La voiture électrique, une alternative

Catégorie Sociale Section Ecologie Sociale Prévention 3e Bac en Ecologie Sociale La voiture électrique, une alternative Par Coralie Otjacques Fanny Durbut Dimytroula Gialetzis Présenté à Pénélope Fiszman, professeur Année scolaire 2010 2011

TABLE DES MATIERES 1. Introduction...3 2. Historique 3 3. Les véhicules électriques à batteries..5 3.1 Définition 5 3.2 Fonctionnement du moteur électrique.5 3.3 Avantages 5 3.4 Inconvénients.6 4. Aménagements..6 5. Les impacts sociaux et écologiques de la voiture électrique.9 6. Conclusion 10 7. Références bibliographiques 12

1. Introduction Depuis plusieurs années, le nombre de véhicules motorisés dans les rues a augmenté de manière exponentielle. En Belgique, il y a chaque année 525.000 immatriculations de véhicules neufs. En 2008, toujours en Belgique, il a eu 48 827 accidents de la route avec blessés ou tués. Cela représente une réduction de 2 % par rapport à 2007 (65 381). «La catégorie d âge la plus touchée par les accidents mortels est celle des 18 à 34 ans (361 tués soit 38 % du total) 29 % des accidents (14 366) surviennent pendant le week-end. Ces accidents représentent 31 % de l ensemble des victimes de la route (20 415). C est parmi les automobilistes que l on dénombre le plus grand nombre de tués (479), suivis par les motocyclistes (108), les piétons (99) et les cyclistes (86)» 1. En plus des accidents et des problèmes de congestion en ville, le trafic engendre des problèmes de pollution. - 10% : c est la contribution de la voiture aux émissions de CO2 dans le monde. - 19% des émissions de gaz à effet de serre de la Belgique (+ 30% par rapport à 1990) - 47% des émissions d oxydes d azote (NOx) - 22% des émissions de composés organiques volatils non-méthaniques (NMCOV) - 25% des émissions de particules fines (véhicules diesel) - 115.000 tonnes de déchets (véhicules en fin de vie) par an 2 Non seulement la voiture tue de manière directe, accidents, mais également indirecte, avec le développement des maladies liées aux pollutions. il s agit principalement de maladies respiratoires (différents cancers, asthme, allergies, ) liées à la contamination de l air par des microparticules. La voiture tue autrement! Comment notre société actuelle peut- elle faire face à cette menace qu est la pollution? Diverses solutions, pistes existent : - Augmenter l utilisation des transports publics. Mais une reconversion totale des usagers de la route dans les transports publics paraît improbable. En effet le gain de temps, le confort et le coût sont les arguments les plus fréquemment invoqués au détriment des transports publics. Excepté pour les trajets de courtes distances (15km), les transports publics ne constituent pas une alternative réaliste à l'automobile ; - la pile à combustible ; - les moteurs à huile végétale ; -... Dans ce travail nous allons explorer la voie qu offre la voiture électrique. 1 2 http://www.belgium.be/fr/actualites/2009/news_verkeersongevallencijfers-2008.jsp http://www.health.belgium.be/eportal/environment/products/carsandbiofuel/cars/index.htm 3

2. Historique En 1859, le français Gaston Planté invente la batterie rechargeable au plomb acide. Elle sera améliorée par Camille Faure en 1881. 3 En 1891, l américain William Morrison construit la première véritable voiture électrique. En 1897, on peut apercevoir les premiers taxis électriques dans les rues de New York. En 1899 en Belgique, une société construit «La Jamais Contente» la première auto électrique à dépasser les 100 km/h (elle atteindra les 105 km/h). L auto était pilotée par le belge Camille Jenatzy, et munie de pneus Michelin. 4 Dès 1900, la voiture électrique connait ses beaux jours. Plus du tiers des voitures en circulation sont électriques, le reste étant des autos à essence et à vapeur. 5 En 1902 la Phaeton de Wood pouvait rouler 29 km à une vitesse de 22.5 km/h et coutait 2000 dollars. En 1912, la production des véhicules électriques est à son apogée. Mais l introduction de la Ford Model T à essence en 1908 apporte la concurrence sur le marché de l automobile. Ce n est que dans le courant des années 1920, que le déclin de la voiture électrique commence. On peut citer comme causes : leur faible autonomie, leur vitesse trop basse, leur manque de puissance, la disponibilité du pétrole, et leur prix deux fois plus élevé que les Ford à essence. 3 http://www.health.belgium.be/eportal/environment/products/carsandbiofuel/cars/index.htm 4 5 http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=962 Op cit 3 4

En 1966, le congrès américain recommande la construction de véhicules électriques pour réduire la pollution de l air et pour faire face a l augmentation du prix de l essence en 1973 (premier choc pétrolier). L opinion publique américaine y est largement favorable. Pourtant rien ne décollera vraiment. En 1972, Victor Wouk le parrain du véhicule hybride construit la première voiture hybride, la Buick Skylark de General Motors (GM). En 1997, Toyota lance la Prius, la première voiture hybride à être commercialisée en série. 18 000 exemplaires seront vendus au Japon la première année. De 1997 à 2000, de nombreux constructeurs lancent des modèles électriques hybrides: la Honda EV Plus, la G.M. EV1, le Ford Ranger pickup EV, Nissan Altra EV, Chevy S-10 EV et le Toyota RAV4 EV. «mourir» à nouveau. 6 Cependant à partir de 2000 la voiture électrique va En 2003 en France, Renault fait une tentative avec la sortie de sa voiture hybride Kangoo Elect road mais abandonnera la production après environ 500 véhicules. 3. Les véhicules électriques à batteries 3.1 Définition Une voiture électrique est une automobile mue par un ou plusieurs moteurs électriques. Ce type de moteur peut être alimenté de différentes manières : 1) par une batterie d'accumulateurs, les véhicules possédant une batterie à accumulateurs doivent être rechargés fréquemment sur des bornes spécifiques 2) soit par une pile à combustible, ce type de pile nécessite un approvisionnement en hydrogène ou un autre réducteur. 3) mais également par un moteur thermique générateur, le rayonnement du soleilpermet de produire de l électricité 7 3.2 Fonctionnement de moteur électrique Les moteurs électriques puisent leur énergie dans des batteries d'accumulateurs d autonomie variable suivant la nature de ses constituants : lithium-ion, nickel-cadmium, nickelmétalhydrure. Pendant les phases d'accélération, le moteur transforme l'énergie électrique en travail (phase «moteur») ; tandis que lors des phases de freinage, ils transforment la force d'inertie du véhicule en énergie électrique (phase «générateur») permettant ainsi de recharger la batterie. 6 http://www.health.belgium.be/eportal/environment/products/carsandbiofuel/cars/index.htm 7 http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=962 5

3.3 Avantages Ce type de moteur permet de réaliser une économie d'essence en utilisant de l'énergie électrique sous forme de batteries ou de piles. Les véhicules électriques ont des impacts environnementaux très faibles durant tout leur cycle de vie, de la production à l élimination. Lors de son utilisation, une voiture électrique ne produit pas directement de gaz polluants ni de gaz à effet de serre. De plus, elle est peu bruyante et diminue ainsi la pollution sonore. Les véhicules électriques semblent être la solution la plus prometteuse pour une utilisation urbaine, compte tenu de l autonomie relativement limitée qu assurent les batteries et du rapport coûts/bénéfices potentiellement supérieur que présente le déploiement des infrastructures de recharge dans les villes. 3.4 Inconvénients L autonomie est souvent inférieure à 200 km, là où une voiture classique a une autonomie de 400 à plus de 800 km. Cependant, une Audi A2 électrique a battu le record en parcourant une distance de 600 km sans recharge! 8 La vitesse est limitée, entre 60 et 80 km/h de moyenne. Les moteurs électriques utilisent une source d'énergie dont on maîtrise assez mal le stockage : les batteries d'accumulateur sont lourdes, encombrantes et longues à recharger et leurs recyclages posent encore problème. 9 4. Aménagements 10 Aujourd hui les moyens de transport évoluent et bientôt, le véhicule électrique pourrait avoir une part importante dans les moyens de transports utilisés pour se rendre notamment sur son lieu de travail. L augmentation de ces voitures électriques implique ainsi le développement d aménagements collectifs et spécifiques pour la recharge du véhicule tel qu une station de recharge, des centrales électriques supplémentaires pour fournir suffisamment d'énergie électrique,... Il est indéniable que c est la disponibilité d infrastructure de recharge qui est un des facteurs clés de succès du véhicule électrique : il faut permettre aux futurs usagers d accéder à l énergie pour recharger leurs véhicules électriques en tout lieu et à tout moment. 1. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique en recharge rapide Comme tout utilisateur de voiture la panne sèche guette. Grâce à la recharge rapide, la batterie du véhicule peut être rechargée jusqu à 80% en moins de 15 minutes. Ce temps pourra être mis à profit pour une courte pause dans la station. 8 9 10 Article de presse du jeudi 28 octobre 2010 «Metro», «600km sans recharge» http://www.ecoconso.be/la-voiture-electrique#_blank http://www.schneider-electric.com/sites/corporate/fr/produits-services/productlaunch/vehicule-electrique/infrastructures-de-recharge.page 6

2. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique en garage résidentiel L utilisation d un véhicule électrique nécessite de disposer à domicile d une installation de recharge sûre et simple d utilisation. Les bornes de recharge domestique devront présenter plusieurs avantages : - La sécurité. Le courant électrique qui traverse une prise pendant une recharge de 6 à 8 heures correspond à 16 voir 32 ampères. La borne domestique doit être ainsi conçue pour pouvoir supporter une recharge prolongée sans risque d'incendie. - Le confort. Pour un confort optimal la borne devra être installée à proximité du véhicule. - La maîtrise de l'énergie. La borne domestique une fois associée à son délesteur évitera tout risque de disjonction lorsqu un autre appareil électrique sera branché. 3. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique dans une résidence en copropriété. Dans le cas d une copropriété, les bornes de recharge peuvent être installées: - Dans les garages la borne doit se raccorder ainsi à la distribution électrique individuelle existante. - Dans les communs et le parking la borne se raccordera à la distribution électrique des communs 4. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique sur le parking d'une entreprise privée Le développement du véhicule électrique présente une nouvelle tendance dans les moyens de transport. Les employeurs disposant de parking pour leurs salariés, devront surement gérer la nécessité pour leurs employés ou leurs visiteurs de recharger leur véhicule après être venu à leur travail. Un service qui pourra être donné par l'entreprise, simplement en installant des bornes de recharges de véhicules électriques sur les parkings des entreprises. Ce système peut s effectuer de différentes façons : Identification sans paiement : Le badge est lu par la borne sur pied qui déverrouille l accès à la prise. Identification avec paiement : La carte (par carte RFID et abonnement) de l utilisateur est lue par la borne sur pied qui interroge le serveur. L autorisation de recharge reçue libère la prise et autorise la recharge. Le temps de recharge s effectue en 3 à 8 heures. 5. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique en voirie Dans le domaine des infrastructures publiques, les problématiques de gestion du stationnement et de recharge des véhicules électriques sont étroitement liées. 7

Les solutions développées apportent: A l'utilisateur : - Un accès facilité pour recharger son véhicule ; - La reconnaissance de son profil, afin de lui offrir les services auxquels il a souscrit ; - La possibilité de localiser les bornes de recharge et de connaître leur disponibilité ; - Le paiement sécurisé ; - Une protection optimale pour effectuer la recharge en toute sécurité. A l'exploitant : - La mutualisation des infrastructures de stationnement et de recharge ; - Un pilotage et une gestion simples pour les équipes de maintenance ; - La garantie d une solution adaptée à un environnement urbain ; - L optimisation de la facture énergétique grâce à une gestion efficace de l énergie. Ce système permet de recharger minimum 25% de la batterie en 2 heures. 6. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique en parking payant L accès à la recharge peut varier : - libre et gratuit ; - contrôlé, non nominatif, par la remise d une clé ou du badge de l enseigne, - contrôlé, nominatif, par carte RFID et abonnement. Le propriétaire du parking : Il souhaite valoriser son image en complétant son offre par un service destiné aux "citoyens éco-responsables". Il ne souhaite pas augmenter les coûts de gestion. Dans l existant il ne souhaite pas remettre complètement en cause son installation électrique. Dans le neuf il veut intégrer la station de recharge dans la conception initiale de la distribution électrique. Le concessionnaire : Le concessionnaire est la personne qui gère techniquement et commercialise le parking. Il optimise sa rentabilité par la standardisation de son infrastructure de contrôle d accès et de traitement de facturation. La prise en compte de bornes de recharge s y adapte au mieux sans créer de nouvelles contraintes. L évolution progressive du nombre de véhicules électriques le rend attentif à l évolutivité de l installation de recharge Ce système permet de recharger 25% minimum de la batterie en 2 heures. 7. Infrastructure de recharge pour véhicule électrique dans les parkings de centres commerciaux Le développement de système de recharge de véhicule électrique dans les centres commerciaux, les cinémas ou bien encore les restaurants présente l'opportunité supplémentaire de fidéliser la clientèle. Et ceci simplement, en installant des bornes de recharges de véhicules électriques sur leurs parkings. Ces bornes seront bien sur adaptées aux conditions (robuste, verrouillage anti-vandalisme). Il existe différent moyens de délivrer ce service aux clients : Identification sans paiement : Le badge est lu par la borne sur pied qui déverrouille l accès à la prise. 8

Identification avec paiement : La carte de l utilisateur est lue par la borne sur pied qui interroge le serveur. L autorisation de recharge reçue libère la prise et autorise la recharge. L utilisation du service est transmise au serveur qui vérifie le privilège de l'utilisateur. Ce système permet de recharger 25% minimum de la batterie en 2 heures. 5. Les impacts sociaux et écologiques de la voiture électrique Il est indiscutable que le nombre d automobiles ne cesse de s'accroître depuis la fin de la Deuxième Guerre mondiale. Durant les Trente Glorieuses (1945-1973), la production en masse de voitures était considérée comme un progrès social. Aujourd'hui, l impact de la voiture se fait plus nuancé, plus critique comme la polémique tournant autour des «coûts sociaux et écologiques de l'automobile» en témoigne. - D un point de vue écologique : Ce type de voiture permettrait de relever un certain nombre de défis auxquels on est confronté, comme le réchauffement climatique, la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles, la pollution atmosphérique locale et le stockage de l énergie renouvelable dans les batteries des véhicules grâce à des réseaux électriques intelligents. - D un point de vue social : Il serait impossible de faire totalement disparaître la voiture de nos vies. L'achat et l'usage d'une voiture ne se réduit pas à un acte utilitaire, c est aussi un acte social. En effet, les personnes choisissent leurs voitures en fonction de l'impression qu'ils se font de leur situation sociale et de l'image qu'ils souhaitent présenter. Il s agit d une manière de se distinguer, de revendiquer un statut. D une part, les voitures cultivent les relations sociales (pouvoir faire des sorties en famille et avec des proches) et d autres part, les appauvrit. En effet, la production en masse de voitures a engendré une importante progression de la mobilité individuelle (chacun se rend au travail dans sa propre voiture). Ce qui peut changer par contre, ce sont les valeurs, nos habitudes, que sont exprimées par rapport à la voiture. Comment agir? Même si les études de marché effectuées à ce jour donnent des résultats peu encourageants en ce qui concerne les voitures électriques et les véhicules dits «verts», cela n'autorise en aucun cas à condamner prématurément cette nouvelle technologie. Car il est impossible de prévoir, quel sera le comportement des consommateurs face à la mise sur le marché de ces nouvelles technologies. Etant donné que les constructeurs automobiles suivent et se collent à la demande du marché. Si nous, consommateurs, estimons que la voiture électrique représente l'un des moyens pour 9

limiter les conséquences négatives de la généralisation de l'usage de l'automobile. C est à nous de pousser les gens à changer leurs habitudes de vie et dès lors d influer sur la demande du marché et forcer les constructeurs à s y conformer. Et, lorsque l'on se sera rendu compte que la vie quotidienne n'est pas différente au volant d'un véhicule électrique, mais que les bénéfices pour la collectivité sont énormes, il deviendra alors un standard revendiqué par le plus grand nombre. Conclusion Extrait de «Voiture électrique et si on se mettait au courant» rédigé par Daniel Jagline le 26/10/2010 : «Parée de toutes les vertus pour certains, objet de toutes les critiques pour d autres, l option défendue par l État français et les grands groupes d une automobile «100 % électrique» est loin d être partagée unilatéralement par le monde de l automobile. À écouter les constructeurs hexagonaux, le véhicule électrique pourrait représenter 10 % du parc automobile français d ici à 2020. Pourtant, dans sa communication datée du 27 avril 2010, la Commission européenne table, de façon nettement moins optimiste, sur 1 à 2 % des ventes de véhicules neufs en 2020 Même les évaluations les plus optimistes recourant tout à la fois aux voitures électriques et hybrides n atteignent que 15 % du parc automobile.«c est un grand maximum», indique Jean-Luc Gérard, président de la branche voitures particulières de la Chambre syndicale internationale de l automobile et du motocycle. Nous voyons donc ici les limites de cette voiture «décarbonnée», rejetant moins de 60 g de CO 2 par km. Même dans un environnement fiscal très incitatif, abstraction faite des limites techniques inhérentes à certaines options, la «voiture propre» ne règlerait théoriquement qu un dixième du problème. Parallèlement, le parc automobile est appelé, selon certains études internationales, à doubler». 11 Le véhicule électrique dit «zéro émission» est-il l avenir de l automobile ou représente-t-elle une option parmi tant d autres? Face aux contraintes climatiques (aux problèmes de réchauffement global) et énergétiques (crises systémiques ayant frappé violemment l industrie de l automobile à l automne 2008), le monde de l automobile se cherche. De cette quête dépend son avenir. Evidemment, au premier abord, il semblerait que la voiture électrique soit la réponse toute trouvée à nos désirs de développement durable : peu ou pas de pollution, de bruit, Certains États européens ont décidé de soutenir financièrement ce secteur. La Commission européenne a même présenté en avril 2010 une stratégie en faveur des véhicules propres et économes en énergie, appelés véhicules «verts». Celle-ci est destinée à encourager le développement de ces véhicules et leur insertion sur le marché. 11 http://ecolosphere.net/archives/1431-voiture-electrique%c2%a0gare-a-la-panneseche%e2%80%a6/ 10

Mais ce soutien massif est-il dicté par des impératifs écologiques ou vise-t-il à financer et à garantir la survie d un modèle économique et industriel irrémédiablement dépassé? Même si certaines villes européennes possèdent un certain nombre de véhicules de ce type, les faibles ventes et le peu d intérêt du consommateur vis-à-vis du «tout-électrique» semblent avoir sérieusement refroidi l enthousiasme des constructeurs qui préfèrent limiter leurs investissements dans ce domaine. La fabrication en série de batteries électriques, ce qui permettrait d en réduire le coût, paraît aussi fortement compromise Il s'ensuit qu il faut impérativement induire un changement de comportement en matière de mobilité et de se diriger vers une mobilité durable. Mais hélas même la voiture électrique a son revers et tout le monde n est pas pour : il faut produire l électricité d une manière ou d une autre par le biais des centrales nucléaires ou thermiques ; dès lors, il ne s agit que de déplacer le problème en amont Nous pourrions nous tourner vers les énergies renouvelables pour la production de cette électricité mais les dispositifs existant à l heure actuelle en sont-ils capables? 11

Sites internet : REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES http://www.health.belgium.be/eportal/environment/products/carsandbiofuel/cars/index.htm http://europa.eu/pol/trans/index_fr.htm http://europa.eu/legislation_summaries/transport/transport_energy_environment/en0020_fr.ht m http://eur-lex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=celex:52010dc0186:fr:not http://www.health.belgium.be/eportal/environment/products/carsandbiofuel/cars/normeseu RO/index.htm www.olimobile.be http://www.ecoconso.be/spip.php?article544 http://www.voitureelectrique.net http://ecolosphere.net/archives/1431-voiture-electrique%c2%a0gare-a-la-panneseche%e2%80%a6/ http://www.schneider-electric.com/sites/corporate/fr/produits-services/productlaunch/vehicule-electrique/infrastructures-de-recharge.page http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=962 Livres et articles de presse : Article de presse du jeudi 28 octobre 2010 «Metro», «600km sans recharge» Daniel Jagline, Voiture électrique et si on se mettait au courant, 2010. 12