Le
VE : Innovation pérenne ou rêve écologiste ?
« Dans un monde
inondé d’informations sans pertinence, le pouvoir appartient à la
clarté. » Yuval Noah Harari
Les
distorsions « soft » : Infox
6.1. Configurations envisagées
La comparaison
porte sur 4 véhicules typiques :
- VT Essence de 1 300 kg (toutes les masse sont des « PTC »)
- VT Diesel de 1 400 kg
- VT Hybride à essence de 1 500 kg
- VE Electrique de 1 800 kg, équipé d’une batterie de 60 KWh, chargé par de l’énergie électrique de 7 origines possibles :
- Electrothermique au charbon
- Electrothermique au fioul
- Electrothermique au gaz conventionnel
- Electrothermique au gaz à cycle combiné
- Electronucléaire pure
- Issue du mix moyen français de l’année 2017
- Issue du mix moyen allemand
On aboutit donc à 10 configurations, dont 3 VT plus 1 VE rechargé selon 7 filières.
6.2. Hypothèses de modélisation adoptées
6.2.1. Energie mécanique requise aux 100 km : Nous y intégrons :
- Travail de la force de roulement,
- Travail de la force aérodynamique
- Toute l’énergie cinétique créée pour les VT essence et diesel
- Un tiers de cette énergie pour le VT hybride et le VE qui en récupèrent les deux tiers.
- Aucune énergie potentielle
Ce rendement qui
reste toujours bon prend en compte deux facteurs :
- La batterie : toute l’énergie électrique y rentre et en sort avec un rendement estimé à 80%
- Le moteur : son rendement baisse un peu quand le couple croît, mais ce dernier n’est pas toujours au maximum. On adopte 95%
- Rendement global : 80% x 95% = 76%
La détermination
du rendement qui est médiocre (principe de Carnot) est complexe. Nos hypothèses
sont résumées ci-dessous :
Rendements moteur VT
|
Polyvalent
10 à 130 km/h
|
Urbain 10 à 70 km/h
|
Détermination
|
Diesel
|
34%
|
25%
|
Tableau
ci-dessous
|
Essence
|
29%
|
22%
|
Coeff. diesel x
0,85
|
Hybride essence
|
37%
|
27%
|
Empirique
|
6.1.1.2.
Calcul
des énergies requises
Méthodologie :
Les paramètres déterminent
les énergies, puis le « carburant » requis, mécanique
ou électrique
Pour chaque
masse, nous avons établi un tableau de 13 lignes, de V=10 Km/h à V=130 Km/h par
incrément de 10 km/h. Quatre tableaux ont
ainsi été établis pour 1300 Kg, 1400 Kg ci-dessous
à titre de spécimen, 1500 Kg et 1800 Kg.
Les colonnes donnent
les énergies mécaniques, rendements et énergie « carburant » requises
par les véhicules :
- VT D, VT E, et leur moyennes générales et urbaines
- Rendements et rendements moyen général et urbain
- Les moyennes pondérées sont calculées sur des plages de vitesse :
- Polyvalent 10 à 130 Km/h
- Urbain : 10 à 70 Km/h
- Les deux colonnes de droite donnent les énergies en base 100 à 130 KM/h.
6.1.2.
Tableau
de calcul du CO2 en usage polyvalent
Les énergies
requises aux niveaux « Carburant » et « Mécanique » étant
ainsi déterminées, la méthodologie de calcul du CO2 émis figure
ci-dessous. On notera que le rendement de Carnot, toujours mauvais, intervient dans les
deux cas :
- Au niveau du moteur thermique du VT
- Au niveau de la centrale électrothermique pour le VE
- Sauf dans le cas de l’énergie électrique hydraulique, éolienne et PV qui ne passent pas par l’énergie thermique, mais qui sont très minoritaires.
Codes
couleur :
- Fond vert : Entrées
- Chiffres noirs : VT
- Chiffres bleus : VE
- Lignes rouges : résultats intermédiaires essentiels
- Deux dernières lignes en gras : résultat final en termes de CO2.
Les consommation
moyennes calculées selon ce tableau (7,2 l d’essence ou 5,5 l de gazole
aux 100 km) sont largement supérieures aux consommations NEDC, mais elles
seront reconnues par les utilisateurs comme étant conformes à l’utilisation
réelle, ce qui valide les hypothèses
adoptées.
Les émissions de CO2 de chaque
configuration résultant de ce tableau en fonction du kilométrage
parcouru, figurent ci-dessous ;
o
en cumul (tonnes)
o
et par kilomètre (gr/Km
Les écarts considérables d’émissions des
VT par rapport aux chiffres NEDEC qui sont autour de 110 gr/km, s’expliquent
aisément par la prise en compte :
- De la réalité des consommations, soit +40 gr/km, pour un total de 150 g/km
- Des émissions amont, évaluée à 20% (selon VE4), soit 30 gr/km, aboutissant à 180 gr/km, asymptote des courbes pour les kilométrages élevés
- De la TC de fabrication, fixe, donc inversement proportionnelle au kilométrage, et donc extrêmement élevée en début d’utilisation
Le dossier
« CO2 Monde » des Echos du 4 décembre donne une moyenne de
259 gr/Km pour un VT essence, cohérente avec ce graphe
6.1.4. Conclusions
sur les TC en usage polyvalent
Courbes
en pointillés : véhicules tirant toute leur énergie du carburant.
- VT à essence, meilleur jusqu’à 40 000 km
- VT diesel, meilleur de 40 000 km à 90 000 km
- VT hybride, pénalisé par sa TC de fabrication plus élevée (batterie, double motorisation), meilleur au-delà de 90 000 km
Courbes en traits
pleins, relatives au même VE selon l’origine de son
énergie électrique de recharge
- Française ou nucléaire ou renouvelable, le gain en CO2 est massif au-delà de 45 000 km.
- Issue du charbon, le VE émet deux fois plus que le VT.
- Issue des autres filières fossiles, 3 courbes proches) : seule la mieux placée (gaz à cycle combiné) permet au VE de faire mieux que le VT :
- A essence au-delà de 110 000 km,
- Diesel au-delà de 150 000 km
- Hybride à essence au-delà de 200 000 km.
- Issue du mix allemand, le VE émet plus que le VT, même pour des kilométrages élevés !
Finalement, la
seule configuration qui réduit significativement
les émissions de CO2 est celle qui réunit :
- Le VE
- Et les seules filières renouvelables et nucléaire
6.1.5. Et
si on changeait de point de vue ?
« Carburant » requis selon la
vitesse, base 130 km/h
Revenons
sur les 2 colonnes de droite du tableau des énergies requises de 6.1.1.2., qui
donne les besoins en carburant du VE et du VT D, avec base 100% conventionnelle
à 130 km/h.
Partant
de 130 km/h (au sens du tableau en 6.1.1.2. ci-dessus, comportant de la création
et du gaspillage d’énergie cinétique), le carburant requis par
le VE :
- Décroît avec la puissance mécanique requise grâce à un rendement maintenu, voire amélioré à faible vitesse et à la récupération des 2/3 de l’énergie cinétique
- Grâce à un faible impact énergie cinétique à vitesse basse, dont les 2/3 sont récupérés.
- Décroît d’abord avec la force aérodynamique,
- passe par un minimum vers 80 km/h,
- puis ré-augmente à plus du 100% en raison du mauvais rendement moteur thermique à puissance très réduite ajouté au plein impact du gaspillage de l’énergie cinétique.
Tous
les utilisateurs de VT le savent fort bien : on consomme plus dans les
embouteillages que sur autoroute !
Conclusion évidente : le VE est
mieux adapté à la ville qu’à la route. Nous reprenons donc la présente comparaison VE vs. VT en usage urbain dans le message suivant.
