La voiture du futur

[Michel Kieffer]

Citro

En fait, il nous faudrait une unique mesure de conso à une vitesse constante, et une unique mesure de conso en accélération. Pour la mesure en accélération, il faudrait noter la vitesse en début et en fin d’accélération ainsi que le temps entre les 2. De plus, ce temps doit être assez réduit, 10 secondes par exemple, pour pouvoir faire l’hypothèse que l’accélération est constante.

Pourquoi une mesure à vitesse constante et une en accélération ? Pour voir si les rendements sont proches ou franchement différents entre ces 2 utilisations. Tu imagines l’intérêt de ces résultats.

Bien entendu, ces 2 « uniques mesures » devraient être faites plusieurs fois pour faire une moyenne, c’est quand même plus juste.

Si tu mesures uniquement la conso du moteur, le calcul de rendement sera intéressant, mais il faudra en déterminer un autre en rajoutant le rendement de charge-stockage-décharge (une estimation devrait faire l’affaire).

Donc tu auras 2 énergies consommée (Eu) :
- Eu moteur seul
- Eu moteur + batteries (il s’agit dans ce cas d’énergie finale = énergie à la prise)

Ceci nous donnera 2 rendements différents complémentaires, et tous les 2 intéressants.

Pour l’énergie utile (Eu), suffit que tu me donne les données de tes mesures et les caractéristiques de ta 106 : masse, S.cx …et je redéfini la « fonction magique » pour ce cas bien précis.

Rajoutons que tes questions et difficultés sont très utiles, elles nous permettent de progresser dans la compréhension de tout ce barda ! Donc je suis à ton écoute.

…mais rien ne presse pour les mesures !

Michel

[C moa]

:arrow: Que pensez-vous de cette info: l'énergie grise pour la production des batteries lithium.
Comme il est rare de trouver des chiffres sur la question, je n'ai pas résisté à l'envie de partager cette info.

Merci Citro pour cet intéressant document.
Avant de dire ce que j'en pense, je rappelerais que je ne suis pas un anti-VE mais que comme tout bon "scientifique" j'aime à comparer des données chiffrées avant de tirer une conclusion. Ensuite, que ces conclusions me plaisent ou non, à la fine là n'est pas le problème car "c'est scientifiquement démontré".

Donc après cette lecture, je concluerais deux choses :
- Contrairement à l'image généralement véhiculé par les médias, les constructeurs et un certain nombre d'asso écolos, il est maintenant démontré que la voiture électrique est loin d'être une voiture 0 émissions. Je reviendrais toujours sur l'honnêteté intellectuelle du patron de Mitsubishi France qui avait expliqué que la production des batteries correspondait à des rejets de 41 g de CO2/100 km.
- Je trouve que toute la démonstration est bonne mais que la conclusion est "adaptée" pour aller dans le bon sens. En effet, même en considérant que les chiffres avancés (durée de vie des batteries de 400 000km et des moteurs d'1 million de km) sont bons alors qu'ils n'ont pas encore été mesurés/vérifiés sur de la grande (voire très grande) série (notamment les batteries, en général on parle de 200 000km...), je pense qu'il faut revoir quelques hypothèses. Tout d'abord, il faut savoir qu'en moyenne un Français parcourt par an entre 15 et 20 000 km donc coupons la poire en deux et prenons 17500 km/an. L'auteur de l'article considère que quelqu'un qui aura acheté une voiture électrique préfèrera remplacer le bloc batterie plutôt que de remplacer la voiture. Soit mais 800 000/17500 = 45.7 années. Vous connaissez beaucoup de personnes qui conservent leurs voitures 46 ans ?? Même les voitures d'occasion les plus vieilles et les moins chères n'ont pas 30 ans.... Et pour les bagnoles qui ont plus de 30 ans, ou bien ce sont des voitures de collections parfaitement entretenues ou bien ce sont des poubelles bruyantes, fatigantes et donc dangereuses.

Donc, je partirais du principe que la durée de vie de la voiture sera liée à celle de la batterie et non à celle du moteur électrique soit grosso merdo la durée de vie d'une voiture diesel entretenue. Donc si on considère cette hypothèse plus plausible, le résultat est le suivant : 60 + 56 = 116 GJ pour la VE et 80 GJ pour la voiture thermique. Il y aura bien évidemment de l'entretien sur les deux voitures mais je pense comme l'auteur qu'il sera beaucoup plus couteux sur une voiture thermique. Sur toute la vie de la voiture, je ne serais pas étonné que cela corresponde à la même quantité d'énergie que celle dépensée pour construire le groupe motopropulseur soit 20 GJ (dites moi si mon hypothèse est fausse). Pour la VE, disons que l'entretien représente 20 % de celle d'une thermique soit 4 GJ. Donc nous arriverons à 60 + 56 + 4 = 120 GJ pour la VE et 80 + 20 = 100 GJ pour la Voiture Thermique.
Cela fait 20 % d'écart, c'est pas si grave si durant la vie de la voiture, l'énergie utilisée pour la faire avancée est vraiment propre. Comme l'a très bien démontré Michel dans son exposé "électricité et CO2", en France c'est à peu près possible (mais il y a les déchets nucléaires), ailleurs, c'est plus compliqué et tout le problème est là.

[C moa]

Pour aller un peu plus loin...
Cela va être un peu long mais cela fait un moment que je veux faire ces calculs, c'est chose faite, ils sont très généraux et "vite faits". Probablement que Michel peut les vérifier et en faire une BD...

Comme j'ai déjà eu l'occasion de le dire, AMHA, la meilleure voie (actuelle) est l'hybride série.
Je soumets à votre sagacité les quelques éléments suivants pour étayer cette thèse.
1) Prenons comme modèle de base la voiture tout élec de Bolloré, la Bluecar. Elle transporte 300 kg de batteries avec une énergie embarquée de 30 kwh et pour une autonomie d'environ 250 km.
2) Imaginons que nous la transformions en voiture hybride série.
3) Faisons des calculs très très simple qui pourront être éventuellement afinés ultérieurement.

On pourrait réduire la taille de la batterie afin de ne rien changer au poids global et pourquoi pas y gagner un peu.
Donc réduisons la taille de la batterie de 100 kg, nous obtenons une voiture avec 200 kg de batteries, une énergie électrique embarquée de 20 kwh et une autonomie de 250*2/3 = 166 km environ.

Quel poids en carburant et en matériel devons-nous embarquer pour obtenir les 90km de différence ??
Tout d'abord, il faut évaluer un régime constant car le générateur fonctionnera de manière linéaire en fonction des besoins de recharge.

Partons des postulats suivants :
- Nous utiliserons un groupe diesel ;
- Le rendement du moteur sera optimal car à régime constant. Considérons 30 % mais il est possible de l'améliorer soit avec un pantone soit avec un peu de SP95 (cf autres posts) soit par d'autres astuces de motoristes... ;
- Si mes sources sont bonnes, la bluecar serait rechargée intégralement en 6 heures. Donc la charge devrait être de 2 heures maximum.

La puissance utile du groupe devra donc être de 10 kwh/2 heures soit entre 3 kw. Comme nous avons considéré un rendement de 30 %, il faudra un groupe d'une puissance réelle de 9 kw soit environ 12 cv. Prenons un peu de marge (20% tout de même) et disons qu'il nous faut un moteur de 15 cv.

Quel serait la consommation d'un tel dispositif ??
Il y a quelques jours, j'ai parcouru 2 x 360 km d'autoroute avec une Golf SW. J'ai bloqué le régulateur de vitesse sur 130 km/h, la route est régulière (pas de grosse côte et pas de grosse descente) donc on peut considérer qu'elle avait un régime constant. Résultat, j'ai fait du 5.2l/100 km dans les deux cas. Pas mal je trouve pour une caisse à savon d'1T4 et de 105 CV.
J'ai effectué ce voyage en 3h30 soit une vitesse réelle moyenne de 120 km/h. La golf à régime constant consomme donc 5.2 x 1.2 = 6.24l/heure.

Ici nous avons 15 cv max pour un poids de moins d'1 tonne. En faisant un simple jeu de règles de trois , on arrive à :
- une consommation de 3,74 l/heure pour une golf de 105 Cv mais de 1 tonne ;
- une consommation de 0.53 l/heure pour un moteur de 15 Cv.

Je vous accorde que ce calcul peut paraître peu orthodoxe mais je suis prêt à en débattre.

En conclusion, maintenir un autonomie de 250 km sur une bluecar en remplaçant 100 kg de batterie par un système hybride série revient à ajouter un réservoir de 2 x 0.53 l soit 1,06 l soit un peu plus de 2 kg entre le carburant, le réservoir et les tubes (il y a quasiment aussi lourd de carburant que de réservoir ).
La partie moteur ne devrait pas être trop lourde non plus. Sachant qu'un moteur 50 cc de mobylette produit entre 4 et 5 kw (globalement très peu performants), il faudrait théoriquement un moteur d'environ 100cc pour répondre au besoin soit autour de 15-20 kg.
L'alternateur ?? Je ne suis pas un spécialiste mais je vais considérer encore 15-20 kg.

Au bout du compte, on a retiré 100 kg de batteries et ajouté entre 32 et 42 kg de matériels thermiques + carburant pour garder la même autonomie.
En terme de surcout, je ne suis même pas sur qu'il y en ait car 100 kg de batteries c'est très cher.

On peut aisément augmenter la quantité de carburant pour augmenter l'autonomie. A raison de 90 km/litre, on peut très rapidement dire que ce sont des voitures qui peuvent aller bien plus loin que nos centres villes et devenir de "vrais voitures".

Nous ne sommes plus tributaire de la "qualité" de l'électricité produite par EDF et consors et avec une consommation moyenne de 1.11 litre/100 km, on peut même se dire que les biocarburants pourraient se subsituer aux carburants fossiles avec ces quantités.

J'attends avec impatience vos réactions...

[Michel Kieffer]

C moa

Précision : 1,11 litre au cent en plus de l’énergie des batteries !

Diminuer les consos dans un facteur 3 change bien entendu toute la donne, et c’est possible (cf. simulations page 27 et suivantes « énergie utile… »). Par exemple, si le véhicule est électrique, 3 x moins d’énergie utile = 3 x moins de batteries !

Après, il faut trouver la motorisation et l’énergie la mieux adaptée, et ceci dépend du parcours dominant de l’utilisateur et de l’évolution de l’offre énergie au fil du temps.
Il est clair qu’à long terme, nos véhicules seront un mix agro, électrique, électrique assistés, hybrides.

Revenons à ton calcul : le véhicule électrique assisté par du thermique.
Ayant largement analysé la voiture électrique, ne traitons que l’assistance thermique. Par rapport à un thermique classique, le rendement sur cycle Européen passe de 20% à environ à 25% voire 30% pour cause de régime plus constant et plus proche de l’optimum (hypothèse à la louche). Ce gain est partiellement reperdu lors de la production-stockage-restitution de l’électricité.
Je n’ai pas de chiffres à ce sujet, l’un d’entre nous en saurait-il plus ?

Après, c’est une histoire d’optimisation multi facteurs comme tu as très bien commencé.

Michel

[frl]

Bonjour,

Le calcul proposé par Michel est très intéressant, cependant, je relève 2 points qui désavantage grandement les véhicules électriques :
- le premier, il ne prend pas en compte l'énergie "négative utile" que restitue la décélération (pour une voiture électrique).
- le second, le cycle est en parcours plat, donc pas de perte et de restitution d'énergie du fait des montées et descentes.

Comme par hasard, ces paramètres jouent essentiellement par la masse déplacée. Dans l'idéal, une voiture électrique parfaite ne devrait consommer que l'énergie nécessaire à vaincre les forces de frottement et la résistance de l'air. Or comme on l'a démontré précédemment, l'énergie liée à la résistance des forces de frottement est faible devant celle nécessaire pour l'accélération et la montée des pentes.

Quand aux consommations moyennes d'un véhicule électrique, le site "pile au méthanol" la donne jour par jour sur plusieurs années (entre 150 et 200 wh au km), pour une consommation mixte (Lyon et banlieue) en charge avec une technologie largement dépassée.
Bolloré annonce pour sa Bluecar près de 300 Km d'autonomie avec 30 kwH embarqués (100 wh/km) et la voiture existe, on peut la commander ! A mon avis, cette autonomie n'est sûrement pas celle sur route à 130 km/h, mais là de toute façon la masse n'intervient plus au regard de la résistance aérodynamique.

Peut-être faudrait-il refaire le calcul en supposant un retour d'énergie de 50 ou 75% (donc diviser par 2 ou 4 l'énergie nécessaire aux accélérations) pour les voitures électriques de nouvelle génération.

[Lietseu]

Y as un truc qui gène, de quelle manière tenez-vous compte de l'évolution technologique ?

Faire une vrais bonne voiture électrique, avec des matériaux de qualités, coûte cher (voir la Tesla...)

Mais comment décider les décideurs à axer leurs productions sur la qualité et le futur partage des moyens de transport...personnellement, je n'en ai rien à cirer de "posséder" une voiture, par contre quand j'en ai besoin, j'aimerais en avoir une à ma disposition...

Et pour en venir aux progrès, qui vous dit qu'on ne produira pas dans 6mois, une batterie révolutionnaire qui se recharge en temps record et a une réserve de puissance 2 voire 3 x plus grandes que les sujets actuel de vos cogitations ?


si j'en crois : http://www.greenunivers.com/2009/05/bas ... lfur-6241/

Selon Sion Power, leur technologie au Li-S pourrait atteindre une densité d’énergie théorique de 2 500 wh/kg. Ce chiffre est purement théorique. En pratique, ses promoteurs indiquent réussir à obtenir une densité d’énergie de 350 wh/kg, qu’ils pensent amener à 600 wh/kg dans le futur en améliorant leur technologie.

Ce qui n'enlève , bien sûr rien aux mérites que vous avez a faire cette formidable étude...qui as le mérite d'être claire et d'exister!


Bonsoir et miaou !

[Michel Kieffer]

Frl, bien vu… reste une révolution à faire

Effectivement, le véhicule électrique récupère de l’énergie au freinage, mais il en perd un peu pour cause de surmasse batteries. Faisons le bilan :

Avec les caractéristique de notre véhicule moyen page 28 doc « énergie utile au déplacement d’une voiture » http://cocyane.chez-alice.fr/energie.html , nous obtenons :

Eua = pas de changement
Eur, delta = +0,012.200kg.0,82 = +2 MJ
Eug, delta = -16,9MJ /2 = -8,4 MJ (hypothèse 50% d’énergie récupérée lors de ralentissements)

Bilan : -6,4MJ au cent soit -14% sur le total... c’est toujours bon à prendre mais ça ne résout pas le problème !

Quant aux montées, c’est une bonne idée de redéfinir l’équation Eu page 25 avec un cycle qui intègre des montées.

A ce stade, nous pouvons rêver… à une RENAULT VESTA (4 places, 480kg et 30 cv) hybride pour les routiers, électrique pour les urbains ou pour les montagnards, électrique assisté pour les semi-urbains et une thermique pour ceux qui n’ont pas les moyens....

Voici la révolution tellement accessible qui reste à faire !

Michel

[Flytox]

Bonjour à tous

En fait, il nous faudrait une unique mesure de conso à une vitesse constante, et une unique mesure de conso en accélération. Pour la mesure en accélération, il faudrait noter la vitesse en début et en fin d’accélération ainsi que le temps entre les 2. De plus, ce temps doit être assez réduit, 10 secondes par exemple, pour pouvoir faire l’hypothèse que l’accélération est constante.

Pour la mesure de la conso à l'accélération , je pense que c'est difficilement jouable d'avoir quelque chose qui tient la route:

- Pour les basses vitesses il faut moins de 10 secondes pour changer de vitesse donc mouvement de l'accélérateur --> lecture conso bidon.
- Pour l'hypothèse de l'accélération constante si tu ne mets pas une butée sur l'accélérateur ....tu mesures la nervosité du conducteur et non pas la conso. C'est parfaitement ir-reproductible surtout en surveillant la vitesse et le chrono en même temps.
- Ton débitmètre affiche ce qu'il voit avec x secondes de retard et il faut qu'il soit conçu pour afficher des transitoires au lieu de moyenner sur x secondes etc...
- Il te faut un débitmètre Tip top , un enregistreur et corréler avec le régime moteur, vitesse etc... nous voilà lancés dans l'usine à gaz.

[C moa]

C moa

Précision : 1,11 litre au cent en plus de l’énergie des batteries !

Michel,
En fait, c'est pas tout à fait ça, dans mon exercice, l'autonomie de 250km est obtenue avec 200 kg de batteries chargées sur le réseau + 1,06 litre de carburant associée à la génération thermique.

Peut être n'ai-je pas été suffisamment clair mais l'objectif premier de la démonstration était de voir si il est plus intéressant d'avoir une "grosse" batterie plutôt qu'un système thermique pour la charge. Et on voit que finalement on peut remplacer 100 kg de batteries par entre 32 et 42 kg de thermique dont 1,06 litre seulement de carburant.

Quel est l'intérêt ?? Tout d'abord, on voit que l'on peut gagner jusqu'à 21 % du poids des batteries. Ensuite, le développement de la VE est directement liée avec le développement et surtout la production des batteries. En intégrant une petite génération thermique, on pourrait produire et livrer 30% de VE en plus. CQFD.

Maintenant si on veut un système 100 % indépendant du secteur (c'est AMHA la meilleure approche), il suffit de "gonfler" le réservoir avec 3 x 1,06 litres soit 3,18 litres on obtient l'autonomie d'origine proposé par Bolloré (250km). Pour faire un chiffre rond, on peut considérer un réservoir de 5 litres avec une autonomie de 450 km.

Tout ça sans augmenter la pression sur la production d'électricité avec tout ce que cela entraine (déchets nucléaires, développement de nouvelles centrales thermiques et/ou d'éoliennes...), sans avoir à construire de nouveaux réseaux car les stations services sont encore là. Sans avoir à inventer de nouvelles formes de fiscalités. Toutes ces actions évitées sont autant d'économie d'énergies.

Revenons à ton calcul : le véhicule électrique assisté par du thermique.
Ayant largement analysé la voiture électrique, ne traitons que l’assistance thermique. Par rapport à un thermique classique, le rendement sur cycle Européen passe de 20% à environ à 25% voire 30% pour cause de régime plus constant et plus proche de l’optimum (hypothèse à la louche).

30% de rendement c'est effectivement l'hypothèse que j'ai pris.

Ce gain est partiellement reperdu lors de la production-stockage-restitution de l’électricité.
Je n’ai pas de chiffres à ce sujet, l’un d’entre nous en saurait-il plus ?

Dans la chaine production-stockage-restitution dont tu parles, il n'y a que la première partie qui est intéressante à regarder. En effet, que le système de contrôle de charge et ses batteries puis le moteur électrique soient connectés au réseau traditionnel ou à une source d'origine thermique, cela ne change rien pour le stockage et la restitution.

Pour ce qui est de la production, dans le cadre d'une chaine moteur thermique + génératrice, la seule question qui reste en suspend c'est le rendement de la génératrice. Lorsque j'étais étudiant en électrotechnique, on considérait des rendements de 90 à 95% pour les génératrices industrielles à régime et charge constants.

En fait, j'avais déjà intégré dans mon calcul ce paramètre (sans le dire ) à travers les 20 % de marge que j'avais pris dans le dimensionnement du moteur.

Après, c’est une histoire d’optimisation multi facteurs comme tu as très bien commencé.

Effectivement et pour moi l'amélioration du système passera nécessairement par l'amélioration des batteries et des systèmes de récupération d'énergie.
En effet, l'amélioration du moteur thermique ne pourra faire gagner que quelques % maximum ; et les rendements des génératrices n'ont quasiment pas bougés depuis plusieurs décennies.

En revanche si comme cela a été dit dans un autre post, on a demain des batteries qui font 600Wh au kg. En gardant la même autonomie, on aurait une batterie pour la bluecar de seulement 50kg donc la voiture ne ferait plus que 740kg dans la configuration actuelle et 725 kg dans la formule hybride décrite ci-avant. On reprend le cercle vertueux déjà discuté.

Si en plus, le système de récupération d'énergie est plus efficace, cela nous permet de limiter la taille et donc la consommation de la génération électrique.

[citro]

C moa, voilà d'intéressantes propositions.
Ayant basculé dans le clan des utilisateurs de VE, je ne les partage pas entièrement. En ce qui nous concerne, ma femme et moi, nous arrivons à nous passer de thermique en semaine.
Aujourd'hui, ma 106 à fait 100km et celle de Mme 70km. C'était une grosse journée...

Cependant pour beaucoup, la sécurité psychologique et l'aspect pratique de l'hybridation seront les vecteurs incontournables de cette transition.
Une fois ce pas franchi, beaucoup s'apercevront qu'ils déplacent 95% du temps un groupe électrogène pour rien... Et que les batteries suffisent.

Je suis donc pour le groupe électrogène amovible.