Le Programme Véhicules Electriques de l Alliance Renault-Nissan Jérôme Perrin DREAM - Direction de la Recherche, des Etudes Avancées, et des Matériaux Directeur des Projets Avancés «CO 2 & Environnement»
3 MARQUES, 1 ALLIANCE, 1 PARTENAIRE, 1 NOUVEAU PARTENAIRE LES MARQUES UN PARTENAIRE STRATÉGIQUE DACIA RENAULT RENAULT SAMSUNG MOTORS AVTOVAZ (LADA) L ALLIANCE UN NOUVEAU PARTENAIRE DAIMLER
Les enjeux et défis planétaires et ceux de Renault CHANGEMENT CLIMATIQUE POLLUTION DE L AIR RESSOURCES NATURELLES DÉCHETS ÉMISSIONS CO 2 PRODUCTION FIN DE VIE & & RÉGLEMENTATIONS COMPÉTITIVITÉ
Une combinaison de solutions techniques pour réduire les émissions de CO 2 EU CAFE CO 2 (g/km) NEDC, TTW * 180 160 140 120 100 EMISSIONS POLLUANTES : NOx, HC, CO, PM Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Euro 7 Masse, SCx, RR + GMP essence + GMP Diesel + Stop&Start, Hybride + Véhicule tout électrique ACEA 146.3g CO 2 EU Reg. 100% 138.9g cible 130g 95g 1996 2000 2004 2008 2012 2015 2020 * TTW = tank-to-wheel / du puits à la roue
LA PERCÉE des véhicules 100% électriques, accessibles à tous FLUENCE ZE 2011 TWIZY 2011 KANGOO ZE 2011 ZOE 2012 LEAF 2010 5
Mise sur le marché des VE de l Alliance 2010 2011 2012 Production Vente LEAF Production Production Production Vente Bursa,TKY Vente Vente automne Valladolid, ES Maubeuge, FR TWIZY KANGOO FLUENCE Flins, FR ZOE Vente
AMBITION DE L ALLIANCE RENAULT-NISSAN > 50 partenariats déjà signés dans le monde entier 4 milliards de ticket d entrée d ingénierie 5 usines de batteries Li-ion prévues : Japon, USA, UK, France, Portugal 7
ZOOM SUR ISRAEL Une volonté politique de réduire la dépendance énergétique au pétrole Incitations gouvernementales : - 70% taxes / thermiques Partenariat exclusif : Engagement pour > 100 000 voitures
CROISSANCE DU MARCHÉ DES VÉHICULES 100% ÉLECTRIQUES 5 leviers Prix du pétrole Pression pour la réduction du CO2 Potentiel de volume de marché annuel Coût batterie et technologies VE Disponibilité de l infrastructure 2016 3M VE. 2020 6M VE Changement habitudes consommation 9
MODÈLE d AFFAIRES Bénéfice économique pour le client Côut d Achat Coût d Usage compense le surcoût actuel du VE sans batterie BONUS Gouvernement dépend du coût de la batterie, de sa durée de vie, de ses services additionnels, et de sa valeur résiduelle Économie VÉHICULE THERMIQUE = VÉHICULE ÉLECTRIQUE CONSOMMATION ESSENCE OU GAZOLE ÉLECTRICITÉ LOCATION BATTERIE Maintenance Maintenance 10
EMISSIONS DE CO2 «DU PUITS À LA ROUE» WELL TO WHEEL Comparaison véhicules Renault segment C sur cycle standard Européen NEDC/MVEG Megane 3 essence 1.6 16v 184 Megane 3 diesel 1.5 dci 136 Fluence-ZE électricité EU mix 62 Fluence-ZE électricité FR mix 12 Fluence-ZE électricité charbon EU Fluence-ZE électricité éolien 0 128 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Puits Réservoir Réservoir Roue CO2 émission (g/km) Well to Tank Tank to Wheel Source : Efficiency of fuel and electricity production calculated according to the methodology of the JRC-EUCAR- CONCAWE study «Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains In the European Context»,, v3 Nov. 2008 : http://ies.jrc.ec.europa.eu/wtw 11
MODÈLE D AFFAIRES Nouvelles interfaces pour les clients Electricité Infrastructure Domicile Lieu de Travail Parcs station t, Supermarchés Rue OPÉRATEUR DE MOBILITÉ - Achat d électricité - facturation - Services de mobilité - Gestion des batteries (option 2) Nouveaux Services VE Option 2 Leasing Batterie par Opérateur Garages CONSTRUCTEUR AUTOMOBILE Batterie Option 1 Leasing Batterie par Constructeur Voiture Société de Financing Company Financiement OFFRE PACKAGÉE PAR LE VENDEUR CLIENT FINAL 12
INFRASTRUCTURE DE RECHARGE 1 Charge standard - Domicile -Travail - Bord de Route 3 Echange de batterie - une nouvelle batterie en 3 min 2 Charge rapide : 4 Navigation Intelligente «Le plein d électricité en 30 min.» - Localise/réserve points de charge - Optimise les trajets 13
AUTONOMIE DU VÉHICULE ÉLECTRIQUE : ~ 160 km suffisante pour une fraction croissante des besoins sociétaux en Europe 87% trajets journaliers < 60 km 32% voitures du segment B n excèdent jamais 150 km/jour 13% > 60 km / jour 68% Occasionnellement ou souvent dans le Monde Une fraction croissante de la population vit en ville 2006 : > 50% 2050 : > 70%
Domaines d Innovations techniques pour le VE Chaine de traction électrique Concept de moteur Onduleur / Chargeur Intégration mécatronique Architecture E/E Gestion d énergie à bord Consommation auxiliaires Chauffage / climatisation Récupération énergie freinage Interface Homme-Machine Extension d autonomie Moteur + générateur Hydrogène et PàC Batteries Energie spécifique Sécurité / Sureté Durée de vie Système de gestion électrique (BMS) Ré-utilisation & Recyclage Connexion à l infrastructure Echange de batterie Charge rapide Charge sans-contact Echange données / communication Connexion réseau / maison: V2G/V2H NORMES ET STANDARDS
De nouvelles générations de Véhicules Electriques 1 ère Génération < 2011 FLUENCE Z.E. 2 ème Génération 2011-2012 ZOE Z.E. 3 ème Génération 2015-2020 KANGOO Z.E. TWIZY Z.E.? Versions électrifiées de modèles thermiques FLUENCE 2011 VE spécifiques avec des technologies 2008 VE adaptés à la demande de mobilité durable pour tous, avec des technologies de rupture à bas coût pour compenser la disparition des incitations gouvernementales 5000 (FR).. incitation gouvernementale 16
Cahier des Charges des Batteries Coût Investissement, Fabrication Recyclage Matériaux Disponibilité, Coût, Impact environnemental Durée de Vie Cyclage et Vieillissement Environnement Durée de vie, Recyclage Performances Energie et Puissance Sécurité & Sureté
FABRICATION ET ASSEMBLAGE D UNE BATTERIE Li-ION Matériaux LiMn 2 O 4 / Graphite Electrodes Cellule 160 Wh/kg Système batterie 24 kwh 250kg, 150 litres Capteurs Boite de jonction Module Electronique de contrôle (BMS) Boitier Prise Assemblage module Pack
STRATÉGIE DE REDUCTION DU COÛT D USAGE DE LA BATTERIE Réduire le coût de fabrication < 300 /kwh Sécuriser approvisionnement des matériaux et optimiser le procédé Augmenter la productivité effective de l usine en réduisant la dispersion de performances des cellules, et en utilisant des systèmes de contrôle actif des cellules Augmenter performance intrinsèque et durée de vie des cellules Augmenter l énergie spécifique développement cathode Augmenter robustesse vs dégradation (température et/ou charge rapide) développement anode Augmenter l usage effectif de la capcité des batteries BMS Décroître les coûts de garantie Augmenter la valeur des batteries dans des marchés secondaires Le modèle des 4-R pour les batteries Li-on batteries usagées : Reutiliser, Revendre, Refabriquer, Recycler Valoriser le service des batteries à bord des véhicules en tant que stockage distribué d électricité pour des réseaux intelligents
Domaine de puissance et systèmes de charge 22 43 Puissance kw Charge Rapide 11 7 0 3 Ψ Mono Ψ Vitesse Echange Charge standard(ac) Charge rapide (AC ou DC) 1ph: entre 4 et 8 heures 3ph: entre 1 et 2 heures moins d 1 heure Echange Batterie en quelques minutes!
Le Véhicule Électrique Communicant ECALL PSAP TSP, Fournisseurs de Contenu TELCO Global Data center (GDC) RENAULT IT Client InfrastructureTIC Navigation et Multimedia Communication par ligne à courant Porteur (CPL) Gestion d énergie TSP, Fournisseurs de Contenu
Projest Nationaux de Démonstrateurs de Véhicules Électriques VEGA THOP Véhicule Electrique à Grande Autonomie : développement d un système de gestion THermique à efficacité OPtimisée du confort habitacle et de la chaîne de traction Consortium : Valeo, Renault, St Gobain, Hutchinson, CNRS, INSA-Lyon VEL-ROUE Véhicule ELectrique bi-mode à moteurs ROUEs moteur à essence AV, moteurs électriques roues AR Consortium : Renault, Michelin, IFP VEL-CRI Véhicule ELectrique à Charge Rapide Intégrée charge à plus de 43 kw et échange bidirectionnel d électricité avec la maison (V2H) Consortium : Renault, Schneider-Electric, Apojée, Johnson Controls-SAFT, Valeo, EDF, CEA, CNRS, ENSMA, Institut Telecom, Eurecom 22
Projets Européens sur VE et Batteries HELIOS High Energy Li-iOn Storage solutions Long life energy batteries, low cost, safe, easiliy rechargeable and recyclable Consortium : Renault, Peugeot-Citroën, Opel, Fiat, Volvo, JC Saft, EDF + RTO s (CEA) et universités ELVIRE ELectric Vehicle communication to Infrastructure Road services and Electricity supply EV use case scenarios and communication platform Consortium : Continental, Renault, Volkswagen, SAP, Better Place, Endesa Sécurité Coût Durée de vie Energie Puissance ID4EV Intelligent Dynamics For fully Electric Vehicles Recuperative electric braking system and functional integration in EV Consortium : FKA, Continental, Renault, ZF + RTO s (CEA) et universités énergie fonctionnalité sécurité 23
Tests de flotte de véhicules électriques SAVE Seine Aval Véhicule Electrique 100 VE in Ile de France et Vallée de Seine ; bornes de charge, privées et publiques Consortium : Renault, EDF, Schneider-Electric, Total, La Poste, EPAMSA, CR IdF, CG 78 VERT Véh. Elec. pour une Réunion Technologique 50 VE couplés à une infrastructure de recharge alimentée par de l électricité renouvelable (photovoltaïque Consortium : EDF, Renault, Total, GBH, GE, GERRI JEJU island Démonstration de réseau intelligent 10 VE dans une infrastructure de récharge avec réseau intelligent et échange bi-directionnel d énergie Consortium : SK-Energy et SK-Telecom, Renault-Samsung Motors 24
Comment assurer l équilibre productionconsommation de l électricité? Anticiper Par la prévision de charge Par l appel de moyens de production nécessaires Equilibrer en temps réel Réserve et moyen de stockage Tarification et marché de l ajustement
Le vrai prix et l émission de CO 2 de l électricité Cas de l Allemagne en été Prix spot et émission CO2 : moyenne horaire 2005-2009 (modèle Renault-Supelec) Charge naturelle : le client branche et charge son VE au retour au domicile (pic gaussienne à 18h) ou à l arrivée au bureau (pic gaussienne à 9h)
Vers la recharge intelligente Données Serveur constructeur 4 - le VE envoie l information relative au service fourni 3 - La borne de recharge envoie la puissance max au VE Réseau Electrique 1- le VE calcule son besoin en énergie et l envoie au gestionnaire à travers la borne en indiquant l horaire de fin de connexion Gestionnaire d énergie 2- le Gestionnaire d énergie propose un profil de recharge conforme au besoin du client