La voiture du futur

[Michel Kieffer]

Le véhicule électrique, notamment sa déclinaison Chinoise

Quant aux émissions de CO2 de l’électricité, il-y-a un problème de fond : plus la demande augmente, plus le Joule électrique émet de CO2 ! (cf. page 23 de la BD « électricité et CO2 » http://cocyane.chez-alice.fr/energie.html). En clair, si l’on veut que le Joule électrique soit moins émetteur de CO2, il ne faudrait surtout pas électrifier le parc*. Et c’est là qu’est le problème : un parc de voitures électrique ferait tellement monter la demande d’énergie que le charbon « coulerait à flot » dans nos centrale thermique (et encore plus le charbon Chinois…). Nous aurons réussi, sous couvert de bons sentiments « électriques », à réinjecter dans l’atmosphère une bonne partie du CO2 accumulé pendant des centaines de millions d’années (y-a-d’la réserve surtout en Chine) à une époque où la vie n’existait pas pour cette raison.

Résumons, la voiture électrique Chinoise sera avant tout nourrie avec du charbon ! CQFD

Michel

* Cette problématique disparaît toutefois à très long terme faute de carburants fossiles.

PS Elec : merci pour tes chiffres, j’en tiendrai compte en complément de la démonstration « Citro »

[Elec]

Le mix électrique chinois est fortement charbon (70% de la production électrique). Mais:

- La part des renouvelables augmente en Chine - "La Chine souhaite porter la part des énergies renouvelables dans la consommation énergétique globale de 7% à 15% en 2020." *

- Les technologies de séquestration du CO2 permettent de diminuer les émissions de CO2 par kWh électrique produit.
- la pollution des voitures thermiques est un problème sanitaire grave dans les grandes villes chinoises (la pollution charbon est aussi un problème, mais plus facilement solutionnable).
- le rendement électrique de la filière électrique 100% fossile est supérieur à celui de la filière carburant liquide , quel que soit le carburant
- l'utilisation de charbon liquéfié (le charbon est abondant en Chine et l'Afrique du sud a déjà recours au charbon liquéfié) et de pétrole non conventionnel (schistes bitumineux etc.) comme carburant liquide en remplacement du pétrole conventionnel n'est pas souhaitable mais c'est ce qui va se passer si on électrifie pas le parc automobile.

Le plus grand centre de charbon liquéfié en Asie - La Région autonome hui du Ningxia, en Chine du nord-ouest, va investir plus de 100 milliards de yuans ( 12,9 milliards de dollars) pour construire la plus grande base de charbon liquéfié, selon la commission régionale pour le développement et la réforme (...)
http://www.enerzine.com/41/2135+Le-plus ... %20!+.html

Dans ce contexte, il me semble plus qu'urgent d'électrifier le parc automobile chinois.

[Michel Kieffer]

Mise à jour « Analyse 106 électrique » sur base des dernières données « Citro »

Energie embarquée (donnée Citro) : 43,2 MJ
Avec 260 kg de batteries, nous obtenons 43,2MJ/260kg = 0,166MJ/kg = 46,15Wh/kg (nous sommes loin d’une batterie lithium qui affiche jusqu’à 150 Wh/kg)

Consommation au cent (donnée Citro) : 200 Wh/km = 0,72 MJ/km = 72 MJ au cent

Autonomie (donnée Citro) : 75 km sur une charge.

Vérification de cohérence : 75 km x 0,72 MJ/km = 54 MJ : cette valeur est supérieure à la capacité de la batterie (43,2 MJ). Cause : soit le conso est surévaluée, soit la capacité des batteries est sous évaluée. Citro, peux tu confirmer l’une de ces hypothèses ?

Energie utile au cent : rendement batteries + charge… = 0,8 (hypothèse MK) ; rendement moteur de la 106 = 0,85 (donnée Citro)
Ceci nous donne un rendement global de 0,8x0,85 = 0,68
Et nous en déduisons l’énergie utile au déplacement = 72MJx0,68 = 49 MJ

Energie utile au véhicule équivalent avec un moteur diesel, il s’agit d’intégrer l’influence de la surmasse des 260 kg de batteries :
Hypothèses : la 106 électrique perd 100 kg (delta moteur élec / diesel) de moteur mais prend 260 kg de batterie = + 160 kg. A raison de +0,5 l au cent par 100kg, ceci nous fait une consommation de 0,8 litre au cent en moins pour la 106 fossile. Sur une base de consommation de 6 litres au cent pour un usage équivalent, notre 106 fossile consomme 12% d’énergie utile en moins. C'est-à-dire que l’énergie utile à la 106 fossile équivalente = 49 MJ -12% = 43 MJ

Quel est le rendement du véhicule équivalent avec un moteur diesel (surmasse de batteries comprise) :
(Energie utile (MJ) 106 fossile) / rendement moteur thermique (inconnue) = énergie fossile au cent (MJ) 
Rendement moteur thermique (inconnue) = Energie utile (MJ) / énergie fossile au cent (MJ) 
Hypothèse, pour un usage ville (donnée Citro) : la 106 diesel consomme 6 litres au cent, ce qui nous donne :
Rendement moteur thermique (inconnue) = 43 MJ / 6 litres x 0,85 (densité) x 43 MJ = 0,196 soit un rendement de 20% !

Ce chiffre est à recouper avec le rendement usage urbain de 26% calculé pages 5-6 de la BD voiture électrique et CO2 http://cocyane.chez-alice.fr/energie.html

Conclusion : Elec affiche un rendement de 23% en usage urbain. Compte-tenu de la référence 106 diesel qui est un véhicule d’ancienne génération, je vous suggère de prendre pour rendement urbain la valeur d’Elec, soit 23%. Le ratio rendement ville/route = 1,3 suivant mon calcul et suivant les données d’Elec (les faits, rien que les faits… hm). Donc je prends pour mes BD un rendement route de 23x1,3 = 30% !

Je mets à jour mes BD comme ceci.

Et un grand merci à Citro qui a fait don de sa 106 et de sa femme (en tant que chauffeur, hm) à la science expérimentale (j’en rajoute un peu, mais le cœur y est !)

Et un grand merci à Elec pour son insistance quant au rendement… mais un VHLBP apporterait bien plus qu’un véhicule électrique sur une base actuelle (CQFD).

L’erreur est humaine, à vos calculettes… Je vérifie demain matin et met à jour si nécessaire.

Michel Kieffer

PS : ce raisonnement n’est pas transposable aux avions légers tout simplement parce qu’il n’y a pas de terrain tous les 70 km ! …qui plus est, la réglementation aero impose 45 minutes de réserves, ce qui fait que l’avion électrique est en infraction avant même d’avoir décollé !

[Elec]

Et un grand merci à Elec pour son insistance quant au rendement… mais un VHLBP apporterait bien plus qu’un véhicule électrique sur une base actuelle (CQFD).

Conclusions:

1 - Tous les progrès au niveau poids de la carrosserie, du châssis et de l'aérodynamisme etc. sont applicables au niveau de la voiture thermique mais aussi au niveau de la voiture électrique. Une approche qui consisterait à prendre en compte ces progrès uniquement pour la voiture thermique ne serait pas intellectuellement honnête.

2 - Rendement du puits à la roue: le rendement énergétique de la filière électrique (même avec un mix 100% fossile) est meilleur que celui de la filière carburant liquide et ceci quel que soit le carburant liquide considéré.

3 - Le rendement de la pompe (ou de la prise) à la roue est 4 fois supérieur avec l'électrique qu'avec le thermique. L'électricité pouvant être produite avec des sources renouvelables (solaire, éolien etc.), le bilan de la voiture électrique a le potentiel pour être vraiment bien meilleur que celui de la voiture thermique. Pour alimenter en électicité le parc automobile allemand 100% convertit à l'électrique, il faut fournir 80 TWh (Source: Fraunhofer institute). Le potentiel éolien de la Baltique seule est de 2600 TWh.

4 - Les voitures thermiques fonctionnent avec des carburants non durables: pétrole conventionnel (qui va s'épuiser), pétrole non conventionnel (exploitation désastreuse sur le plan envirronnemental) ou charbon liquéfié. Enfin, le bilan global des agro-biocarburants est désastreux et l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique (biomasse) est très faible(inférieure à 0,5%). PHOTO

5 - La valorisation des déchets est une piste intéressante, mais le volume des déchets est d'une part trop faible (si l'intégralité des déchets étaient valorisés en France, on obtiendrait 3 Mtep; la consommation de pétrole, rien que dans les transport, est de 50 Mtep en France), et d'autre part la meilleur facon de les valoriser est de passer par la cogénération: chaleur + électricité.

France:



6 - Intermodalité - Il n'y a aucun antagonisme entre développement de la voiture électrique et le développement des transports en commun électriques.

[RIAZ]

Merci Michel,

De nombreuses références très fiables sont disponibles à ce sujet.

The EU‑25 average CO2 intensity of electricity (and heat) production in 2004 stood at 370 gCO2/kWh

Référence: Agence Internationale de l'Energie
CO2 Emissions from Fuel Combustion 1971‑2004 (IEA, 2006 edition)

L'AIE est tout sauf une référence fiable, surtout dans le domaine de l'énergie !
Facile de trouver des projections où l'AIE est complètement à coté de la plaque.
L'AIE parle pour les puissants de l'énergie qu'ils soient compagnies ou états pétroliers

[Maximus Leo]

Riaz,

Lexus fait bien des hybrides de 272 cv 4x4 de 2 tonnes ! …tout en rajoutant dans leur doc commerciale : « …est plus respectueuse de l’homme et de son environnement… ». Sans commentaires…

Lexus a tout à fait raison. Si on compare à des véhicules équivalents, la consommation est réduite de moitié et les rejets d'oxydes d'azote et de particules sont très faibles, mais c'est sûrement plus polluant qu'une voiture à pédales.

[Maximus Leo]

Un document récent du CEA sur la pile à combustible :
http://www.afh2.org/uploads/actualite/0 ... cchese.pdf

[RIAZ]

- Les technologies de séquestration du CO2 permettent de diminuer les émissions de CO2 par kWh électrique produit.

La séquestration du CO2 est le comble de l'irresponsabilité.

Comme bombes à retardement pour les générations futures qui devront les gérer, c'est encore mieux que les déchets nucléaires.

Mais avec un léger effort supplémentaire, Elec va nous expliquer que c'est pour le bien de la planète et qu'il y a un super business model.

Vive le green business !

[citro]

Mise à jour « Analyse 106 électrique » sur base des dernières données « Citro »

Energie embarquée (donnée Citro) : 43,2 MJ
Avec 260 kg de batteries, nous obtenons 43,2MJ/260kg = 0,166MJ/kg = 46,15Wh/kg (nous sommes loin d’une batterie lithium qui affiche jusqu’à 150 Wh/kg)

Consommation au cent (donnée Citro) : 200 Wh/km = 0,72 MJ/km = 72 MJ au cent

Autonomie (donnée Citro) : 75 km sur une charge.

Vérification de cohérence : 75 km x 0,72 MJ/km = 54 MJ : cette valeur est supérieure à la capacité de la batterie (43,2 MJ). Cause : soit le conso est surévaluée, soit la capacité des batteries est sous évaluée. Citro, peux tu confirmer l’une de ces hypothèses ?

Bien sûr:
1/ La consommation électrique pour la charge est supérieure à la capacité des batteries pour plusieurs raisons;
- a/ Le rendement du chargeur n'est pas de 100%
- b/ Il y a des pertes chimiques lors de la charge, (pertes de conversion électricité --> chimie).
- c/ Il y a diverses pertes annexes : refroidissement par eau des batteries, surcharge en fin de charge pour égaliser la tension des modules... diminution de capacité par temps froid...

2/ En effet, il semble bien que les modules STM5-100 de la 106 (et autre VE Français) soit capable de délivrer plus que 100Ah Bien que j'aie un peu de mal à interpréter leur fiche technique... A part la densité spécifique qui est bien annoncée à 55Wh/kg à C/3...

C'était donc sur ce différentiel énergie fournie/énergie stockée qu'il faut calculer le rendement ou les pertes cumulées de la chaîne cinématique, électrique et chimique...

Energie utile au cent : rendement batteries + charge… = 0,8 (hypothèse MK) ; rendement moteur de la 106 = 0,85 (donnée Citro)
Ceci nous donne un rendement global de 0,8x0,85 = 0,68
Et nous en déduisons l’énergie utile au déplacement = 72MJx0,68 = 49 MJ
...
Et un grand merci à Elec pour son insistance quant au rendement… mais un VHLBP apporterait bien plus qu’un véhicule électrique sur une base actuelle (CQFD).

L’erreur est humaine, à vos calculettes… Je vérifie demain matin et met à jour si nécessaire.

Michel Kieffer

En ce qui me concerne, je trouve assez réaliste les rendements thermiques inférieurs à 20%...
Par ailleurs, je pense qu'un "VHLBP" à traction électrique (moteurs-roues) alimentés par un générateur thermique et un stockage tampon (super capacités ou batteries pour assurer une récupération des pertes plus qu'une autonomie électrique notable) serait plus efficient (un peu plus cher mais plus fiable) qu'une chaine mécanique classique que l'on refuse de débarasser de ses tares le plus importantes.
Ce faisant je ne parle pas des tares annexes liées à l'architecture "classique" que sont les freins hydrauliques assistés à dépression, les directions à assistance hydraulique...

[RIAZ]

2 - Rendement du puits à la roue: le rendement énergétique de la filière électrique (même avec un mix 100% fossile) est meilleur que celui de la filière carburant liquide et ceci quel que soit le carburant liquide considéré.

Ceci ressemble beaucoup à une affirmation sans preuve. Prendre le rendement du moteur thermique qui arrange la démonstration, enlève à cette dernière beaucoup de son poids.

Il faudrait prendre des bases de comparaison qui ont un sens pour un futur qui ne sera pas 100 % bagnoles et où ces dernières seront utilisées dans de bonnes conditions de rendement. Avec des motorisations thermiques classiques elles feront mieux pour beaucoup moins cher ....

Parce que l'argent aussi c'est rare ....