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Henri Trintignac

Henri Trintignac est président de A&H Conseil, cabinet spécialisé dans le conseil aux dirigeants et aux actionnaires d'équipemen- tiers automobile notamment sur les enjeux liés à la transition

énergétique et

à la mutation du marché de l'automobile. il a été auparavant directeur de la stratégie Véhicules Électriques et

Hybrides de Valeo

; il a été aussi directeur général des acti- vités Contrôle Moteur essence et Électronique de Puissance Monde pour successivement SAGeM, JCi puis Valeo ainsi que directeur général de l'activité électronique habitacle europe de SAGeM et JCi. Ayant une double formation d'ingénieur, Henri Trintignac a exercé différentes fonctions au sein de la direction R&D de Magneti Marelli puis de SAGeM. Henri Trintignac est diplômé de l'enSPM et de l'enSAM, il a aussi enseigné à l'enSPM et

à Paris Vi.

Ce chapitre est organisé

autour de deux thèmes : une comparaison rapide entre la motorisation électrique et la motorisation thermique, puis dans un deuxième temps, la généralisation de l'électrifica- tion des véhicules et sa contri-bution à l'abaissement des émissions de CO2 en automo- bile 1 . Nous ne traiterons dans 1. Par convention, par " émissions de CO 2

», on entend ici unique

ment émissions " du réservoir à la roue 216

Chimie et transports

ce chapitre que des émissions de CO 2 , dites du réservoir à la roue. 1

Motorisation

thermique vs. motorisation électrique

1.1. Comparaison entre

les moteurs (

Tableau

1

Les puissances spécifiques

sont de mêmes ordres de grandeur entre les moteurs

électriques et les moteurs

thermiques. Les rendements sont par contre assez diffé- rents. Un moteur thermique

évolue entre 0

% (quand le véhicule est à l"arrêt moteur tournant) et 35 % de ren- dement au mieux. Pour le moteur électrique, les ren- dements sont beaucoup plus

élevés, entre 60 et 92

%, voire même un peu plus.

Le coût : le potentiel d"évolu-

tion du coût est favorable au moteur électrique. Un mo- teur thermique est constitué de 200 à 250 pièces élémen-taires, toutes très techniques.

Plus de la moitié d"entre elles

sont usinées avec des tolé- rances au micron, reçoivent plusieurs traitements ther- miques. On retrouve à l"inté- rieur d"un moteur électrique environ une cinquantaine de pièces. Pour un groupe moto- propulseur thermique, 90 de la valeur est sous forme de mécanique et 10 % sous forme d"électronique. La pro- portion est inversée lorsque l"on prend un groupe moto- propulseur électrique : on estime aujourd"hui la part de l"électronique à 60 % et celle de la mécanique à 40 %. Or les perspectives de baisse des coûts sont beaucoup plus importantes et rapides en

électronique qu"en mécanique.

Ainsi il y a vingt-cinq ans, les

premiers PC " de base

», coû-

taient environ 50 000 francs (7 500
). Aujourd"hui, le PC de base (1

000 fois plus puis-

sant), coûte entre 500 et 750 soit environ dix fois moins (en monnaie courante). Dans le même temps, la 205 GTI, il y

Tableau 1

Thermique vs. électrique, quelques chiffres.

Puissance spécifique (kW/kg)1 à 1,52 à 3

Rendement

0 % à 35 %60 % à 92 % n ombre de pièces

200 à 250 50

Part mécanique/

électronique prix90/1040/60

217
Le moteur thermique comparé au moteur électrique

Enjeux et contraintes

a 25 ans, valait 60

000 francs

(9 000 fi) et sa remplaçante d"aujourd"hui, la 208 GTI, vaut 25
000 fi, soit environ trois fois plus en monnaie courante.

1.2. Comparaison des

performances en matière de stockage d'énergie

On retrouve, pour le stockage

d"énergie, des ordres de gran- deur d"écart entre l"électrique et le thermique, notamment en ce qui concerne les

éner-

gies spécifiques (Tableau 2).

Dans un kg d"essence (le die-

sel serait à peu près équi- valent), on trouve 47 300
kJ.

Pour une batterie lithium-ion

classique, l"énergie spécique est de l"ordre de 300 à 600 kJ par kg.

Mais c"est la

puissance de charge qui différencie le plus l"électrique et le thermique.

Quand on fait le plein d"un

véhicule à essence, on trans- fère 60 litres en deux minutes soit un demi litre ou 0,4 kg par seconde, ce qui correspond à une puissance de charge de presque 20

MW. La puis-

sance de charge d"une bat- terie aujourd"hui varie entre

3 et 6

kW pour une charge normale, et de 80 kW pour une charge rapide.

Par ailleurs, le

coût du conte- nant de l"énergie (le réservoir d"essence) est de moins d"une centaine d"euros. Par contre, pour une batterie qui donne une autonomie d"une centaine de kilomètres à un véhicule

électrique, à 400 fi du kWh

(le prix couramment admis aujourd"hui), on est plutôt sur 8 000 fi.

À l"inverse, le coût énergé-

tique sur la vie du véhicule (sur les 100

000 premiers

kilomètres) favorise le véhi cule électrique. Il est d"envi- ron 9 600
fi pour le véhicule thermique et de 1 500
fi, en

France aujourd"hui, pour le

véhicule électrique. À noter que la somme des coûts du contenant et de l'énergie sur la vie du véhicule sont très proches dans les deux cas.

Tableau 2

Thermique vs. électrique : le stockage d'énergie. Énergie spécifique (kJ/kg)47 300300 à 600

Puissance de charge

(kW)18 920 0,4 kg/s

3 à 80

Coût "

contenant () 1008 000

20 kW·h 400

/kW·h

Coût énergie 100

000 km ()9 600 6 l/100 km 1,6 /l 1 500

150 W·h/km 0,1

/kW·h 218

Chimie et transports

1.3. Q uelles conclusions peut-on tirer de ces comparaisons

Que ce soit en matière de per-

formances ou en matière de potentiel de coût, le moteur

électrique est un sérieux

concurrent au moteur ther- mique. Par contre, du fait du stockage d"énergie et plus particulièrement de la charge, le véhicule électrique à bat- terie n'est pas une alterna- tive au véhicule thermique.

Ceci tient à l"usage auquel

l"automobile répond ; une

étape de 600

km, suivi d"un arrêt de cinq minutes, pour ensuite repartir. Du fait de la contrainte sur la charge, cet usage n"est pas envisageable avec un véhicule électrique à batterie.

Il n"en serait pas de même

pour les véhicules exclusive- ment utilisés pour des dépla- cements courts. On estime que 25 % des véhicules neufs vendus en France ne par- courent jamais plus de 80 km.

Ils sont le deuxième véhicule

d"un foyer et disposent d"un emplacement de stationne- ment où la batterie peut être chargée. Pour cette part du marché, le véhicule électrique

à batterie est une alternative

sérieuse au véhicule ther- mique.

La commercialisation des

véhicules électriques de- mande le développement d"un nouveau modèle d"af- faires puisque, si le coût total d"usage du véhicule électrique est comparable avec celui du véhicule thermique, le prol des décaissements dans le temps est en revanche très différent. Le véhicule élec- trique est vendu neuf avec sa batterie - un investissement très coûteux -, mais que le faible coût du fonctionne- ment (coût de l"énergie) com- pense dans le temps. Certains constructeurs proposent de vendre le véhicule électrique sans sa batterie et de louer cette dernière, ramenant le profil des décaissements à celui prévalant avec le véhi- cule thermique. Ce nouveau modèle d"affaires présente en plus l"avantage pour le client de garantir les performances de la batterie pendant toute la vie du véhicule, et pour le constructeur d"entretenir un lien suivi avec son client, lien qui n"existe pas avec le véhi- cule thermique.

À la lumière des bénéces que

le constructeur peut tirer du nouveau modèle d"affaires et de la part de marché acces- sible (25 % tout de même), on comprend mieux pourquoi plusieurs constructeurs auto- mobiles développent une offre de véhicules électriques. 2

Type de motorisation

et émissions de CO 2

La réduction des émissions

de CO 2 par le transport auto- mobile est devenue un objec- tif depuis que la réalité de son effet sur le changement climatique est admise. La

Figure 1 illustre les efforts

qui ont été réalisés dans diffé- rentes régions du monde. On notera que l"Europe est plutôt vertueuse et volontaire.

La Figure 2 montre les émis-

sions de CO 2 (en grammes par kilomètre) de chacun des véhicules commercialisés au cours de l"année 2010 en

Europe. Elle met en évidence

219
Le moteur thermique comparé au moteur électrique

Enjeux et contraintes

une forte dépendance entre les émissions de CO 2 et la masse du véhicule.

Sur la

Figure 3, on a indiqué

la moyenne des émissions obtenue en pondérant les

émissions de CO

2 de chacun des véhicules par son volume de vente en 2010 : on obtient une valeur de 140,9 g de CO 2 par kilomètre parcouru. En

Europe, l"objectif - qui pour-

rait se transformer en régle- mentation contraignante - est de 95 g de CO 2

à l"horizon

2020, soit une réduction de

33
% des émissions, c"est-à- dire une réduction équiva- lente de la consommation de carburant, ce qui correspond à une amélioration de plus de 50 % du rendement. C"est donc un effort considérable qui est demandé à l"industrie automobile en un temps très réduit.

Pour y parvenir, on devra agir

sur sept leviers.

Le premier levier est la dimi-

nution de la masse des véhi- cules (Figure 4). Il s"agit aussi de mieux utiliser l"énergie fossile, donc utiliser moins de carburant pour parcourir la même distance.

Le deuxième levier, c"est

l"amélioration de l"aéro- dynamique du véhicule, le troisième la réduction des frottements et le quatrième l"amélioration du rendement du moteur thermique. Le

Figure 1

La baisse des émissions de CO

2 par les voitures dans le monde. * neDC (new european Driving

Cycle) : nouveau cycle européen

de conduite. C'est un cycle de conduite automobile conçu pour imiter de façon reproductible les conditions rencontrées sur les routes européennes.

Source

: http://www.nhtsa.gov/ staticles/rulemaking/pdf/cafe/

Oct2010_Summary_Report.pdf

2005

Points pleins et lignes : performance historique ;Points pleins et lignes pointillées : objectifs adoptés ; Points pleins et pointillé : objectifs proposés ;Points creux et lignes pointillées : objectifs à l'étude ;

60110130150170190210250260270

20052010201520202025

grammes de CO 2quotesdbs_dbs13.pdfusesText_19