Sujets connexes au présent message
Résumé
- La consommation française totale de carburant pour usage routier, ici considérée comme énergie primaire, s’élève à 9,7 millions de mètres cubes d’essence et 40,4 millions de mètres cubes de gazole.
- L’énergie mécanique finale, nécessaire à la propulsion, qui en découle, est moins bien connue, car le rendement qui les lie selon le principe de Carnot est mauvais, et très variable selon une foule de paramètres.
- Le parc routier français comporte 38 millions de véhicules de diverses catégories, faisant ici l’objet de pondération selon leur taille, qui parcourent annuellement l’équivalent de 636 milliards de kilomètres de véhicule de particuliers.
- Il en ressort une consommation moyenne de 7,8 litres de gazole aux 100 Km.
Dans le deuxième message, partant d’un véhicule-type diesel actuel et d’une
utilisation-type, nous calculerons les diverses énergies finales, principalement mécaniques, nécessaires à la
propulsion, puis évaluerons le rendement
du moteur thermique dans ses différentes conditions d’utilisation pour parvenir
à une consommation calculée, dont la
coïncidence avec la consommation constatée validera
la modélisation.
Dans le troisième message, la même modélisation pratiquée sur 6 architectures de véhicules (hydrogène, batterie, caténaires et leurs hybrides) selon la même utilisation-type, aboutira au besoin d’énergie finale de chacune. L’évaluation des rendements, assez bien connus, permettra ensuite le retour à l’énergie primaire, ici toujours électrique, afin de quantifier la production électrique nationale supplémentaire.
Basé sur les trois précédents, un quatrième message tentera de décrire les scénarios les plus probables
1. Besoins
primaires actuels
Consommation nationale de carburant
En 2012, le parc routier circulant en France a
consommé 9,7 millions de mètres cubes
d’essence et 40,4 millions de mètres cubes de gazole (chiffres Union Routière de France) correspondant
à 523 TWh d’énergie thermique. Ces carburants sont utilisés par des moteurs
thermiques qui les transforment en énergie mécanique destinée à vaincre les
forces de roulement, aérodynamiques, d’inertie et de gravité du véhicule, et à
entraîner des auxiliaires : compresseur de climatisation, et alternateur fournissant
l’énergie électrique nécessaire aux équipements électriques (éclairage,
électronique, servomoteur, parfois chauffage des sièges…).
Si l’énergie
ici primaire (carburants consommés) est ainsi bien connue, il n’en va pas
de même de l’énergie finale
mécanique produite, qui est liée à la première par un rendement :
- assez mauvais en application du principe de Carnot-Clausius,
- variable selon les véhicules et leur état d’entretien,
- très variable selon les conditions de circulation et le comportement du conducteur
- généralement évalué entre 25 et 30% en moyenne, à l’intérieur d’une très large fourchette de 10% à 40% selon le point de fonctionnement du moteur dans le diagramme « Couple vs. Vitesse de rotation », et même 0% au ralenti avec auxiliaires inactifs.
1.2. Parc routier
Dans les statistiques de l’URF, le parc actuel
(2012) est segmenté :
- Par carburant : Essence ou Gazole,
- Par type de véhicule :
- VP : Véhicules de Particuliers
- VUL : Véhicules Utilitaires légers (PTC < 3,5 tonne)
- VI : Véhicules Industriels (3,5 < PTC < 44 tonnes)
- C&B : Car et Autobus
Quantité
(K unités)
|
Essence
|
Diesel
|
Total
|
VP
|
12 223
|
19 377
|
31
600
|
VUL
|
417
|
5 479
|
5
896
|
VI
|
0
|
541
|
541
|
C&B
|
0
|
87
|
87
|
Total
|
12
640
|
25
484
|
38
124
|
1.3. Parcours routier
La même source donne le parcours annuel par
catégorie. Il est facile de l’extrapoler par carburant, en vert, en conservant la moyenne pondérée.
Parcours
unit. (Km)
|
Essence
|
Diesel
|
Moy.
pond
|
Commentaires
|
VP
|
9 054
|
15 000
|
12
700
|
Validé par la ligne VP du tableau suivt.
|
VUL
|
11 760
|
16 000
|
15
700
|
VUL essence rares. Peu critique
|
VI
|
0
|
33 100
|
33
100
|
|
C&B
|
0
|
36 200
|
36
200
|
Aux fins de valider cette extrapolation, on pondère
les véhicules au prorata de leur consommation estimée en conservant pour base
le VP diesel, de loin le plus répandu :
Pondération
|
Essence
|
Diesel
|
Commentaires
|
VP
|
0,9
|
1,0
|
Les VP essence sont en moyenne plus petits
|
VUL
|
1,3
|
1,6
|
La plupart des VUL a des « S Cx » plus élevés
|
VI
|
5,0
|
Un VI consomme en moyenne 5 fois plus qu’un VP
|
|
C&B
|
3,0
|
Un bus consomme en moyen. 3 fois plus qu’un VP
|
Le produit terme à terme des 3 tableaux ci-dessus
permet d’aboutir au parcours (en milliards de Km) d’un parc constitué de
véhicule-type, correspondant au VP diesel moyen, en quantité majorée
selon les coefficients de pondération, et aboutissant à la même consommation
globale :
Parcours
total (G Km)
|
Essence
|
Diesel
|
Total
|
VP
|
100
|
291
|
390
|
VUL
|
6
|
140
|
147
|
VI
|
0
|
90
|
90
|
C&B
|
9
|
9
|
|
Total
|
106
|
530
|
636
|
1.4. Consommation moyenne par véhicule
Ces totaux peuvent être rapprochés des
consommations annuelles constatées (en millions de m3) par carburant
pour aboutir à la consommation moyenne du véhicule-type :
Consommation
(M m3)
|
Essence
|
Diesel
|
Total
|
Ensemble
|
9,7
|
40,4
|
50,1
|
Coeff. équivalence
gazole
|
93%
|
100%
|
|
Consom.
ramenée au gazole
|
9,0
|
40,4
|
49,4
|
Consom. moy. l/100 Km
|
8,53
|
7,62
|
7,77
|
Ce chiffre peut paraître élevé en regard des
consommations affichées par les constructeurs selon cycle NDEC. Il n’en n’est
rien, car ces dernières sont purement théoriques et pratiquement non
reproductibles, alors que le chiffre ci-dessus intègre les conditions de trafic
difficiles, les véhicules anciens (moyenne du parc tourisme de 8,3 ans), le
mauvais entretien, les conducteurs maladroits, nerveux ou sportifs, les freins
aérodynamiques (galeries, vélos…), la consommation des auxiliaires
(climatisation, éclairage, servomoteurs, électronique), etc.
1.5. La transition énergétique
Que ce soit pour des préoccupations écologiques ou
en raison de l’épuisement des ressources
en pétrole, il est nécessaire d’envisager, à très long terme, un parc routier sans carburants fossiles.
La substitution des biocarburants ne pourrait être qu’une solution partielle, et
probablement provisoire, car ils sont en concurrence avec l’alimentation
humaine, laquelle est en croissance démographique et qualitative. Leur mise en
œuvre dans les véhicules étant quasi-identique, elle ne nécessite pas de
connaître l’énergie finale avec précision. Pour ces deux raisons, nous ne les
considérerons pas dans cette analyse.
Les véhicules hybrides apportent une amélioration
significative de l’efficacité énergétique en milieu urbain, et connaissent de
ce fait une croissance rapide. Néanmoins, ils tirent du carburant toute (si non
connectables) ou la majeure partie (si connectables) de leur énergie primaire.
Nous ne les considérerons donc pas non plus ici.
Les solutions alternatives reposent toutes sur l’utilisation de l’énergie électrique
selon 3 familles pouvant être hybridées entre elles :
- Stockage dans des batteries
- Utilisation de l’hydrogène électrolytique comme vecteur d’énergie
- Utilisation directe à partir de caténaires.
Dans
le second message, analyse du véhicule diesel-type sur le trajet type,
c’est à dire la situation actuelle:
- En 3.1. paramètres du véhicule-type et en 3.2. profil d’utilisation
- En 3.3 besoins en énergie finale (principalement mécanique) :
- En 3.4.1. hypothèses de rendement déterminant en 3.4.2. le besoin en énergie primaire (ici carburant) et modification ou validation en 3.4.3. des hypothèses ci-dessus
- Architectures alternatives et de leur rendement pour les mêmes des paramètres et profil d’utilisation que le véhicule-type
- Besoin des architectures alternatives en énergie primaire (ici électrique), et évaluation de l’énergie supplémentaire requise pour un parc entièrement électrique.
