc., p.&nsp;2-3 (ISBN 1-56091-299-5)
  7. Anne-Françoise Garçon, « la voiture électrique dans La Nature, 1890-1900, approche micro-historique d'un échec technique », Cahiers François Viète, 2003, pp. 17-43, (disponible sur HAL-SHS)
  8. David A. Kirsch, The Electric Vehicle and the Burden of History, New Brunswick (NJ), Rutgers University Press, 2000
  9. Cette opposition est l'une des principales divergences structurant le champ de l'histoire des sciences et des techniques[réf. nécessaire]
  10. a  et b John B. Rae, The Electric Vehicle Company: A Monopoly that Missed Business History Review 29 (Winter 1955): 311.
  11. a  et b David A. Kirsch, Gijs P. A. Mom, Visions of Transportation : The EVC and the Transition from Service- to Product-Based Mobility, The Business History Review, Vol. 76, No. 1 (Spring, 2002), pp. 75-110
  12. Rudi Volti, 1990, Why Internal Combustion ?, American Heritage of Invention and Technology, pp. 42-47
  13. Gijs Mom, Costs, technology and culture. Propelling the early taxicab, 1900–25, The Journal of Transport History, Volume 24 Issue 2, September 2003, pp 199-221
  14. David A. Kirsch, 2000, The Electric Car and the Burden of History, Rutgers University Press. On peut consulter à cette adresse une présentation résumée du travail de thèse à l'origine de ce livre. . Ce livre a fait l'objet de plusieurs recensions élogieuses. On peut ainsi lire dans celle du British Journal for the History of Science, 35(2), 2002, que ce livre est : « an important national case studies, this well-researched and engagingly written volume certainly merits a place on the bookshelves and in the footnotes of any historian interested in putative technollogical failure. »
  15. Michael Brian Schiffer, Tamara C. Butts, et Kimberly K Grimm, 1994, Taking Charge: The Electric Automobile in America, Washington, D.C.: Smithsonian Institution Press.
  16. Frédéric Fréry, 2000, Un cas d’amnésie stratégique : l’éternelle émergence de la voiture électrique, IXème Conférence Internationale de Management Stratégique, Montpellier, 24, 25 et 26 mai 2000.
  17. Alexandre Nicolon, 1984, Le véhicule électrique, mythe ou réalité ?, Editions MSH. p. 29.
  18. « À quand la voiture électrique ? », Panorama, ORTF, émission du 26/04/1968 visualisé sur le site d'archives publiques de l'INA le 1er mai 2008. Un ingénieur interviewé vers la fin de ce reportage estime ainsi que les véhicules à pile à combustible ne seront pas commercialisés « avant 1975. »
  19. Le futur de l'automobile sera électrique, Le Monde, article publié le 25 Mars 2008 par Jean-Michel Normand.
  20. Voiture électrique, nouvelle lubie, Libération, article publié le 14 mars 2008 par Laureen Ortiz
  21. La flambée du prix de pétrole et une nouvelle génération de batteries ressuscitent cette technologie, Le Monde, article publié le 22 Janvier 2008 par Nathalie Brafman
  22. La Poste va acheter 500 électriques, sur Moteur Nature
  23. Site de CLEANOVA
  24. Site de Going Green, importateur de la REVA en Angleterre
  25. Site officiel de la « Reva Electric Car Company »
  26. Site REVA en Belgique
  27. clean-auto.com, «  EDF teste des Toyota Prius hybrides rechargeables »
  28. enerzine.com, « Les voitures 'écolos' du 40e Tokyo Motor Show »
  29. enerzine.com, « Le premier camion de 4 tonnes à motorisation électrique »
  30. enerzine.com, « Fiat lance la voiture à énergie solaire »
  31. leblogauto.com, « Cleanova : Le plein pour 2 euros »
  32. Think Geneva motor show press release
  33. Car & SUV of New Zealand
  34. Site web : Lumeneo
  35. Financial Times Deutschland 2009/07/23
  36. Communiqué de presse du BMVBS - 24/08/2009
  37. futura-sciences.com, « Blue Car, étonnante voiture électrique, est lancée sur les routes »
  38. autonews.fr, « Bolloré-Pininfarina B0 : bonus en perspective »
  39. zenncars.com
  40. « Une Zenn pour l’autoroute à l’automne 2009 », Paul-Robert Raymond, Le Soleil, 14 avril 2008
  41. « General Motors prend un virage stratégique vers les voitures « vertes » », dans Le Monde du 03-06-2008, [lire en ligne]
  42. OScar
  43. BE ADIT-Japon numéro 512 (4/09/2009) (Ambassade de France au Japon / ADIT)
  44. http://www.manicore.com/documentation/voit_elect.html
  45. Communiqué relatif à une démonstration, le 13 août 2009 de voitures sans batteries, en Corée, par l'Institut des Sciences et Technologies avançées de Corée (KAIST)

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