VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE

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1 POUR DES MOBILITÉS SOCIALEMENT RESPONSABLES POINT DE VUE VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE par Stéphane Lapujoulade et Werner Nüchterlein L urbanisation avance. Les réseaux routiers des villes sont saturés. Leur congestion croissante renforce la pollution émise par le trafic automobile. Elle pèse de plus en plus sur l économie et sur le bien-être des habitants. Des politiques publiques contraignantes sont mises en place : stationnement, limitations des émissions de polluants et notamment réglementations sur la qualité de l air, restrictions de la circulation en ville, limitations de vitesse, péages urbains, primes à l achat de véhicules propres. Mais cela ne suffit pas. Tout comme un fort développement des transports collectifs ne suffirait pas en l état à désengorger les villes. Il faut agir sur l urbanisme et réinventer la place de l automobile dans la ville. Les nouveaux véhicules électriques qui arrivent nous en offrent une chance. / Les véhicules électriques arrivent Au salon automobile de Francfort de septembre 2011, les véhicules électriques présentés étaient nombreux et, pour quelques uns d entre eux, ils n étaient plus des prototypes mais bien des véhicules de série prêts à sortir des usines. Ils devraient représenter 0,2 % de la production mondiale d automobiles en Et c est dans les villes que les véhicules électriques vont d abord se déployer. Les deux principales raisons sont qu ils conviennent parfaitement aux déplacements courts pratiqués en milieu urbain et qu ils sont propres. Le véhicule électrique n est pas nouveau ; il date de la seconde moitié du XIX e siècle. L arrêt JANVIER 2012

2 2 POINT DE VUE / VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE brutal de son développement au profit des moteurs thermiques est lié à l exploitation massive des hydrocarbures. Mais l usage des énergies non renouvelables ne peut être qu une parenthèse dans l histoire. Avec la fin du pétrole et le développement des énergies renouvelables comme l éolien ou le solaire, l intérêt du véhicule électrique n est pas seulement écologique, il a aussi un avenir économique. Le Transport Public se prépare déjà à cette mutation. Les expérimentations de véhicules hybrides, puis tout électriques se multiplient. Ainsi, Veolia Transdev est présent sur une quinzaine de ces projets qui vont des tests de qualification des bus hybrides dans de nombreux réseaux, aux bus électriques à rechargement rapide aux arrêts (projets WATT à Valenciennes-France et Ecoliner à FootHill-USA ; cf. Encadré ci-dessous). De nouvelles solutions de transport collectif électrique sont ainsi testées et qualifiées avant d être proposées pour satisfaire les spécificités des territoires. En particulier, les besoins exprimés localement en termes de propreté, d autonomie et de coût trouvent des réponses nouvelles. / La nouvelle triade : véhicule + batteries + rechargement Mais avec 80 % des déplacements, l enjeu est sur les véhicules individuels. Le remplacement des véhicules à moteur thermique par des véhicules électriques ne va pas encore de soi. Trois questions principales font débat : l autonomie du véhicule, les batteries et enfin l infrastructure de rechargement. Le véhicule électrique Les véhicules électriques qui entrent aujourd hui en commercialisation sont vendus autour de 30 K, soit un prix bien plus élevé que celui des > LES AUTOBUS ÉLECTRIQUES Des autobus à moteur thermique qui équipent tous les réseaux de transport public aux systèmes électriques à caténaires, Veolia Transdev teste et propose une palette de solutions dont l autonomie et les temps de charge sont variables : Ecoliner Le système WATT (projet R&D France) permettra aux bus une charge ultra rapide par supercondensateur (20 secondes) pour une autonomie d environ 1 km. Pour palier les incidents de recharge, les bus sont équipés d une batterie conférant une autonomie d environ 30 km. Elle doit être rechargée quotidiennement au dépôt. Le véhicule transporte de 90 à 100 personnes. Les bus de Proterra Ecoliner (USA) utilisent une technologie de batterie permettant une charge ultra-rapide (2 à 3 minutes pendant que les passagers montent ou descendent du véhicule) sur une seule station de la ligne. Ils mesurent 10,5 m et transportent environ 65 personnes. Ils sont en exploitation depuis 2010 près de Los Angeles. Des bus électriques mini et midi de moins de 10 mètres transportent respectivement 22 et 50 personnes. Ces véhicules ont une autonomie de 100 à 130 km et nécessitent une recharge journalière en dépôt. Le bus hybride rechargeable, chargé quotidiennement, permet de rouler sur quelques dizaines de kilomètres en mode tout électrique. Il transporte de 90 à 100 personnes. Le bus hybride non rechargeable, ne permet généralement pas de rouler en mode tout électrique. Le moteur thermique prend ensuite le relais. Avec ce sytème, la consommation en carburant est réduite par le stockage et la réutilisation de l énergie de freinage. Il transporte de 90 à 100 personnes.

3 VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE / POINT DE VUE 3 véhicules à moteur thermique. Cette différence de prix s explique en partie par l amortissement de la R&D, les coûts de production en petites séries mais surtout par le coût encore élevé des batteries. Il faut ajouter que le marché de l occasion est inexistant, ce qui rend difficile l évaluation d un prix de revente. Pour l automobiliste, le véhicule électrique a une conduite agréable. Le temps de s habituer à quelques petites différences au niveau par exemple du couple moteur ou encore du bruit. Techniquement, l électrique n a pas de complexe à avoir en matière de vitesse. A titre d exemples, on notera d une part qu un véhicule électrique Venturi a atteint le record mondial de vitesse terrestre à 515 km/h en D autre part que Tesla, constructeur américain fondé en 2003, développe avec succès une gamme de véhicules de sport électriques. Mais dans les faits, un équilibre s impose entre vitesse et autonomie, pour limiter l équipement en batteries des véhicules. Car l autonomie semble être une réelle source d angoisse pour nombre d automobilistes pour lesquels la peur de la panne ou une modération imposée de la vitesse ou de l usage des accessoires embarqués constitueraient un frein à l adoption d un véhicule électrique. Les batteries La technologie des batteries pour véhicules électriques a progressé, dépassant les caractéristiques des batteries au plomb à forte puissance mais trop faible autonomie, puis celles des batteries au nickel. Celle-ci, développée autour de 1900 par le suédois Waldemar Jungner, a évolué jusqu à sa commercialisation en masse, dans les années 1990, sous forme de nickel métal hydrure. Elle est présente notamment sur les premières voitures hybrides Toyota Prius et Honda Civic IMA. Plus récemment, dans tous les grands pays industrialisés, la recherche s est développée, Des bus chinois du type BYD K9, embarquant des batteries de grande capacité d énergie sont en attente d homologation sur l Europe. Il s agit de bus standards qui pourraient offrir une autonomie de 250 km mais qui, en contrepartie, transporteraient moins de 60 personnes. Enfin, 6 bus électriques européens de 12 m vont être testés dans les pays nordiques, en conditions réelles d exploitation (projet e-mobilité à Helsinki, ). Leur autonomie devrait atteindre plus de 100 km pour une capacité de plus de 60 passagers. Contacts FIGURE 1. Autonomie des autobus en milieu urbain Temps de recharge Trolley bus Catenaires Bus électrique Système WATT n moteur thermique n moteur électrique 1 km Recharge ultra rapide 20 secondes Ecoliner 40 km Recharge rapide 3 à 10 minutes Bus électrique 100/130 km Recharge 6 à 8 heures Bus hybride rechargeable 400 km 30 km Recharge 3 à 4 heures Bus hybride non rechargeable Bus moteur thermique 400 km 400 km Pas de recharge : utilisation de l énergie de freinage

4 4 POINT DE VUE / VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE devenant très active et bénéficiant, notamment aux USA et en Chine, d investissements énormes pour améliorer les batteries. La technologie des batteries au lithium, d abord utilisées sur les appareils électroniques portables, a été reprise et améliorée pour l automobile. Les batteries lithium-ion sont très performantes mais chères car elles utilisent des matériaux rares (cobalt, manganèse) et les process de fabrication nécessitent des installations complexes pour garantir des batteries stables en rendement et sûres. Le Lithium est extrait des déserts salés. Son extraction doit sans doute améliorer son empreinte écologique mais il faut souligner que le lithium ne compte actuellement que pour environ un centième du prix des batteries et qu il peut être recyclé. Les travaux récents portent sur les batteries lithium-ion fer phosphate, moins performantes mais beaucoup plus sûres, moins couteuses et avec une durée de vie deux fois plus longue. Ces batteries sont présentées comme pouvant suivre 2000 cycles de rechargement, soit près de 6 ans en cas de rechargement quotidien et km avec les capacités embarquées d aujourd hui. Il y a encore peu de retours d expérience quant à l évolution de leur autonomie en fonction du nombre de cycles de recharge lente ou rapide. Les annonces de découvertes se multiplient comme celle de batteries utilisant du silicium qui seraient moins couteuses et plus performantes. La vie des batteries peut être prolongée, par exemple dans des infrastructures pour stocker l électricité solaire ou éolienne produite. Néanmoins, cette durée restera toujours limitée et le coût du recyclage des composants des batteries en fin de vie est à anticiper étant donné qu on y trouve pour le moment encore des métaux lourds. L infrastructure de rechargement Les batteries d un véhicule électrique ne se rechargent pas comme le réservoir d un véhicule à moteur thermique. Si, pour un vélo électrique, l échange de batterie est facilement réalisable, pour de plus gros véhicules cette manœuvre est plus longue et plus complexe. Des constructeurs préparent de telles solutions mais on lui préfèrera, dans les cas courants, l immobilisation du véhicule le temps de recharger ses batteries. Le temps de charge dépend alors du dispositif accessible mais, contrairement aux carburants, l'électricité est accessible partout ou presque. Une prise de courant 220 Volts 16 ampères est suffisante. Une batterie de voiture se recharge comme celle d un ordinateur portable. Le temps de charge est alors de 6 à 8 heures pour les batteries au Lithium. En cas de besoin, une recharge rapide en 1 à 2 heures et des charges partielles sont également possibles sous réserve de disposer de chargeurs adaptés et d infrastructures spécifiques. Des bornes de charge ont été conçues pour résister aux contraintes d'une installation sur la voie publique, en extérieur ou dans les parkings souterrains. Mais la recharge rapide dans des périodes de la journée où les besoins en électricité sont déjà importants n est pas souhaitable. Avec 1 million de véhicules en vue, cette option nécessiterait de piloter la charge des réseaux d électricité avec des systèmes experts permettant de lisser la demande de puissance sur les réseaux. Ces solutions, appelées Smart Grid, sont en cours de développement et de test. Des programmes de déploiement de bornes de rechargement ont été lancés associant constructeurs automobiles, distributeurs d énergie, professionnels du bâtiment, collectivités locales, gestionnaires d espaces publics et opérateurs de services. En France, dans le cadre du Grenelle de l environnement, l Etat a établi un cadre conceptuel et organisationnel pour le développement de ces infrastructures. De nombreux appels d offre sont en cours pour équiper les grandes villes françaises et européennes. Ces infrastructures sur voieries ou dans les parkings publics doivent apporter une réassurance pour recharger les voitures. Cependant, l hypothèse communément admise est que, très majoritairement, la recharge des véhicules électriques sera domestique et nocturne.

5 VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE / POINT DE VUE 5 L hybride rechargeable : solution de transition? Changer l usage de l automobile ne va pas de soi. Avec un véhicule électrique destiné à des déplacements courts, certains automobilistes craignent une réduction de leur liberté de déplacement. Les constructeurs automobiles proposent le véhicule hybride qui peut être une solution de transition, en attendant que le véhicule électrique dépasse ces sentiments négatifs et invente sa place dans la mobilité. Ce véhicule combine deux moteurs, l un électrique et l autre thermique. Le premier est alimenté par une batterie dont l autonomie permet de parcourir déjà aujourd hui quelques dizaines de kilomètres en silence et sans émission polluante. Le second prend le relais du premier dès que la batterie est faible. Ceci garantit finalement au véhicule hybride une autonomie équivalente à celle des véhicules à moteur thermique tout en lui conférant les qualités du véhicule électrique sur des trajets courts. Le véhicule hybride est déjà commercialisé par des constructeurs automobiles et notamment depuis plusieurs années par Toyota avec les modèles Prius. Ces premiers véhicules sont équipés de batteries à faible autonomie (quelques kilomètres) qui se rechargent à partir de l énergie de freinage ou de celle fournie par le moteur thermique. Comparés aux véhicules à moteur thermique, ces véhicules hybrides permettent une réduction de consommation de carburant de l ordre de 25%. Plusieurs modèles de véhicules hybrides rechargeables sont annoncés par les constructeurs pour 2012 et L autonomie accrue de leur batterie et leur faculté d être rechargée permettront aux automobilistes de s habituer à une conduite électrique. De cette manière, ils aideront sans doute à ôter les freins à l adoption massive du véhicule électrique. 1 En Suisse, Mobility CarSharing Suisse, compte clients pour 2250 véhicules (2009). Au Canada, Communauto, revendique clients pour 1100 véhicules (2010). / Un levier pour changer la ville Pour limiter la congestion et la pollution automobile, les autorités ont jusqu ici avant tout joué de contraintes en régulant le stationnement et la circulation. Le véhicule électrique propose des qualités de propreté séduisantes pour les habitants des villes. Mais il introduit également des contraintes économiques et techniques. Il est plus cher qu un véhicule à moteur thermique, ce qui constitue aujourd hui un frein à son adoption. En outre, le prix de la batterie et sa longévité incertaine modifient l économie courante d un achat de véhicule individuel. Ces contraintes peuvent dans les faits encourager des évolutions importantes dans la manière de vivre en ville et de s y déplacer. Elles peuvent même servir de point d appui à une évolution majeure des politiques de mobilité des villes qui viserait à favoriser le partage des véhicules automobiles. Changer les comportements : dépasser la possession Alors que, depuis quelques années, l auto-partage a pris une place dans l éventail des solutions de mobilité urbaine, son usage n a pas encore massivement décollé, à l exception de quelques exemples comme en Suisse ou au Canada 1. A l instar des vélos en libre-service déployés désormais dans la plupart des grandes villes, l automobile devient un objet que l on utilise pour se déplacer au quotidien sans souci de son entretien ou de sa protection. L économie est mieux maîtrisée car on ne paie que pour l usage que l on fait du véhicule, calculé sur le temps et la distance parcourue. Ce transfert du paiement pour la possession vers le paiement à l usage (pay per use) intéresse aussi les assureurs. Ces derniers considèrent également qu en conduisant moins, les automobilistes réduisent leur stress, leur fatigue et par conséquent le nombre d accidents. Cela devient plus important

6 6 POINT DE VUE / VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE pour eux encore avec le vieillissement de la population. La prochaine étape à laquelle ils se préparent est de passer d une couverture des risques liés à la conduite automobile à une couverture des risques liés à toute situation de mobilité. En assurant le cas échéant la conduite d un véhicule loué, en incitant leurs assurés à utiliser les solutions les plus sûres. Du fait de la part de la batterie dans son coût total, ce modèle du pay per use semble particulièrement adapté au véhicule électrique pour lequel quelques constructeurs automobiles souhaitent proposer des commercialisations non plus basées sur la vente mais uniquement sur la location. Réinventer l automobile de ville Même si la praticité et l économie peinent encore à convaincre les propriétaires de véhicules de passer à l auto-partage, d autres arguments s ajoutent qui, peu à peu, gagnent les esprits. Les automobiles sont largement sous-utilisées puisque chaque véhicule passe plus de 95 % 2 de sa durée de vie à l arrêt. Dans des villes où le foncier est précieux, les autorités ont intérêt à favoriser l auto-partage. De plus, dans un espace public urbain depuis longtemps annexé par la voiture, l argument de la lutte contre la pollution peut leur permettre de reprendre du terrain. Dans le même sens, le véhicule électrique incarne le projet d une ville propre et douce où l automobile trouve sa place dans une palette de solutions de mobilité qui se consomment à la carte et se paient à l usage, le projet d une ville ouverte où l espace public est donné en priorité aux véhicules que l on partage, le projet d une ville intelligente où tous les systèmes de transport contribuent à la régulation du trafic urbain et de la consommation d énergie. La Rochelle a été pionnière depuis 11 ans avec les voitures électriques Yélomobile. Il s agit d un libre-service, sans réservation préalable et sans 2 Petits enseignements sur les déplacements urbains, Sytral, 2004 retour au point de départ. Ce service a donné lieu à de nombreuses études et visites qui ont inspiré d autres collectivités, comme Paris qui a lancé en décembre 2011 le service Autolib sur le même concept. L agglomération Nice Côte d Azur a lancé Autobleue en avril Ce service rencontre déjà un grand succès auprès de la population et des entreprises, ce qui préfigure le développement dans les villes de flottes de voitures électriques partagées en libre-service (cf. Encadré page 7). / De nouveaux modèles économiques L arrivée du véhicule électrique va contribuer à rendre les villes plus agréables à vivre. Des opérateurs l anticipent en participant à des grands projets (Autolib, Autobleue) ou en investissant dans la connaissance des bonnes pratiques d exploitation, pour l évaluation et la qualification des solutions proposées par les industriels. Mais cette arrivée nécessitera aussi de nouveaux rôles et de nouveaux modèles économiques pour organiser et faciliter la mobilité. Les systèmes de rechargement rapide des véhicules électriques devraient être déployés. Ces infrastructures seront plus simples et moins dangereuses que les stations de distribution de produits de pétrole raffiné. Cependant, elles requerront quand même des investissements et des moyens d exploitation dédiés pour les sécuriser, pour fournir l assistance et d autres services aux utilisateurs ou encore pour gérer localement la charge des réseaux d électricité. Dans la logique de développement durable, le déploiement des véhicules électriques doit être appréhendé en tenant compte du coût du cycle de vie des véhicules, des batteries et des infrastructures. Cela se traduira notamment par le besoin d impliquer des opérateurs, sans doute pour des durées assez longues, sur des nouveaux services autour du recyclage des batteries. Il s agira notamment d optimiser l usage des batteries en assurant

7 VÉHICULES ÉLECTRIQUES : UNE NOUVELLE GÉNÉRATION DE MOBILITÉ PARTAGÉE / POINT DE VUE 7 > AUTOBLEUE Lancé en avril 2011, Autobleue est un service d autopartage de voitures électriques en libreservice qui fonctionne à Nice 7j/7 et 24h/24. Aujourd hui 84 véhicules électriques sont répartis dans l agglomération et mis à disposition des abonnés sur 28 stations. D ici 2012, ce seront 210 véhicules sur 70 stations. Chaque station est équipée de 5 bornes de recharge dont 2 sont réservées à la recharge des véhicules électriques privés. Les voitures sont empruntables sur réservation ou en libreservice mais doivent être restituées sur leur station de départ. Le service Autobleue, opéré par Veolia Transdev en association avec une filiale d EDF a été récompensé aux Trophées des Villes Electromobiles Autobleue est déjà un succès commercial qui bénéficie à l ensemble de la population : en 7 mois, les véhicules électriques ont permis à 1600 clients de parcourir km avec des courses moyennes de 35 km. En réduisant la présence de l automobile dans la ville on estime qu une voiture en autopartage remplace de 4 à 8 véhicules privés et en offrant une véritable synergie entre tous les modes de déplacement doux, Autobleue est parfaitement en ligne avec les objectifs d écologie urbaine de Nice, désignée ville verte de la Méditerranée. Le lancement de Autobleue s inscrit dans cette continuité puisqu il s agit à la fois de réduire le parc automobile en ville et ses effets négatifs sur l environnement. leur réutilisation dans des infrastructures fixes et de gérer le recyclage de leurs composants. Les systèmes d auto-partage vont pouvoir se développer dans une nouvelle dynamique, pour être plus accessibles, plus faciles d usage et intégrés dans la gestion d énergie de systèmes urbains ou de parcs d entreprises qui se développent autour des bâtiments à énergie positive. Mais ils doivent avant tout s articuler avec des offres de services de mobilité urbaine diversifiées et coordonnées, notamment pour répondre aux besoins spontanés et diffus que les services de transport régulier ne peuvent seuls couvrir de manière performante. Ces nouveaux besoins portent sur des services liés à la mobilité et s ancrent sur des territoires. Les opérateurs de mobilité, tels que Veolia Transdev, sont sans aucun doute les mieux placés pour y répondre. En allant à l encontre de la traditionnelle opposition entre transport collectif et véhicule individuel, Veolia Transdev est présent sur toutes les solutions de mobilité partagée et de transport à la demande et se prépare, depuis plusieurs années, à répondre aux challenges que représente l arrivée du véhicule électrique. Il accompagne déjà les collectivités publiques, les administrations et les acteurs privés dans leurs projets, en partageant son expérience et ses savoir-faire. Avec la voiture électrique, il invente de nouveaux modèles économiques et propose de nouvelles solutions originales pour réduire le nombre des voitures dans les villes. n Contact

8 POUR ALLER PLUS LOIN Accenture, Étude sur les véhicules électriques, réalisée dans 13 pays auprès de personnes, mai 2011 ADEME, «Les transports électriques en France : un développement nécessaire sous contrainte», La Lettre de l ADEME et vous, Stratégie & études, n 21, juillet 2009 Centre d Analyse Stratégique, La voiture de demain : carburants et électricité, Rapport de la mission présidée par Jean Syrota, Rapport et Documents, n 37, juin 2011 «Ce qu attendent les consommateurs du véhicule électrique», La Tribune, 25 mai 2011 SYTRAL, Petits enseignements sur les déplacements urbains, PDV du Grand Lyon, 2004 AUTEURS Stéphane Lapujoulade est Directeur de l Innovation et du Développement Durable du Groupe Veolia Transdev. Ingénieur de formation, il s intéresse à l impact des nouvelles technologies, mais c est surtout l innovation de l offre de service qui le passionne et, notamment, les questions des évolutions comportementales et de l émergence de nouveaux modèles économiques. Janvier Réalisation : Sambou-Dubois - Photos : page 1 Leander Baerenz/Westend61, page 3 Werner Nüchterlein Werner Nüchterlein est chef de projet international chez Veolia Environnement Recherche et Innovation (VERI) et au sein de la Direction Innovation et Développement Durable du Groupe Veolia Transdev. Il est le référent sur les programmes concernant l énergie et la e-mobilité et est également coordinateur du réseau d expertise du Groupe en la matière. Diplômé en Économie et doté d une forte expérience en matière de transports collectifs, il est convaincu que l innovation apporte de nouvelles possibilités de développement dans ce secteur. Il est passionné par la e-mobilité qu il considère comme l une des avancées majeures du métier d opérateur de mobilité, source de nouvelles opportunités. COMITÉ DE RÉDACTION Marie-Catherine Beaudoux Directrice du Mobility LAB, Direction Innovation et Développement Durable. Sandrine De-Boras Mobility LAB, Direction Innovation et Développement Durable. Hugues Deleu Mobility LAB, Direction Innovation et Développement Durable. POUR DES MOBILITÉS SOCIALEMENT RESPONSABLES Le Mobility LAB observe et analyse les tendances liées à la mobilité sur un grand nombre de pays. Point de rencontre et d échange entre recherche et expériences du terrain, il enrichit sa vision des attentes des citoyens et des collectivités pour définir de nouvelles réponses à leur apporter. Contact : Marie-Catherine Beaudoux (+33) / Mobility LAB, Direction Innovation et Développement Durable 9, rue Maurice Mallet Issy-Les-Moulineaux Cedex

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