LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT

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1 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT INES Thierry PRIEM INES, LE 4 AVRIL 2017 CEA 10 AVRIL 2012 PAGE 1

2 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 2

3 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 3

4 LES ÉMISSIONS DE CO 2 PAR SECTEURS D ACTIVITÉ Source : AIE 2011 PAGE 4

5 LA MOBILITÉ : DES TECHNOLOGIES ET DES USAGES Type de motorisation Moteur à combustion interne Hybride électrique Hybride électrique plug in Electrique (Batterie lithium) Electrique pile à combustible Type de carburant Essence ou diesel (ou Biocarburant) Essence ou diesel (ou Biocarburant) Essence ou diesel (ou Biocarburant) + Electricité (réseau) Electricité (réseau) Hydrogène Diagramme «moyen» de mobilité (France) correspondant à km/an Plus de 90% des usagers parcourent moins de 100 km/jour. PAGE 5

6 LA MOBILITÉ : UN CHANGEMENT DE PARADIGME Changement des mentalités en cours Accès à la propriété Accès aux services Possession d UN véhicule Accès à une mobilité INTERMODALE La mobilité électrique 17 février 2017 PAGE 6

7 LA MOBILITÉ : UN CHANGEMENT DE PARADIGME Nombre de voitures possédées par ménage avant et après l adhésion à un service d autopartage Source : PAGE 7

8 LA VOITURE ÉLECTRIQUE... UNE HISTOIRE RÉCENTE? 1885? 1975? 2005? PAGE 8

9 LE VÉHICULE ÉLECTRIQUE... UNE HISTOIRE DE PLUS DE 100 ANS 15 Fiacres électriques de la LONDON ELECTRICAL CAB Company en service à Londres (1897) Station de recharge et d échange des batteries d accumulateurs de la firme Krieger (Paris-1898) En 1900, sur véhicules fabriqués aux États-Unis, étaient électriques, 936 à essence, et à vapeur. PAGE 9

10 LE VÉHICULE ÉLECTRIQUE... UNE HISTOIRE DE PLUS DE 100 ANS SANS CESSE RÉCURRENTE Europe 2016 PAGE 10

11 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 11

12 LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Véhicule thermique Véhicule hybride Véhicule hybride rechargeable Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Batterie Batterie Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel PAGE 12

13 LE VÉHICULE HYBRIDE PLUG-IN (PHEV) Exemple de la Toyota Prius Freinage régénératif : Récupération de l énergie de freinage Autonomie (100% électrique) : 20 km Borne de recharge Moteur à combustion interne et moteur électrique Batterie lithium-ion Architecture de la chaîne de propulsion de la TOYOTA Prius PAGE 13

14 LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Véhicule thermique Véhicule hybride Véhicule hybride rechargeable Véhicule batterie Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Moteur électrique Batterie Batterie Batterie Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel PAGE 14

15 VÉHICULE ÉLECTRIQUE (BEV) Exemple de la Renault Zoé Autonomie : ~ 150 km (22 kwh) ~ 300 km (41 kwh) Moteur électrique Pack X 12 Module X 16 Cellule Freinage régénératif : Récupération de l énergie de freinage Batterie lithium-ion 22 kwh/41 kwh 192 cellules PAGE 15

16 VÉHICULE ÉLECTRIQUE (BEV) Exemple de la Tesla S Autonomie : 500 km (modèle 90 D) Batterie lithium-ion 79 kwh (modèle 90 D) 7104 cellules PAGE 16

17 L INFRASTRUCTURE DE RECHARGE Différentes solutions de recharges des véhicules électriques entre 15 mn et 8 h en milieu urbain Borne de recharge AUTOLIB à Paris min. Borne de recharge CITE LIB à Grenoble PAGE 17

18 Batterie Système pile à combustible LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Véhicule thermique Véhicule hybride Véhicule hybride rechargeable Véhicule batterie Véhicule pile à combustible Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Moteur électrique Moteur thermique Moteur électrique Moteur électrique Batterie Batterie Batterie Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel Réservoir Essence/Diesel Réservoir hydrogène PAGE 18

19 VÉHICULE PILE À COMBUSTIBLE (FCEV) Principe de fonctionnement Pile à combustible Système complet intégré au véhicule PAGE 19

20 VÉHICULE PILE À COMBUSTIBLE (FCEV) Exemple de la Hyundai ix35 FCEV Autonomie : 600 km Batterie Lithiumpolymère Système pile à combustible (100 kw) 2 réservoirs d hydrogène (5,6 kg, 700 bar) PAGE 20

21 VÉHICULE PILE À COMBUSTIBLE (FCEV) Exemple de la Toyota Mirai Batterie NiMH Electronique de puissance 2 réservoirs d hydrogène (5 kg, 700 bar) Moteur électrique Autonomie : 500 km Système pile à combustible (114 kw) + convertisseur PAGE 21

22 VÉHICULE PILE À COMBUSTIBLE (FCEV) Exemple de la Clarity Fuel Cell Autonomie : 600 km Chaine de traction pile à combustible (103 kw) Batterie lithium-ion 2 réservoirs d hydrogène (1 + 5 kg, 700 bar) PAGE 22

23 L INFRASTRUCTURE DE RECHARGE STATIONS-SERVICES HYDROGÈNE Paris Metzingen (Allemagne) PAGE 23

24 L INFRASTRUCTURE DE RECHARGE STATIONS-SERVICES HYDROGÈNE PAGE 24

25 LA STRATÉGIE NATIONALE PLUS DE 40 STATIONS HYDROGÈNE ENTRE 2015 ET 2018 POUR DIFFÉRENTS TYPE DE VÉHICULES Actuellement : 130 véhicules 14 stations H2 Objectifs nationaux : : 1000 véhicules 100 stations H2 2030: véhicules 600 stations H2 Au delà de 2018: 30 territoires 100 stations de distribution 1000 véhicules PAGE 25

26 Batterie Système pile à combustible LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Véhicule batterie Véhicule batterie Prolongateur d autonomie thermique Véhicule batterie Prolongateur d autonomie H 2 Véhicule pile à combustible Moteur électrique Moteur électrique Moteur électrique Moteur électrique Batterie Batterie Batterie Moteur thermique Système pile à combustible Réservoir hydrogène Réservoir Essence/Diesel Réservoir hydrogène PAGE 26

27 VÉHICULE BATTERIE PROLONGATEUR D AUTONOMIE THERMIQUE (RE-BEV) Exemple de la BMW i3 REX Alimentation essence Alimentation électrique Moteur bicylindre de 650 cm 3 (25 kw) Réservoir d essence (9 litres) Autonomie : 170 km sans REX 340 km avec REX Batterie lithium-ion 22/33 kwh 96 cellules Moteur électrique PAGE 27

28 VÉHICULE BATTERIE PROLONGATEUR D AUTONOMIE H 2 (RE-BEV) Exemple de la HyKangoo Autonomie : 320 km Réservoir d hydrogène (1,7 kg, 350 bar) Batterie lithium-ion Système pile à combustible (5 kw) PAGE 28

29 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 29

30 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Densités d énergie massique et volumique La mobilité électrique 17 février 2017 PAGE 30

31 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Densités d énergie massique et volumique pour parcourir 500 km Diesel Hydrogène comprimé à 700 bar 6 kg H 2 = 200 kwh énergie chimique Batterie Lithium-ion 100 kwh énergie chimique Système Combustible Système Hydrogène Système Batteries L'autonomie d un véhicule électrique sera toujours inferieure à celle d un véhicule à moteur à combustion. PAGE 31

32 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Vitesse max, autonomie, temps de remplissage Vitesse Max, km/h Moteur à combustion interne Voiture électrique batterie Autonomie, km Voiture hybride rechargeable Voiture pile à combustible RE-BEV Voiture électrique avec prolongateur d autonomie Temps de remplissage, min/hr PAGE 32

33 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Impact environnemental Source : PAGE 33

34 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Impact environnemental Source : IFP PAGE 34

35 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES Coût complet de possession (TCO) des différentes technologies Source : PAGE 35

36 AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES PAGE 36

37 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 37

38 LE VÉHICULE ÉLECTRIQUE AUJOURD HUI En France En véhicules particuliers véhicules utilitaires Quelques chiffes (2016) Parc automobile français : 32 millions de véhicules Nouvelles immatriculations : 2 millions de véhicules (= 6% du parc) Véhicule hybride = 2,9% des nouvelles immatriculations Véhicule électrique = 1,1% des nouvelles immatriculations Parc véhicules électriques véhicules particuliers véhicules utilitaires PAGE 38

39 LE VÉHICULE ÉLECTRIQUE AUJOURD HUI En Europe 12,6% des ventes 2016 Parc automobile européen : 370 millions de véhicules Dont env véhicules électriques 1,1% des ventes PAGE 39

40 LE VÉHICULE ÉLECTRIQUE AUJOURD HUI Evolution du parc mondial de voitures électriques et hybrides de 2010 à Evolution du parc mondial de voitures électriques de 2009 à 2016 Dans le monde Parc automobile mondial : 1,2 milliard de véhicules Dont env véhicules électriques La mobilité électrique 17 février PAGE 40

41 VENTES DE FCEV AUX ETATS-UNIS Source : PAGE 41

42 DEMAIN UNE VOITURE POUR CHAQUE USAGE Pile à combustible Véhicules lourds Moteur à combustion interne Hybrides Batteries Arrêts/démarrage Continu Véhicules légers Ville Banlieue Interurbain Autoroute PAGE 42

43 Vente de voitures (millions) LE FUTUR DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES ET HYBRIDES Evolution du marché des véhicules légers électriques et hybrides électriques Voiture pile à combustible Voiture électrique Voiture hybride rechargeable Voiture hybride Voiture GNC/GPL Voiture diesel Voiture essence PAGE 43

44 LE FUTUR DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES ET HYBRIDES Evolution du parc de véhicules légers par type de technologie France (scénario ANCRE) ese/lettre_itese_30/files/1_lettre_itese_printemps_2017 Ec lairage_scenario_loi_de_transition_energetique_pour_la_croiss ance_verte.pdf (France, Italy, Germany, UK) PAGE 44

45 LA MOBILITE ELECTRIQUE UN MONDE EN MOUVEMENT Introduction Les différentes technologies de véhicules électriques Avantages et inconvénients des différentes technologies Le véhicule électrique aujourd'hui et demain Conclusions PAGE 45

46 POURQUOI PEU DE VOITURES ÉLECTRIQUES SUR LA ROUTE? Prix d achat véhicule encore trop élevé Premiers déploiements : flottes captives, auto partage Autonomie encore trop faible En particulier, pour le véhicule batterie lithium Infrastructure de recharge peu développée Temps de recharge trop long En particulier, pour le véhicule batterie lithium Réglementation encore trop contraignante En particulier, pour la filière hydrogène Perception d un risque «potentiellement» élevé (H 2 & Li) PAGE 46

47 DONC UN BESOIN DE RECHERCHE Augmenter les performances des composants et systèmes Augmenter les densités de puissance (PAC) et d énergie (batteries) Augmenter la durée de vie Réduire le coût des composants et systèmes Matériaux innovants, simplification des systèmes Recyclage Assurer la sécurité des systèmes embarqués Technologies «sures» pour les batteries Li Réservoirs Hydrogène à sécurité intégrée Gestion des situations accidentelles Réglementation encore trop contraignante Participation aux groupes de travail normalisation, réglementation PAGE 47

48 Merci de votre attention PAGE 48 CEA 10 AVRIL 2012 Commissariat à l énergie atomique et aux énergies alternatives Centre de Saclay Gif-sur-Yvette Cedex T. +33 (0) Etablissement public à caractère industriel et commercial R.C.S Paris B DRT LITEN Direction Scientifique

49 VÉHICULE ÉLECTRIQUE (BEV) Exemple de la Renault Zoé Autonomie : km (22 kwh) ~ 300 km (41 kwh) Moteur électrique Cellule 0.86 kg Module 16,4 kg X 16 X 12 Batterie lithium-ion 22 kwh/41 kwh 192 cellules Pack 280 kg Freinage régénératif : Récupération de l énergie de freinage 36 Ah 275 Wh/L 160 Wh/kg 202 Wh/L 131 Wh/kg 26 kwh 95 Wh/kg La mobilité électrique 17 février 2017 PAGE 49

50 Mobilité électrique et place de l'hydrogène INSTN «Énergies durables» 3 juin 2015 PAGE 50

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