Panorama des nouveaux véhicules (VP et VU) et enjeux de l infrastructure urbaine des VE (J. ADNOT, ENSMP)

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1 Panorama des nouveaux véhicules (VP et VU) et enjeux de l infrastructure urbaine des VE (J. ADNOT, ENSMP)

2 Plan de l exposé La diversification des motorisations conventionnelles Les bases techniques et économiques du VE La recharge vue du réseau électrique Interactions VE avec Logistique urbaine Recharge VE dispersée ou concession spécifique? Bilan environnemental : boite à outil des calculs à effectuer Conclusion : Liste de points clefs

3 La diversification des motorisations conventionnelles Cycles réels et normalisés Biocarburants GPL. GNV

4 Cycles réels et normalisés d usage Puissance et vitesse t

5

6

7 Bioethanol

8 Biodiesel

9 Gaz Naturel Véhicule

10 G.P.L.: Gaz de Pétrole Liquéfié Mélange butane/propane liquéfié Stockage liquide faible pression (8-10 atm) Les ventes de véhicules GPL : véhicules en La part de marché du GPL est de 1% des véhicules neufs en Produit Fiscalité en /GJ Super sans plomb (1) 18,95 Gazole (1) 12,12 Fioul domestique 1,60 Emulsion d eau dans le gazole (carburant) 9,18 GPL-c 2,35 GNV 0,00

11 Où vont les motorisations conventionnelles? Flottes : 50 à 100% au dessus des cycles Biocarburants : E10, E85, bilan environnemental, directives. GPL : produit pétrolier, défiscalisation depuis longtemps, et finalement stagnation. GNV : pénétration dans flottes avec compression centralisée, peu en décentralisé Défiscalisation sans rapport avec le CO2 Dual fuel; taxis de Rio : triple!!

12 Les bases techniques et économiques du VE Batteries Acteurs connus Acteurs inconnus Segmentation des usages Hybridation Description de la charge Offre de stations de recharge Comptage non défini VHR = VE en pratique? prix de l assurance!

13 Batteries 1

14 Batteries 2

15 Acteurs connus : constructeurs (différenciation), gouvernements, (indépendance), collectivités (propreté).

16 Des acteurs peu connus en infrastructure Fabricants : peu de survivants, entrée des grands GE, Schneider, installation? Gestion?

17 Segmentation de la mobilité VP en propriété VP en semi location (batterie) VP en location LT flottes, taxis, location CT, ou très CT utilitaires.

18 20/25 kwh ; Description de la charge 6 à 10 heures à 3 kw (gestion intelligente de la puissance : décroissante) ; En pratique plus court : liberté de gestion ; Charge rapide : 400 V, 32 à 63 A, 30 à 60 minutes ;

19 Hybridation Hybride vrai (2 sources) Hybride léger (interne) Couple couple nominal vitesse nominale Vitesse

20 Les procédures de charge vues Charge lente ; Charge rapide ; par le réseau (G2V) VHR (hybridation vraie) : recharge non critique pour l usager ; Sinon réassurance ; parking, supermarché, bord de rue, etc. indispensables et captives.

21 Normes régionales par blocs de pays Standard compliance (SAE J1172 in US, CHAdeMO/JARI) SAE Charging Levels: Level 1: 1-2 kw, 110V (single phase) Level 2: 7-19 kw, 220V (single phase) Level 3: kw, 480V (three phase)

22 Integration progressive des equipements dans les VE

23 Comptage discernant les usages? Nouveau besoin de comptage, plus détaillé Compteur électronique en électricité Compteur intelligent «linky» en électricité

24 Comptage externe plus difficile que prévu Comptage très dispersé, Identification des personnes Facturation qui peut être exorbitante surcharge de prix et fiscalité Expérimentation PT VHR = VE en pratique? prix de l assurance!

25 La recharge vue du réseau électrique kwh/km Entre 0,2 et 0,3kWh/km pourquoi? Où? Chez soi? Ailleurs? La courbe de charge Investissements?

26 La consommation varie entre 0,2 et 0,3 kwh/km Pertes de réseau Auxiliaires Cycles réels Objectif 0,15 avec récupération du freinage

27 Commençons par un conte de fées Charge lente ; Electricité de nuit; (le paradigme G2V) Location batterie : 45 à 90 euros par mois, prix du véhicule inchangé Combien de km pour rendre le VE rentable?

28 TARIF REGULE d Electricité Puissance souscrite (kva) Réglage disjoncteur (A) Abonnement annuel TTC (euros) Heures Pleines TTC pour 1 kwh (euros) Heures Creuses TTC pour 1 kwh (euros) ,27 0,1275 0, ,74 0,1275 0, ,60 0,1275 0, ,87 0,1275 0, ,85 0,1275 0, ,78 0,1275 0, ,25 0,1275 0, ,21 0,1275 0,0864

29 Nombreuses études d infrastructures à faire La rue, le supermarché Le parking en concession Combien de particuliers ont un garage avec prise? Combien de salariés ont un parking avec prise?

30 La courbe de charge Charge rapide génératrice de pointe

31 La courbe de charge Placement de 6 heures très difficile ; Injection et prélèvement V2G ; Un régulateur central doit connaître l état de touts les batteries du pays? Introduction d un aléa supplémentaire dans le réseau.

32 Un autre modèle, adapté à la Logistique Urbaine aux Taxis et aux petits pays Echange de batterie par robot ; avec 19 stations «Better place» le Danemark se déclare en «autonomie illimitée» Ce qui renvoie le problème sur la station d échange dite «Quick drop» ; Combien de km pour rentabiliser le forfait tout compris illimité de «Better place» à 399 euros (si km limités forfaits entre 199 et 249)

33 Interactions VE avec Logistique urbaine Quels véhicules? Opérateurs et ordonnateurs Externalisation du véhicule par les logisticiens?

34 Etude des offres thèse Honig

35 Les quatre concept cars de Renault

36 Les quatre concept cars de Renault

37 Quels nouveaux véhicules utilitaires? «Le Maxity Electrique,développé par RENAULT TRUCKS est un véhicule «zéro émission» et «zéro nuisance sonore», doté d une vitesse de pointe de 90 km/h. Sa charge utile peut atteindre 2 tonnes et un permis B suffit pour le conduire. La capacité de sa batterie, l optimisation de son moteur électrique et la récupération de l énergie du freinage, lui confèrent une autonomie de près de 100 km. En 2010, dix à trente véhicules d avant série devraient être mis en circulation, en France, par des clients pilotes. La commercialisation est annoncée pour 2011.»

38 Influence des modes de gestion des VP sur la logistique Ordonnateurs type STIF? Connections RATP SNCF? Groupage des flottes? Opérateurs de parking (Vinci+Leclerc!) Externalisation du véhicule ou de sa recharge par les logisticiens vers un opérateur autre ayant déjà percé?

39 Recharge VE dispersée ou concession spécifique? Ecosystème à construire Paradigmes courant Simulation dans le temps et l espace pour les entreprises de réseaux; prix à venir Production distribuée? Un système informatique généralisé? Plutôt une concession qui rapporte! Cf Londres Retour sur les modèles GPL et GNV

40 Ecosystème (Alison Peters & Paul Nelson) Smart-Grid Home-base Platform: energy orchestration via end-user preferences & data collection/analysis Power Flow Information Flow Vehicle Travel Distributed Power Generation/Storag e: CHP Solar Wind Homebase Utilities (power grid) End-User Billing/Net work Host IT/POS/CS/ Mktg Networked EVSE PEV PEV Fuel Stops stationary energy loads/appliances mobile energy load/storage/ appliance 40

41 Le paradigme du parking photovoltaïque (hyper, bureaux ) Grande surface disponible ; Ombre utile ; Facilite le retour ; Incite même à chalander ; Que faire en hiver? Que faire de l excédent? Pas de tarif de rachat PV En fait : recharge interrompue (Leclerc/Renault).

42 Un réseau spécifique? Soit pour fiscalité soit pour ENR? Une voiture électrique alimentée par le mix énergétique français produit aujourd hui entre 15 et 20 g de CO2 au km*wtw. Au niveau européen, ce bilan passe à g/km, et au niveau mondial à g/km. Une des pistes étudiées pour améliorer l impact environnemental des véhicules électriques est le recours aux énergies renouvelables solaire pour la recharge des véhicules électriques. En France, l Institut National de l Energie Solaire (INES) et Toyota, avec le soutien de l ADEME, ont inauguré une station solaire pour véhicules hybrides rechargeables (VHR) située près de Chambéry.

43 Le paradigme de l excédent nocturne Pointe journalière, creux nocturne ; Mais qu est ce qu on arrête la nuit? 63,3 GW nucléaires ; 25,4 GW hydro ; 24,1 GW thermiques? Marge de flexibilité ; 4 heures sur 8 heures? (attente, incertitude) Vagues de froid limitant beaucoup la capacité de recharge nocturne ; Effacer son chauffage ou son eau chaude à la pointe journalière?

44 Electricité sans CO 2 en marginal? Puissance moyenne non carbonée disponible, faible ; 4 GW (1 M véhicules) en annuel ; Signal de rechange variable dans le temps et dans l espace ;

45 Zéro disponibilité en hiver ; A fortiori vague de froid : importation d électricité carbonée ; Récréer de la disponibilité : éolien, nucléaire, isolation des bâtiments, pompes à chaleur, etc? Payer pour l effacement des VE? force HR. Electricité sans CO2 en saisonnier?

46 Le paradigme le plus récent : la capacité V2G Si ces reventes au réseau ont un sens, c est à la pointe (temps limité) et elles augmentent les transits sur le réseau (sauf si gérées localement) ; Qui veut vider son réservoir sans savoir si il aura besoin de son véhicule? Un contrat d injection et un contrat de fourniture? ou agrégation par le fournisseur? Avantage au leasing Reste le V2H : l effacement

47 Simulation dans le temps et l espace pour les entreprises de réseaux Électricité: RTE et ERDF Mission : exploiter, entretenir, développer le réseau; Assurer la continuité et la qualité du service public; Permettre un accès équitable de tous les utilisateurs au réseau; La distribution est assurée en partie par le réseau de distribution d'edf, indépendant, sous le nom ERDF, même si le réseau appartient aux collectivités Une petite partie par les entreprises locales de distribution (170 ELD).

48 La fixation des prix à l avenir PRODUCTION VERS UN MARCHE SPOT FACULTATIF [Bourses de l électricité et du gaz] TRANSPORT & DISTRIBUTION TARIFS REGULES [ATR] FOURNITURE LOGIQUE ECONOMIQUE [Cm] OU LOGIQUE COMMERCIALE [e p ]? Vigilance du Régulateur

49 Retour sur les modèles Retour sur le modèle GPL : stations services!! Retour sur le modèle GNV : peu de stations services, flottes, 50% des ménages maxi!! Des impacts VE sur réseaux et production Production distribuée ou même ENR? Un système informatique généralisé ou une accumulation de systèmes? Plutôt une concession qui rapporte! Cf Londres 100 par mois pour accéder aux bornes de recharge

50 Bilan environnemental : boite à outil des calculs à effectuer Acides atmosphériques et CO2 direct Contenu en CO 2 du kwh (100g) Approche européenne (400g) Approche WTW du Km (Ademe) Approche ACV Approche bilan carbone Approche «services» et changement du concept de «mobilité» Bilan vu des villes

51 Mesurer l impact en polluants acides et particules L incertitude est du côté du véhicule conventionnel en service ; Ordre de grandeur tel que l on doit considérer que tout est effacé ; Pourquoi? logique du régulateur environnemental (coût marginal d abattement).

52 L analyse Well to Wheel: la méthode Du puits au réservoir Du réservoir à la roue Bilan du puits à la roue MJ consommé/mj de produit sortant g de GES/MJ de produit sortant MJ de carburant consommé/km = E 2 MJ de carburant consommé/km = E MJ consommé/mj de produit sortant g de GES/MJ de produit sortant g de GES/km = G 2 g de GES/km = G MJ consommé/mj de produit sortant g de GES/MJ de produit sortant MJ de carburant consommé/mj de carburant = E 1 g de GES/MJ de carburant = G 1 E = E 1 x E 2 + E 2 G = G 1 x E 2 + G 2

53 Incertitudes sur l impact CO 2 en WTW Quel «mix» électrique? Contenu en CO2 du KWh français (100g) Approche européenne (400g) L incertitude est du côté du véhicule électrique en service ; Si la charge s effectue selon le critère CO2, l économie est énorme.

54 L analyse du cycle de vie : définition L analyse de Cycle de Vie est une approche systémique qui permet d estimer l impact sur l environnement lié au cycle de vie d un produit. Une ACV doit dresser un bilan de l ensemble des flux entrants et sortants à chaque étape de la vie d un produit y compris sa création et sa fin de vie afin d obtenir un inventaire global dont l analyse et l interprétation permettent de poser des conclusions solides. Première ACV lancée par Coca Cola en 1969 afin de comparer les emballages verre et plastique. Cette approche est aujourd hui encadrée par une norme ISO (14040) garantissant a priori l objectivité d exécution de l exercice

55 EXTERNALITES UNE APPROCHE ENVIRONNEMENTALE ET ECONOMIQUE COHERENTE Externalités (Economie Industrielle): Coût induits sur un acteur qui ne prend pas la décision (Coûts externes- Coase/Williamson) Long terme, court terme (1 an 1 jour ou 1/4 d heure) «Pollueur/payeur» : la fiscalité ou les taxes devraient être proportionnels aux externalités; les bonus devraient représenter les externalités évitées

56 La méthodologie "Impact Pathways» (cheminement des impacts) donne une valeur aux externalités émission (par ex. SOx) transport (par ex. pluies acides) dose-réponse (par ex. corrosion) coûts (par ex. ravalement) impacts marginaux

57 Coût externe du km entre Paris-Lyon (Ari Rabl) Polluant Euro/kg Emissions, g/km Externalité Voitures avant 97 Voitures après 97 santé Essence Essence Diesel Essence Diesel sans cat. avec cat. PM 2, ,03 d 0,01 d 0,15 d c <0,08 a SO ,03 d 0,03 b 0,03 b 0,03 b 0,03 b NO 2 15,7 3,36 d 0,79 d 0,62 d < 0,13 a <0 51 a VOC 0,7 1,62 d 0,12 d 0,11 d <0,38 a <0,19 a CO 0,02 13,18 d 1,29 d 0,56 d <2,20 a <1,00 a TOTAL Centimes d Euro/ 6 1,5 3,5 0,3 2 Quel est le coût interne? Total ou marginal?

58 Externalités du VE Créées 1. Batterie 2. Conso électrique 3. Défaillance 4. Sécurité piétons 5. Recharge rapide 6. Taxation Évitées 1. Emissions CO2 2. NOx, SOx, poussières 3. Bruit 4. Santé publique 5. Maintenance (huile)

59 Autres outils disponibles Approche bilan carbone Approche «services» et changement du concept de «mobilité» (site Renault)

60 Conclusion : Liste de points clefs Localisation charge et synergies Autonomie adaptée aux tournées Mixité infrastructure VE ou non Fiscalité nationale GPL, GNV, diesel reste favorable Les externalités prennent leur sens au niveau des villes dans Agenda 21 et bilans carbone