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jeudi 24 décembre 2020

Polémique sur les hybrides rechargeables

 

Résumé

Un Véhicule Hybride Rechargeable (VHR) est une variante du Véhicule Hybride (VH) dont la batterie, de capacité accrue, peut être rechargée :

  • soit à partir du carburant du moteur thermique entraînant un  alternateur, comme un VH.
  • soit à partir du réseau 230 V par un chargeur, comme un VE.

Il peut ainsi fonctionner :

  • soit comme un Véhicule Electrique (VE) pur,
  • soit comme un Véhicule Thermique (VT) pur (sauf les Toyota)
  • soit encore, le plus souvent, comme un Véhicule Hybride (VH).

L’essai normalisé WLTP d’émissions de CO2 et de consommation, limité à 30 minutes, dont 17 de trafic urbain et 13 de trafic routier, se trouve biaisé : le VHR utilise simultanément ses deux sources d’énergie, ce qui lui permet d’afficher des consommations de carburant, et donc d’émissions de CO2 très basses, grâce à l’utilisation de l’énergie électrique stockée dans la batterie qui se trouve ainsi  presque déchargée en fin d’essai. Ainsi, à titre d’exemple, la berline BMW 330e ci-dessous affiche :

  • Consommation mixte 1,3 à 1,6 litres/100 km
  • Emission de CO2 : 30 à 36 g/km (Norme UE à 95 g/km)

L’acquéreur de ce VHR risque fort d’oublier que ce résultat magnifique, qu’il n’y a pas lieu de mettre en doute, n’a été obtenu qu'après une recharge complète de la batterie, pendant un essai de 30 minutes au cours duquel le VHR n’aura parcouru que 24 km ! Et quelle ne sera pas la déception de cet acquéreur de constater que s’il fait 2 trajets de 30 km par jour, sa consommation revient presque au niveau des VT, voire pire qu’un VT s’il oublie la recharge nocturne, ou s’il fait un trajet au long cours, car son VHR est pénalisée par sa masse plus élevée ! C'est de cette confusion qu'est née la polémique...

Il serait donc nécessaire de modifier la norme WLTP pour les VHR en faisant passer sa phase 4, dite « haute vitesse » de 6 minutes à 36 minutes, pour un totale de 60 minutes et 70 kilomètres (au lieu de 30 minutes et 24 km), ce qui conduirait à afficher des consommations plus réalistes. Les acquéreurs seraient ainsi mieux informés, et les constructeurs ne seraient plus suspectés d’informations trompeuses, quoique conformes à la norme WLTP actuelle.

Message

Rappelons la segmentation énergétique des véhicules de tourisme :

    • Les Véhicules Thermiques (VT), à essence ou diesel, équipés ou non de « start and stop » tirent 100% de leur énergie du carburant. Ils sont dits « conventionnels ». 
    • Les Véhicules Hybrides non rechargeables (VH) font de même. Ils ne peuvent donc absolument pas être considérés comme des véhicules électriques en dépit de publicités ambigües. Leur motorisation comporte une petite batterie (0,5 à 3 KWh), et une (cas le plus fréquent) ou plusieurs (Toyota) machines électriques dont le rôle complexe est en gros le suivant :
      • En mode alternateur, de recharger la batterie si besoin est, ou de récupérer une partie de l’énergie cinétique du véhicule avec une puissance limitée au ralentissement, ne couvrant pas le freinage d’urgence.
      • En mode moteur,
        • d’ajouter son couple de crête à celui du moteur thermique pendant un temps bref, ce qui permet de réduire (« downsizing ») le moteur thermique surabondant, réduction qui améliore son rendement dans les conditions usuelles.
        • d’assurer seul des déplacements sur des trajets très courts à faible vitesse, en ville,
        • sur la plupart des VH, de remplacer le démarreur du moteur thermique.
        • dans les Toyota, de supprimer la boîte de vitesses mécanique, remplacée par un générateur à vitesse de rotation élevée alimentant un moteur de même puissance à couple élevé, selon un rapport continument variable qui permet d’optimiser le point de fonctionnement du moteur thermique dans le plan « couple vs. vitesse de rotation », et accessoirement d’assurer la marche arrière.
      • Les hybrides non rechargeables disposent ainsi d’un système électrique permettant une transmission optimisée et un petit stockage sous forme électrique de l’énergie mécanique fournie par le moteur thermique à partir du carburant. Ce système permet une réduction significative de la consommation (et donc des émissions de CO2 qui leur sont proportionnelles) en usage urbain et périurbain. 
  • Les Véhicules Electriques (VE) sont dépourvus de moteur thermique. Ils sont munis d’un ou plusieurs moteurs électriques alimentés par des batteries embarquées qui ne peuvent être rechargées qu’à l’arrêt. En raison de leur coût et de leur masse qui peuvent dépasser 30 à 40% du VE complet, la capacité des batteries est limitée (20 à 100 KWh), ce qui a pour effet de limiter aussi leur autonomie, conduisant à une utilisation principalement urbaine et périurbaine. Mais ce sont les seuls à être totalement dépourvus d’émissions locales de CO2.
  • Les Véhicules hybrides rechargeables (VHR) ont une architecture très proche des VH. Ils n’en diffèrent que par la présence d’une batterie de capacité plus élevée, de l’ordre de 5 à 10 KWh, et d’un chargeur permettant la recharge de la batterie à l’arrêt partir du réseau 230 V ou de stations dédiées. Ils sont donc vraiment hybrides, puisqu’ils ont deux modes de fonctionnement distincts, utilisant le carburant ou de l’électricité. Selon la capacité de leur réservoir, ils peuvent avoir la même autonomie qu’un VT. Selon la taille de leur batterie, ils peuvent être utilisés en mode VE « zéro émission » en ville. Ils semblent avoir toutes les qualités, en dépit d’une masse et un prix élevés. Pourquoi ont-ils déçu certains utilisateurs ? Pour le comprendre, il faut se pencher de plus près sur la norme WLTP.

La norme WLTP

Pour les véhicules de classe 3 (plus de 34 KW/tonne, c’est-à-dire la plupart), cette norme est résumée dans le cycle ci-dessous qui comporte 4 phases représentatives des conduites urbaines, suburbaines, sur route et sur autoroute, et ce en moyenne sur la vie du véhicule.

L’ensemble aboutit à une vitesse moyenne de 54 km/h, plausible sur la vie d’un véhicule qui roule en ville et s’arrêt aux feux rouges et dans les encombrements. L’autonomie d’un véhicule selon le cycle WLTP correspond à des trajets quotidiens moyens simulés par ce cycle. Lorsque le « plein » de carburant ou de batterie peut être fait tous les soirs, rapidement (carburant) ou en temps masqué (recharge nocturne d’une batterie), l’autonomie a peu d’importance dès l’instant ou elle excède nettement le trajet quotidien.

Mais pour être significative aux yeux des utilisateurs, l’autonomie d’un véhicule doit en réalité être appréciée sur de longs trajets à 110 ou 130 km/h, qu’un VT ou VH, dont l’autonomie est de 500 à 1 000 km, peut parcourir sans arrêt, ou, au pire, au prix d’un arrêt de quelques minutes pour refaire le plein de carburant. Au contraire, un VE nécessitera un ou plusieurs arrêts de l’ordre d’une heure à une station de recharge pouvant n’être ni localisée à la distance optimum, ni disponible dès l'arrivée.

L’autonomie au long cours des VE et VHR

Elle devrait donc faire l’objet d’une norme représentative des grands voyages qui pourrait se baser sur le cycle WLTP actuel modifié par une pondération majorée de la partie « très haute vitesse » qui devrait ainsi passer de 6 minutes à au moins 36 minutes pour un essai total de 60 minutes au lieu de 30. En d’autres termes, la pondération de la partie à haute vitesse serait multipliée par 6 pour abouir à la modélisation correcte d'un long trajet.

 Ce faisant, les VE, et VHR en mode électrique, seraient ramenés à la réalité :

  • Force aérodynamique prépondérante, au lieu de négligeable ou basse
  • Moindre intérêt de la récupération d’énergie cinétique
  • Force de roulement élevée en pourcentage du poids des batteries
  • Mode électrique des VHR limité à quelques dizaines de kilomètres.
  • Et donc impossibilité de privilégier le mode électrique pour afficher une moindre consommation de carburant.

On s’apercevrait alors que l’autonomie pratique des VE au long cours n’est guère supérieure à la moitié de leur autonomie WLTP qui figure actuellement sur les documentations de fabricants. Une Renault Zoé, excellent VE qui affiche 395 km d’autonomie WLTP, circulant aux vitesses licites maximum, par mauvais temps (froid, vent de SW), et voulant conserver 10% de marge de sécurité, ne pourra pas franchir les 210 km séparant Paris du Mans… Il devra recharger au-delà de Chartres. La raison principale est que la force aérodynamique à vaincre, négligeable en utilisation urbaine, devient très prépondérante à 130 km/h, et même à 110 km/h. Il pourrait peut-être faire le trajet à 70 km/h, mais il perdra ainsi une heure, soit le temps d’une recharge !

La consommation WLTP des VHR

Les VHR, souvent de grosses berlines, affichent des émissions de CO2 très basses, souvent de l’ordre du tiers des leurs homologues VT, et des consommations évidemment dans le même rapport.

Nous avons pris pour exemple le VHR BMW 330 e, dont ci-dessous photo et caractéristiques affichées par le constructeur, mais nos remarques valent pour tous les VHR qui sont presque tous de gros véhicules, souvent plus gros que cet exemple.



Le constructeur BMW affiche les caractéristiques suivantes :

 

Ajoutons sa masse, près de 2 tonnes, pour une berline de taille moyenne supérieure.

Ces résultats, qui ne sont pas mensongers, peuvent faire illusion auprès d’acquéreurs non avertis qui imaginent qu’en mode thermique les consommations seront très basses, et qu’en plus elles seront nulles en mode électrique, le tout avec une très large autonomie...

En réalité, conformément à la norme, l’essai WLTP est fait en mode mixte : pendant les 30 minutes de test, le VHR, dont la batterie est initialement chargée, va utiliser au l’énergie  électrique préalablement stockée, ne recourant au mode thermique que dans les conditions les plus favorables, principalement en haute et très haute vitesse, pour ne pas vider la batterie avant la fin du test.

Il faut donc comprendre qu’au cours de l’essai WLTP, le véhicule a utilisé les quantités indiquées de carburant, ET a simultanément vidé sa batterie, ce qui explique ses merveilleuses performances thermiques !

Dans les conditions réelles d’utilisation, qui peuvent être très variables au gré des circonstances, un VHR :

  • En mode thermique pur, consomme autant que n’importe quel autre VT équivalent, et même un peu plus car il est plus lourd que lui en raison de la masse du moteur électrique et de la batterie
  • En mode électrique pur, il se comporte comme un VE, avec une autonomie largement réduite en raison de sa batterie très limitée, mais il n’est pas plus lourd que le VE équivalent, car sa petite batterie compense, et au delà, la présence du moteur thermique.
  • En mode mixte, a priori préférable, il se comporte comme un VH, avec une meilleure autonomie électrique, mais aussi avec une masse plus élevée due à sa batterie plus importante.
  • Au long cours, il consommera un peu plus de carburant qu’un VH car il est plus lourd, sauf à faire des recharges fréquentes pour privilégier le mode électrique.
     Le VHR convient donc à des utilisateurs effectuant beaucoup de petits trajets urbains quotidiens             couverts par le mode électrique seul, avec recharge chaque nuit, mais voulant conserver une longue         autonomie occasionnelle qui sera obtenue en mode thermique. Sur un tel programme, il consommera      moins qu’un VH grâce au mode électrique en ville, mais sera un peu pénalisé par sa masse plus             élevée au long cours.

Pour informer correctement les clients, il suffirait de modifier la norme WLTP comme indiqué ci-dessus : l’augmentation massive des émissions et de la consommation affichées par un test WLTP porté à une heure, lèverait toute ambiguïté : il n’y a pas de miracle sur sa consommation et ses émissions de CO2.

 

Ceci aurait aussi pour effet heureux de marquer la fin des bonus abusifs pour ces VHR qui n’ont ni la propreté, ni les inconvénients des VE, et de les remettre au niveau des VH dont ils ne sont qu’une variante à capacité de batterie augmentée.

jeudi 31 janvier 2019

VE8 - Comparaison VE / VT autonomie


Le VE : Innovation pérenne ou rêve écologiste ?
« Dans un monde inondé d’informations sans pertinence, le pouvoir appartient à la clarté. »  Yuval Noah Harari


VE8 - Comparaison VE / VT autonomie

8.1. Tableau de comparaison

« Carburant »
Gazole
Batterie
Masse
50 kg
600 kg
Volume
60 litres
NS
Energie PCI / Electrique
610 KWh
60 KWh
Rendement moteur
37%
95%
Energie mécanique
226 KWh
57 KWh x 80%
Energie par 100 Kg
452 KWh
10 KWh
Consommation
5,5 litres/100 km
NS
Consommation énergie
25 KWh/100 KM
25 KWh/100 Km
Chauffage Climatis. Auxil.
Inclus
Exclus
« Etanchéité »
Pas de fuite
Autodécharge ?
Remplissage
3 minutes
30 min à 10 h
Durée de vie
Illimitée
1 500 cycles
Autonomie
900 Km
190 km
France départ Paris
95%
25%
Fréq. rempliss. urbain
Hebdo ou ½ mois
Quotidien
 
Détails sur VE :

Type de VE
Batterie typique
KWh/100 km
Autonomie Km
VE usage urbain
30 KWh
195

VE usage polyvalent
60 KWh
19,7
245
VE autoroute 130 km/h
60 KWh
25,1
190


8.2. Recharger ou non ?

Dilemme des longs trajets : Quelle vitesse de croisière adopter ?
  • Elevée, avec étape courte et recharge fréquente ?
  • Basse, pour réduire le temps perdu en recharge ?

L'étude a été faite sur la Renault Zoé munie d’une batterie de 20 Kwh, dont 16 sont réellement disponibles après recharge rapide. Les hypothèses retenues sont optimistes :
  • Stations de recharge nombreuses : ne pas raccourcir les étapes)
  • Bornes disponibles : ne pas rallonger les arrêts
  • Etape = 30 minutes recharge + 5 minutes = 35 minutes
  • Départ batterie chargée et arrivée batterie déchargée.


Résultat :



  • La vitesse moyenne est égale à la vitesse de croisière jusqu’à la première recharge, qui introduit un décrochement.
    • L’optimum pour un trajet long : une vitesse croisière de 100 km/h qui aboutit à une vitesse moyenne de 65 km/h
    • C’est la moitié d’un VT

Si batterie dépasse 25 KW, le temps de charge augmentera car les bornes sont souvent limitées à 50 KW, soit 25 KWh en 30 minutes. Les étapes seront plus longues, mais arrêts aussi…

Conclusion sur les autonomies
Les VE à batteries peuvent difficilement remplacer les VT dans les transports interurbains.

Conclusion cartésienne provisoire sur le VE

Les avantages du VE sont réels, mais limités :
  • Conduite silencieuse et apaisée
  • Pollution urbaine du VE quasiment nulle, mais non déterminante, car celle des VT :
    • a déjà été massivement réduite en Europe très en-dessous des seuils de toxicité.
    • Ses niveaux résiduels ne sont que minoritairement dus aux VT,
    • et elle se réduira encore par augmentation naturelle de la part des VT Euro 6 dans le parc circulant.
  • Le VE arrive après la victoire… au moins en Europe !
  • La réduction des émissions de CO2 par le VE n’est réelle que si l’électricité est fortement décarbonée, ce qui n’est vrai que dans un nombre très restreint de pays, dont la France, la Norvège, l’Islande…

Les inconvénients du VE bien connus :
  • Beaucoup plus cher à l’achat avant subventions
  • Autonomie insuffisante hors utilisation urbaine, aggravée par :
    • La rareté des bornes publiques de recharge
    • La durée des recharges, qui divise par 2 la vitesse autoroutière,
    • et l’utilisation des auxiliaires (chauffage, climatisation…)
  • Véhicules lourds, et peu performants aux vitesses élevées.

Il n’y a guère de raisons objectives de promouvoir le VE au détriment du VT par des dispositions fiscales et/ou réglementaires.

Mais il ne faut pas en conclure que le VE n’a pas d’avenir, car la balance précédente n’intègre ni de l’irrationalité de l’esprit humain, ni de la variété des croyances et des opinions sur lesquelles s’appuient, heureusement ou malheureusement, les démocraties, la politique et le marketing. Ces derniers  ont fabriquées, en général de bonne foi, au profit du VE :
  • Des distorsions de concurrence massives
  • Des distorsions d’image redoutables

qui sont l’objet du message suivant

mardi 22 novembre 2016

Comparaison électrique / diesel / essence



Table des matières du blog www.8-e.fr

Sujets connexes
Emissions de CO2 sur investissement et exploitation par filière de production


Résumé

Les Renault Zoé électrique, Twingo essence et Clio diesel sont des véhicules urbains d’entrée de gamme comparables. La Zoé est vendue avec un contrat de location de la batterie qui débarrasse le client du risque lié à la batterie et lui apporte une bonne prévisibilité des coûts. La comparaison des trois véhicules est ainsi très pertinente.

Autonomie 
  • Grâce au calculateur, supposé sincère, proposé par Renault, il est possible de déterminer l’autonomie selon la vitesse, la température extérieure et le type de jantes. Dans les conditions optimum, l’autonomie annoncée de 250 km, est confirmée à des vitesses modérées, inférieures à 90 km/h, mais tout excès de vitesse et/ou froid vif ramènera rapidement cette autonomie vers moins de 200 km, voire 150 s’ils se cumulent.
  • Si l’on utilise une batterie usagée dont la capacité est réduite de 25%, et que l’on veut conserver une marge de sécurité de 20%, les chiffres précédents sont presque à diviser par deux : l’aller et retour des villes nouvelles au centre de Paris reste jouable, mais de justesse : la préoccupation relative à la décharge de la batterie sera présente.
  • Par comparaison, malgré des hypothèses très prudentes quant à la consommation (majoration d’un tiers des chiffres officiels NDEC, plus majoration jusqu’à 60% moteur froid), les Twingo (35 litres d’essence) et Clio (45 litres de gazole) offrent respectivement 480 km et 810 km en valeur typique, soit 3 ou 5 fois plus que la Zoé. La préoccupation d’autonomie disparaît.
Coût du carburant et du véhicule
Pour la Zoé, le prix du carburant s’entend prix de location de la batterie inclus.
  • On constate que, contrairement aux comparaisons biaisées n’incluant pas le coût de la batterie, le « carburant » électrique est toujours plus coûteux que l’essence, sauf au-dessus de 20 000 km par an, kilométrage rarement atteint par des véhicules urbains. La Clio diesel a le prix le plus bas autour de 0,06 €/km, la Twingo autour de 0,08 €/km, alors que la Zoé, partant de 0,15 €/km pour 6 000 km/an, atteint encore 0,10 €/km pour 12 000 km/an. Le prix du risque batterie n’étant sans doute pas très différent du prix de location, le prix très bas d’utilisation d’un véhicule électrique au long cours, est donc un mythe.
  • Si l’on compare les coûts d’utilisation des véhicules, amortissement et entretien inclus, et bonus écolo déduit, le résultat ci-dessus change peu : le véhicule électrique est le plus cher, mais se rapproche des autres pour les kilométrages élevés, supérieurs à 20 000 km/an. La Twingo à essence est la moins chère, mais perd son avantage pour les kilométrages élevés dont la Clio diesel a besoin pour amortir son surcoût d’achat par rapport à la Twingo, laquelle apparaît comme le meilleur choix économique en usage urbain.
Conclusion

Pour l’utilisateur :
  • La Zoé est plus chère à l’achat et à l’utilisation qu’une Twingo ou une Clio, avec l’inconvénient d’une autonomie très limitée.
  • Ses avantages de silence, de conduite simple et apaisée et d’entretien réduit ne compensent pas ses inconvénients. Seule, l’image peut la sauver.
 Pour la collectivité :
  • La Zoé, exempte de pollution locale et de bruit, est un véhicule citadin idéal. Une forte réduction des émissions de CO2 s’y ajoute, mais uniquement dans les pays disposant d’une électricité décarbonée, dont la France.
  • La trace carbone de fabrication des véhicules thermiques est rarement prise en compte, car mal connue, mais elle est loin d’être négligeable. Le supplément dû à la batterie des véhicules électriques, pourrait révéler quelques très mauvaises surprises !
  • Entre le bonus à l’achat et l’absence de TICPE et TVA sur le carburant, l'avantage fiscal consenti à un véhicule électrique dépasse, sur sa durée de vie, le prix d’achat d’un véhicule thermique équivalent, comme si ce dernier était offert au client ! Ceci ne pourra pas être maintenu indéfiniment, et relativise fortement la "compétitivité" des véhicules électriques.
Développement

Renault propose trois véhicules d’entrée de gamme :
  • La Zoé « Life », motorisation R75 (la meilleure autonomie), purement électrique, avec batteries louées par l’utilisateur.
  • La Twingo « Zen », véhicule urbain exclusivement à essence.
  • La Clio « Life », disponible en version diesel moyennant un supplément significatif.




Dans un véhicule, l’énergie mécanique d’origine électrique (peu taxée) est manifestement beaucoup moins chère que l’énergie d’origine thermique très taxée (TICPE et TVA). Pour autant, on ne peut rien conclure sans prendre en compte le facteur de coût prépondérant qui est le remplacement de la batterie, pouvant approcher les 10 000 €. Or la durée de vie de la batterie est mal connue faute d’expérience, et dépend d’une foule de paramètres. Pour l’acquéreur d’un véhicule tout électrique, c’est une incertitude majeure.

Pour tous ses véhicules électriques, Renault propose uniquement une location des batteries selon un barème qui prend en compte le kilométrage effectué. Le risque « batterie » est donc supporté par le constructeur, et l’acquéreur bénéficie ainsi d’une vision claire de ses coûts, à partir de laquelle une comparaison avec les deux sources d’énergie thermique usuelles, l’essence et le gazole, est aisée.

Nous y procédons ci-dessous, en termes d’autonomie et de coût.

Véhicules


Les puissances sont très proches : 52 à 55 KW. Toutefois, la transmission CVTX (variateur mécanique continu) de la Zoé a un rendement et une ouverture (ratio des rapports extrêmes) inférieurs à une boîte conventionnelle à 5 vitesses. La Zoé est aussi 31% plus lourde que la Clio, ce qui se répercutera sur les accélérations. La Twingo, moins puissante, mais de loin plus légère, dispose du meilleur rapport puissance/masse.

Sans surprise, avec une vitesse maximum de 135 km/h, la Zoé n’est pas une autoroutière. Bien qu’également présentée comme citadine,  la Twingo permet la circulation sur autoroute avec une réserve de puissance limitée (maximum 156 km/h) par l’effet aérodynamique de sa hauteur supérieure, rançon de sa faible longueur de citadine. La Clio est la plus polyvalente.

Les dimensions extérieures sont proches, avec toutefois 10 cm de moins en hauteur sur la Clio, et 45 cm de moins en longueur sur la Twingo. Toutes sont des deux portes avec hayon arrière.

Autonomie

Renault propose aussi sur son site « Zoé » un calculateur d’autonomie qui prend en compte la vitesse du véhicule, la température extérieure (chauffage ou climatisation qui pénalise l’autonomie) et les jantes. Il se base sur une batterie neuve de 22 KWh et ne comporte pas de marge de sécurité. Nous le considérons par hypothèse comme sincère.

Les consommations affichées des véhicules thermiques étant notoirement sous-estimées, nous avons retenu comme consommation à chaud, la moyenne des consommations (urbain + extra urbain) affichées majorée d’un tiers (+33%). Pour les petits trajets commencés à froid, ces consommations ont en outre été affectées d’un coefficient 1,6 pour un trajet de 2,5 km (100 km en 20 jours par mois) se réduisant progressivement à 1,0 pour un trajet supérieur à 45 km (1 800 km en 20 jours par mois). Bien qu’approximatifs, ces chiffres sont réalistes, en aucun cas optimistes.

Prenons le Zoé dans le cas le plus favorable :
  • Batterie 22 KWh neuve
  • Jantes 15 pouces
Le graphe ci-dessous donne l’autonomie en fonction de la vitesse et de la température. Il montre un optimum vers 50 km/h, et une décroissance en-dessous (impact des consommateurs fixes, notamment du chauffage en hiver), comme au-dessus (apparition des pertes aérodynamiques, rapidement prépondérantes).


Par temps doux, en usage urbain incluant des voies rapides jusqu’à 90 km/h, on pourra compter sur 250 km d’autonomie, qui est d’ailleurs la distance pratique annoncée par Renault dans ses documents commerciaux. Mais par grand froid, il vaudra mieux tabler sur 200 km.

Tout excès de vitesse se paiera très cher en autonomie : à 110 km/h, l’autonomie se réduit à 200 km en été, ou 150 en hiver. A 130 km/h, on perd 40 km de plus, vers   160 et 110  km.

Les chiffres ci-dessus sont compatibles avec un usage quotidien entre les villes nouvelles (Cergy-Pontoise, St-Quentin-en-Yvelines, Marne-la-Vallée) et le centre de Paris en conservant une bonne marge de sécurité, avec une recharge par nuit.

Mais une batterie n’est pas éternellement neuve loin de là : sa capacité décroît et son remplacement n’est proposé par Renault qu’à partir de 25% de baisse. Il faut aussi intégrer une décharge maximum de 80% de la batterie, soit une marge de sécurité de 20%, et le client a le droit de choisir des jantes 17 pouces. Que  devient l’autonomie dans ce cas moins favorable ?


La chute est sévère par rapport au cas favorable précédent. 

Reprenant le cas du temps doux, en usage urbain incluant des voies rapides jusqu’à 90 km/h, l’autonomie est ramenée à 130 km, réduite à guère plus de 100 km par temps froid : elle est donc pratiquement divisée par deux par la prise en compte du vieillissement de la batterie et de l’indispensable marge de sécurité.

A vitesse élevée, à proscrire par temps froid, l’autonomie repasse sous la barre des 100 km : 80 km à 110 km/h, ou pire, 70 km à 130 km/h.

Notre banlieusard des villes nouvelles devra faire des recharges complètes, être attentif à sa batterie, et ne pas dépasser 90 km/h s’il fait froid. C’est jouable, mais la préoccupation sera permanente, et aucun imprévu n’est permis.

A titre de comparaison, selon les critères pessimistes de consommation retenus ci-dessus, les véhicules thermiques offrent :
  • Twingo : un réservoir de 35 litres d’essence permettant de 380 à 600 km selon la longueur des trajets avec démarrage à froid.
  • Clio : un réservoir de 45 litres de gazole permettant de 640 à 1020 km selon les mêmes facteurs.

Ces autonomies ne dépendent que peu de la vitesse en dessous de 90 km/h, et sont indépendantes de la température extérieure. Elles sont pratiquement 3 à 5 fois supérieures à celle de la Zoé.

Coût du carburant et du véhicule

Renault propose à ses clients le barème de location de la batterie suivant :
  • Jusqu’à 7500 km/an : forfait mensuel de 69 €
  • A delà de ce plafond : 0,05 € /km
  • Ou forfait mensuel de kilométrage illimité de 119 €.
Le coût du carburant électrique doit prendre en compte ce coût de location de batterie, largement prépondérant. Le prix du KWh s’y ajoute : il dépend largement des conditions de recharge et du tarif EDRF (base, jour/nuit, tempo…). Nous avons adopté pour l’analyse un prix fixe de 0,159 €TTC/Kwh, CSPE incluse.

La consommation est éminemment variable selon une foule de paramètres. Nous nous basons pour la comparaison sur une consommation plutôt optimiste de 8 KWh/100 km qui autorise en moyenne une autonomie de (22 / 8) x 100 = 275 km.

A noter que 8 KWh = 28,8 MJ (mégajoule) = 0,685 kg d’hydrocarbure, soit approximativement 0,8 litre de gazole ou un 1 litre d’essence. Ceci semble très bas, mais il ne faut prendre en compte le fait qu’un moteur électrique a un rendement 3 à 4 fois supérieur à un moteur thermique. Les consommations thermiques équivalentes seraient donc 3 à 4 litres d’essence ou 2,4 à 3,2 litres de gazole, ce qui est cohérent.

Sur ces bases, le prix du « carburant » (incluant la location de batterie) ressort comme suit :



On constate que, malgré son image d’économie due aux comparaisons biaisées n’incluant pas le coût de la batterie, le « carburant » électrique est toujours plus coûteux que l’essence, sauf au-dessus de 20 000 km par an, kilométrage rarement atteint par des véhicules urbains.

En dépit des récents réajustements fiscaux de la TICPE en faveur de l’essence et au détriment du gazole, ce dernier reste largement compétitif en coût, mais nous verrons plus loin que cette compétitivité peine à amortir le coût plus élevé du véhicule diesel.

Prenons maintenant en compte les coûts du véhicule :
  • Amortissement du prix d’achat (bonus électrique déduit) sur 8 ans ou 160 000 km (le premier des deux). La plus grande longévité supposée des véhicules électriques n’a pas été prise en compte : s’il est vrai que leur entretien, hors changement des batteries, est minime, et d’ailleurs intégré ci-dessous, il est fort à craindre que ces véhicules, et notamment leurs batteries, ne soient victime d’obsolescence, tout comme la plupart des appareils numériques ! Ainsi, des batteries améliorées ne seraient probablement pas compatibles avec les véhicules existants, amenant le propriétaire à changer son véhicule pour bénéficier des dernières améliorations, plutôt que d’investir dans un remplacement coûteux de batteries obsolètes.
  • Frais d’entretien évalués à :
    • Electrique :         1,0 €/100 km
    • Essence :             2,5 €/100 km
    • Diesel :                3,5 €/100 km
  • Frais d’assurance non pris en compte : sans doute inférieurs pour des véhicules qui roulent moins, et moins vite, alors qu’on cherche à les comparer sans a priori, ils apporteraient un biais dans la comparaison.

Sur ces bases, le prix d’utilisation du véhicule est le suivant :
  •  La Zoé électrique est significativement plus chère quel que soit le kilométrage. Ceci résulte de son coût d’achat élevé malgré le bonus, auquel s’ajoute le prix de location des batteries, non compensés par le prix très bas du carburant électrique et l’excellent rendement du moteur électrique.
  • Malgré un coût de carburant significativement plus bas (vu précédemment), la Clio ne parvient pas à amortir le surcoût de la motorisation diesel et de son entretien.
  • Manifestement, la voiture la plus économique est la Twingo qui s’impose quel que soit le kilométrage.
Conclusion

Pour l’utilisateur :
Sur les bases actuelles, la Zoé a de graves inconvénients :
  • Plus chère à l’achat qu’une Twingo malgré le bonus
  • Plus chère à l’utilisation qu’une Twingo essence ou une Clio diesel
  • Beaucoup moins performante
  • Avec une autonomie qui reste très limitée, la cantonnant à un rôle strictement urbain, sans exception, avec la préoccupation constante des recharges.
Elle a quelques avantages spécifiques :
  • Le silence aux vitesses basses et moyenne. (A grande vitesse, les bruits de roulement et aérodynamiques sont prépondérants et cet avantage se réduit)
  • Le confort d’une conduite simple et apaisante.
  • Un entretien extrêmement réduit.
Pour la collectivité :
  • L’absence presque totale de pollution locale et de bruit qui en fait un véhicule citadin idéal. (Restent quand même les particules fines résultant de l’usure des freins et des pneumatiques)
  • La forte réduction des émissions de CO2, mais uniquement dans les pays disposant d’une électricité décarbonée. Il y en a malheureusement très  peu : France, Suisse, Scandinavie, Canada, Islande… Dans tous les autres pays, et notamment dans ceux qui utilisent des centrales thermiques au charbon, un véhicule électrique émet globalement plus de CO2 qu’un véhicule thermique !
  • La trace carbone de fabrication des véhicules n’est jamais prise en compte, car mal connue, mais c’est une grave lacune. On admet généralement que la fabrication d’un véhicule thermique amène une émission de CO2 qui pourrait être égale à la moitié de l’émission due au carburant pendant toute sa durée de vie. La prise en compte, en supplément, de la batterie des véhicules électriques, pourrait révéler quelques très mauvaises surprises !
  • Le coût pour la collectivité des avantages fiscaux des véhicules électriques, est très élevé, en deux termes :
    • Le bonus d’achat de 6 300 €
    • L’absence de TICPE, et de TVA afférente (contreparties de la mise à disposition gratuite des infrastructures routières, et non taxes vertes), correspondent à un manque à gagner de l’ordre de 9 000 € dans la durée de vie d’un petit véhicule sur 160 000 km.
    • Pour un total (15 300 €) largement supérieur au prix d’achat d’une Twingo neuve (13 030 €) !
    • Ces avantages fiscaux ne pourront pas être indéfiniment maintenus.
  • Plus globalement, on peut penser qu’il n’appartient pas à l’Etat de choisir des solutions technologiques telles que la voiture tout électrique qui ne constitue probablement pas la méthode la plus efficace pour réduire rapidement les émissions de CO2 dues aux véhicules routiers. C'est la thèse de Jean Tirole, prix Nobel d'économie 2015.
  • L'Etat ferait mieux d’instaurer une taxe carbone aussi universelle que possible (compensée par une baisse universelle de la TVA à pression fiscale constante) et de laisser le marché choisir les solutions. On verrait alors sans doute émerger les hybrides et, parmi elles, le segment des véhicules légers et très aérodynamiques, actuellement inexistant.