Les véhicules EREV, une solution efficace dans la lutte contre le changement climatique

Le développement des véhicules hybrides rechargeables (minimum 60km d'autonomie en électrique) est une solution de mobilité écologiquement souple et efficace, qui peut avoir même un impact plus favorable pour lutter contre le réchauffement climatique que les voitures 100% électriques.

Introduction
Première démarche: vérifier l'hypothèse en comparant divers scénarios
Deux situations à comparer
Quelles sont les recherches sur le sujet?
Le prolongateur d'autonomie, une technologie réaliste
La problématique de la recharge rapide
Véhicule EREV, la notion d’acceptation, un élément déterminant
Conclusion

Abréviations:

EREV: Extended Range Electric Vehicle : Véhicule électrique à prolongateur d'autonomie
EV: Electric Vehicle : Véhicule 100% électrique
GES: Gaz à Effet de Serre

Introduction

Je suis producteur en Agriculture Biologique. Soucieux des problématiques environnementales, je livre une partie de ma production maraîchère à une AMAP avec un véhicule 100 % électrique. Le bilan de l'expérience en ce qui concerne l'utilisation a été jusque là positif malgré les quelques contraintes liées à la faible autonomie.

Nous disposons également d'une voiture essence pour certains trajets professionnels ou familiaux qui seraient compliqués avec la contrainte d'autonomie de l’électrique. En étudiant notre consommation globale d'essence, je me suis aperçu que malgré le kilomètres parcourus avec le véhicule électrique, celle-ci restait relativement élevée. J'ai recalculé donc la consommation essence de tous nos trajets mais cette fois en utilisant un véhicule hybride (EREV ou PHEV). J'ai conclu qu'avec le véhicule hybride, notre consommation en carburant aurait été moindre du fait que nous aurions pu l’utiliser, en remplaçant la voiture essence, pour effectuer plus de déplacements longs.

D'après ce constat, j'ai émis l'hypothèse que le développement des véhicules hybrides rechargeables (minimum 60km d'autonomie électrique) est une solution de mobilité écologiquement souple et efficace, qui peut avoir même un impact plus favorable pour lutter contre le réchauffement climatique que les voitures 100% électriques.

Cette hypothèse part principalement du fait que les véhicules hybrides bénéficieraient d'une meilleur acceptation par un plus grand nombre d'usagers grâce à leur souplesse d'utilisation. Cet élément peut être vraiment déterminant car si l'adoption des véhicules à faibles ou zéro émissions reste marginale, l'objectif de réduire les GES produits par les voitures sera difficile a atteindre.

L'objectif des recherches qui suivent consiste à démontrer de quelle manière les véhicules EREV représentent une vraie solution pour réduire nos émissions et lutter donc contre le réchauffement climatique.

Première démarche: vérifier l'hypothèse en comparant divers scénarios

Pour nourrir ma réflexion, j’ai analysé plusieurs scénarios basés sur les observations que j’ai pu faire des déplacements de personnes proches, famille et amis.

Deux situations à comparer:

Une première famille qu’on appellera « hybride » possédant une voiture essence et une voiture hybride rechargeable. La voiture hybride est un modèle avec une batterie de 10kw offrant 60 km d'autonomie et un prolongateur d'autonomie consommant 6.5 litres/100km, la voiture essence consomme 6litres/100km (ça c'est officiellement, en réalité c'est bien plus).

La deuxième famille qu’on appellera « électrique » qui possède aussi une voiture essence mais cette fois ils ont une voiture électrique. Le véhicule électrique a une batterie de 20kw offrant une autonomie de 130km. La voiture essence comme dans la premier cas, a une consommation de 6litres/100km.

Chaque famille effectue avec leur deux véhicules, des trajets quotidiens, des sorties le week end à la plage qui se trouve à 40km ou à la première grande agglomération à 150km, mais aussi quelques fois par an ils rendent visite à leur famille a 300km. Enfin deux fois par an ils partent en vacances ou ils font des trajets d'environ 800km.

Si les familles veulent faire un déplacement de 120km, avec la voiture électrique ils ne consommeront pas de carburant alors que la voiture hybride consommera 4 litres. En revanche, pour un trajet de 200km, la famille « électrique » ne pourra pas utiliser le véhicule électrique (faute d’autonomie suffisante), elle utilisera donc le véhicule essence et consommera 12 litres de carburant. Le même trajet fait par la famille « hybride » fera une consommation de 9 litres de carburant.

De cette façon, si la famille « hybride » fait 2 déplacements de 200km par mois elle économise 6 litres de carburant en comparaison à la famille « électrique » Cette démonstration montre que vue dans un contexte global le véhicule 100% électrique du fait de son autonomie limité n'est pas toujours la meilleure solution.

Quelles sont les recherches sur le sujet?

Pour vérifier cette hypothèse j'ai étudié le projet EVREST de l'institut IFSTTAR qui précisément développe ce sujet.
Ce document développe une analyse détaillé de l'avantage des EREV en matière de prix, de poids et d'acceptation par les usagers.

Un problème très urgent, des solutions concrètes.

Pour atteindre l'objectif de moins de 2° d'augmentation de la température moyenne de la planète, il nous faut diviser par trois nos émissions. Le transport routier représente à lui seul près de 35% des émissions de GES en France. Les véhicules électriques sont une solution mais les immatriculations n'évoluent pas suffisamment vite pour que nous puissions réduire suffisamment nos émissions.

Le projet EVREST expose ainsi la problématique suivante: Une technologie ne peut être considérée comme durable si elle ne correspond pas aux attentes des consommateurs.

Les véhicules électriques polluent aussi

Le premier élément frappant à la lecture du projet EVREST est que quelque soit le type de véhicule, électrique hybride ou conventionnel, l'utilisation du véhicule individuel est polluant. Les résultats du projet EVREST ont montré que la plupart des impacts environnementaux du cycle de vie des véhicules électriques se produisent au cours de la fabrication des véhicules, principalement lors de la production des matériaux pour les batteries Li-ion.

Même un véhicule électrique dont l’énergie et fournie par une énergie 100% renouvelable va être responsable de plusieurs dizaines de gramme de CO2 par km dû à des processus de fabrication polluants.

Il est très important de souligner que tous les efforts qui sont réalisés pour améliorer les performances écologiques des voitures ne doivent pas réduire nos efforts en faveur des modes de déplacement plus performants. Remplacer les voitures à fortes émissions, n'est qu'une des solutions au problème que nous avons devant nous. L'effort prioritaire doit être fait pour rendre le transport en commun et le vélo plus efficaces ainsi que sur les intermodalités vélo - transports en commun.

Un autre point important souligné par l'étude EVREST concerne l’électricité qui alimente le moteur car si celle-ci n'est pas d'origine renouvelable, les émissions de CO2 peuvent être égales voir supérieures (dans le cas d'une électricité en provenance de centrale à charbon par exemple). Les véhicules électriques ne sont réellement performants que s'ils sont alimentés par une énergie renouvelable. Autrement dit, développer les véhicules électriques sans développer les énergies renouvelables ne sert à rien.

Nous avons encore besoins des voitures

Malgré un maillage de transports collectifs de plus en plus développé, les véhicules individuels continueront de répondre à des besoins de mobilité et on ne peut les supprimer (en tout cas sur un bon bout de temps ). Il est donc indispensable d’accélérer leur développement pour des émissions bien plus faibles ( hybride/électrique ) Selon plusieurs études les consommateurs attendent des véhicules d'une autonomie supérieure à 300km pour adopter cette technologie. Ce qui implique une batterie de plus de 50kw, soit plus de 400kg de batterie pour un prix d'environ 14,000 euros. Ce coût élevé freine leur développement, sans parler du fait qu'une batterie aussi grande implique un impact environnemental important lors de la fabrication du véhicule.

le prolongateur d'autonomie, une technologie réaliste

Le prolongateur d'autonomie consiste à installer un moteur essence qui permet de charger la batterie. Il existe aujourd'hui plusieurs modèles qui utilisent ce concept comme par exemple la BMW i3-rex qui est parmi les véhicules électriques hybride avec lequel on peut facilement réaliser des long trajets. Des utilisateurs témoignent des trajets de plus de 800km. C'est un véhicule cher, mais ce n'est pas uniquement le fait de sa technologie, le prix est dû a la qualité de ses finitions, aux performances et aux options qu'offrent généralement les véhicules de ce constructeur. Il est tout à fait envisageable d'utiliser la même technologie avec une batterie de plus petite taille et des performances moindres pour un prix également plus réduit.
Sur le graphique on peut voir que l'essentiel des trajets que nous effectuons avec une voiture sont de moins de 80km, donc si l'on économise les émissions sur ces trajets, ce seront 80% des émissions qui seront évités.

Un concept EREV doit être conçu de manière à minimiser l'impact sur l'environnement et satisfaire les consommateurs. Cela signifie que le dimensionnement du moteur et de la batterie doit correspondre aux exigences du client en termes de caractéristiques d'utilisation d'un côté et de minimiser l'utilisation des ressources naturelles de l'autre.

Les avantages que le prolongateur d'autonomie présente réside tout d'abord dans le fait qu'il permet de réduire la taille et les coûts liés à la batterie. Pour qu'un véhicule hybride réduise réellement les émissions il faut que son autonomie en mode 100% électrique soit supérieure à 80km, ce qui implique une batterie de 15kw, soit un coût de 4000 euros pour un poids de 130kg. Le poids des prolongateurs d'autonomie actuels est autour de 100kg pour un prix de 4000 euros, nous pouvons donc diminuer le coût et le poids par deux en comparaison a un véhicule total électrique qui a une batterie de 50kw.

Les EREV peuvent diminuer la taille et le coût de la batterie et en plus assurer à l'utilisateur d'atteindre sa destination en cas de panne de batterie.

Comparer les véhicules conventionnels aux EREV

Sur ce graphique nous voyons que la plus forte réduction des impacts environnementaux ne peut être atteinte que lorsque l'énergie verte est utilisée. Les résultats mettent en évidence l'importance de l'augmentation des énergies renouvelables sur le bilan carbone de la mobilité électrique.

Comparer les véhicules EV aux EREV

Les résultats montrent que la différence d'impact entre les EV et les EREV est minime et qu'il est donc préférable d'utiliser des EREV qui seront plus facilement acceptés par les consommateurs tout en développant simultanément les énergies renouvelables plutôt que d'utiliser des EV de façon minoritaire sans développer les énergies renouvelables.

Les études de l'évaluation de l'impact environnemental des EREV dans une région métropolitaine montre une nette tendance à de fortes réductions d'émissions dans la zone centre-ville.

Les trajets plus longs effectués grâce au prolongateur d'autonomie n'ont pas un impact important sur les émissions de GES, elles représentent seulement 15% des émissions globales sur tout le cycle de fabrication et d'utilisation du véhicule. L’étude montre que le seul cas ou le véhicule EV est plus performant que le EREV est le cas d'un véhicule qui utilise sur tout son cycle de vie de l’énergie 100% renouvelable. Ce scénario est très minoritaire aujourd'hui.

Les EREV ont des impacts environnementaux plus faibles pendant la production en raison de leur batterie plus petite. Les voitures EV sont plus polluantes à la fabrication que les EREV. À l'usage, les EV sont moins polluantes uniquement si l’électricité est 100% renouvelable.

La problématique de la recharge rapide

Pour étendre l'usage des EV la solution est de disposer des points de recharge rapide qui permettront de recharger 50% de la batterie en 30mn. De tels recharges impliquent des débits de recharge de plus de 20kw. Sur une flotte de plusieurs milliers de voitures ce mode de recharge posera des problèmes au réseau électrique. Les EREV se rechargent majoritairement sur le réseau domestique en recharge lente, lors des long trajets c'est le moteur essence qui assure l’énergie supplémentaire. L'adaptabilité de ces véhicules au réseau actuel de distribution d’énergie est donc bien meilleure.

Imposition des véhicules

En matière d'imposition, les EREV devraient être traités de la même manière que les EV, même si seulement deux tiers du kilométrage peuvent être couverts en mode électrique. La notion d'acceptation des EREV ainsi que leurs avantages globaux sont des éléments qui justifient une telle politique.

Il est tout aussi important pour la transition énergétique que les conditions juridiques incitent les fournisseurs de l'énergie électrique à augmenter la part des énergies renouvelables.

Véhicule EREV, la notion d’acceptation, un élément déterminant

Une autonomie illimité grâce au réseau de distribution de combustible existant

La voiture est dans notre quotidien un objet qui nous donne un sentiment de liberté quant à la mobilité. La voiture électrique vient mettre un frein à cette possibilité de bouger sans limites et décourage l’acceptation de ce genre de véhicules par les usagers.
Une autre problématique se trouve dans le nombre insuffisant de bornes de recharge dans l’ensemble du territoire, il existe en effet de grandes zones où il est impossible de se rendre avec un véhicule électrique. Le EREV permet de réduire considérablement les émissions tout en étant accepté par les utilisateurs, du fait d'un prix plus abordable que les EV et que les possibilités de mobilité ne sont pas réduite.

Le prix d'achat

Le prix d'achat relativement élevé des EV est un autre obstacle important. La réduction des coûts d'achat semble être nécessaire pour un succès commercial des VE. Des prix plus attractifs pourraient être obtenus par l'offre d'une variété de versions EREV différentes par les constructeurs automobiles, par exemple des véhicules compacts avec des tailles de batterie optimisées et du prolongateur d'autonomie.

Conclusion

Grace à l'architecture EREV il est techniquement possible de concevoir des véhicules à bas prix tout en réduisant les émissions de GES de 70%, soit l'idéal des fameux véhicules populaires à 2l au 100km. Ces véhicules n'ont pas besoin d'une batterie à très grande capacité comme le EV, et un petit moteur de 30cc suffit pour maintenir la batterie à un niveau suffisant pour réaliser n'importe quelle distance. Devant l'urgence climatique, l'objectif des constructeurs doit être de minimiser l'utilisation des ressources naturelles. Cet objectif et possible tout en satisfaisant les besoins de mobilité des consommateurs grâce au EREV. En tant qu'utilisateur de voiture et citoyen concerné par le réchauffement climatique je souhaiterais pouvoir utiliser ce genre de véhicule, s'ils existaient bien sûr...