Comparaison électrique / diesel / essence

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Le carburant électrique est-il moins cher ?

Véhicules alternatifs : quels scénarios pour le futur ?

La taxe carbone

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.

Vehicule 2,3 l/100 km : 6 – Perspectives

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Sujets connexes :

Véhicule 2,3 l/100km : 1 - Principes et architecture

Véhicule 2,3 l/100km : 2 - Moteur thermique

Véhicule 2,3 l/100km : 3 - Rapports de transmission

Véhicule 2,3 l/100km : 4 - Hybridation électrique

Véhicule 2,3 l/100km : 5 - Transmission et performances

Nous venons de voir que la construction d’un véhicule de tourisme se contentant de 2,3 litres d’essence aux 100 km est sans aucun doute techniquement et industriellement et possible, et ce pour un coût de production très raisonnable résultant du choix de solutions simples. Il peut afficher un résultat économique très intéressant pour l’utilisateur.

Aspect général

Nous nous sommes risqués à une ébauche des volumes, étant bien entendu que les carrossiers et stylistes pourraient jouer sur les surfaces, les couleurs, et les nervures bien orientées au plan aérodynamique.

(Plan de silhouette en cours de réalisation)

Cette voiture  est très typée à plusieurs titres :

• Etroite et basse, son habitabilité est limitée
• Position de conduite est assez allongée, comme dans les voitures de sport dont elle ne fait pas partie : puissance réduite et boîte pilotée.
• Accès aux places avant est handicapé par des bas de caisse relevés indispensable à la rigidité de la plateforme
• Une seule place arrière d’accès peu pratique
• Longueur assez  importante par rapport à l’habitabilité
• Absence de rétroviseurs extérieurs qui demandera une modification législative
• Style des volumes limité par la recherche d’une faible traînée, mais pouvant être compensé par un style des surfaces, et l’ajout de nervures  parallèle aux lignes d’écoulements.

Mais elle dispose d’atouts majeurs :

• Economie massive de carburant pour l’utilisateur
• Ecologie grâce à la division par 2 des émissions de CO₂ d’utilisation sans recourir au diesel, et grâce à une masse réduite qui réduit aussi la trace carbone de fabrication des matériaux en augmentant la valeur ajoutée.
• Autonomie équivalente à celle d’une routière diesel
• Polyvalence : peut remplacer n’importe quelle autre voiture jusqu’à trois passagers avec leurs bagages.
• Longévité permise par l’automatisation de la transmission et de ses embrayages et le fonctionnement du moteur thermique dans des conditions optimum, et souvent à l’arrêt en ville, remplacé par l‘inusable moteur électrique.

Est-elle vendable ?

Nous nous plaçons ici dans l’hypothèse d’un marché concurrentiel non faussé, donc sans recours à des subventions ou détaxes, contrairement aux véhicules  électriques ou à hydrogène (bonus d’achat et absence de TICPE et TA afférente sur l’énergie électrique) qui sont outrageusement avantagés aux frais du contribuable.

Reconnaissable au premier coup d’œil, différente de toutes les autres, elle créera à elle seule un  nouveau segment, comme l’on fait la Citroën DS19 en 1955, la Renault 16 en 1965, la Matra Espace en 1987, ou la Smart en 1998. Elle ne laissera pas indifférent, et trouvera très vite sa notoriété.

Son caractère écologique est évident pour un technicien averti : la réduction d’émissions de CO₂ qu’elle permet, ramenée  à son coût, est bien plus favorable que celle d’un véhicule électrique qui les supprime totalement (au moins localement) pour un prix double nécessitant des subventions et détaxations. La comparaison avec un véhicule à hydrogène lui est encore plus favorable. Mais cette notion est trop complexe pour passer rapidement dans l’esprit du grand public qui risque de retenir que cette voiture émet moins de CO₂, mais en émet quand même. Le CO₂ étant généralement, quoiqu’à tort, considéré comme un polluant localement nocif, l’image verte du véhicule peut s’en trouver réduite.

Son avenir est en revanche assuré si la réglementation renonce à choisir des solutions supposées vertes sans prendre en compte leur viabilité économique, mais se limite au résultat en instaurant la taxe carbone dans toutes ses applications énergétiques comme nous le préconisons depuis longtemps. Ainsi, elle ne fausse pas la concurrence. La voiture en projet se développera au détriment des véhicules conventionnels, et freinera le développement des véhicules tout électrique dans leurs applications non strictement urbaines, contribuant significativement à une baisse des émissions de CO2 qui sera gratuite pour l’Etat, et même positive grâce à la taxe carbone.

8 - Sécurité Routière: Annexes

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Sujets connexes

 1. Mesure, enjeu et comparaison européenne

 2. Evolution du risque et extrapolation

 3. Répartition du risque et des victimes

 4. Analyse de la vitesse, circonstances, cas de la Formule 1

 5. Analogie avec la qualité automobile

 6. Corrélation et causalité

 7. Du contrôle du conducteur à l’automatisation

Les facteurs de Sécurité routière

Ci-dessous, la liste non exhaustive des facteurs contribuant à la sécurité routière est donnée pour mémoire et  n’a pas fait l’objet de débat

On peut classer les facteurs de sécurité routière en 3 familles principales relatives aux:

• véhicules  
• infrastructures 
• comportements

et une famille secondaire :

• secours et sécurisation après l’accident

Les véhicules  (Avenir en italique)

• Sécurité passive (rend l’accident moins dangereux): 
• ceintures de sécurité / 3 points / AR / à prétensionneurs pyrotechnique, / affichage lumineux / alarme oubli / tendeur au départ
• airbags conducteur / avant / genoux / latéraux / arrière
• sièges pour enfants / Isofix
• extrémités déformables avec habitacle indéformable, verres feuilletés, élimination des accessoires agressifs dedans et dehors,
• normes sur réservoirs et circuits de carburant et électriques,
• SOS automatique par GSM '"eCall"… 
• Sécurité active (évite l’accident): 
• qualité des pneumatiques / alarme de pression / regonflage automatique,
• double circuit hydraulique  de freinage, freins à disques / assistés / ABS /AFU / alarme usure / alarme niveau fluide
• régulateurs et limiteurs de vitesse / avec contrôle de distance, 
• progrès des suspensions / tenue de route / ESR,
• éclairage code européen/ halogène / xénon / antibrouillard, LEDs / Laser / Route à occultation
• rétroviseurs / x 2 / x 3 / réglage électrique / dégivrants / électro-chrome / à mémoire de position /caméras arrière
• feux de détresse /automatiques, triangle et gilet réflectorisés
• contrôle technique obligatoire, contrôle informatique des fonctions,
• dégivrage / désembuage / lave-glace / projecteurs  
• Confort de conduite (réduit la fatigue du conducteur) :
• sièges réglables 3 axes / 4 axes / 5 axes / électriques
• assistance direction/variable
• ergonomie du poste de conduite,  afficheurs « tête haute »,
• silence, climatisation / automatique / multizone
• GPS avec cartographie / interactive / Coyote
• Ergonomie du tableau de bord, affichage « tête haute »
• Autonomie des véhicules (surveille et remplace le conducteur):
• ABS, feux de croisement automatiques,
• essuie-glace automatique,
• warning automatiques,
• alarme de changement de voie,
• ISC = Limiteur de vitesse intelligent lié à la cartographie résidente ou non, à la signalisation et à la distance du véhicule précédent
• boîte de vitesse pilotée ou auomatique
• détecteur de somnolence, reconnaissance automatique de la signalisation.
•  La révolution numérique a déjà permis plusieurs  réalisations satisfaisantes de véhicules prototypes dépourvus de conducteurs, capables de s’insérer dans le trafic et de respecter les signalisations, uniquement commandés à partir de l’analyse des images et de la cartographie. Cette intelligence artificielle progressivement adaptée sur les véhicules de série pourra corriger de plus en plus d’erreurs du conducteur, jusqu’à, peut-être, le remplacer un jour.

 Les infrastructures

• Décuplement du réseau de voies autoroutières (concédées ou non),
• Création de déviations ou de périphériques autour des agglomérations
• Suppression des routes à 3 voies, des « points noirs » et de la plupart des passages à niveau ferroviaires,
• Généralisation des barrières ou murets de sécurité centraux et latéraux,
• Remplacement des carrefours par des ronds-points,
• Amélioration du balisage et de la signalisation,
• Pré-signalisation par panneaux « Sirius »
• Messages « Autoroute Info 107.7 », « Info Trafic », Coyote et analogues.
• Mais réduction, délibérée ou non, des tronçons éclairés,
• Retour à l’ergonomie de la signalisation : la voie prioritaire est celle qui est ressentie comme telle, une signalisation est là où on s’attend à la trouver, la vitesse maximum ne change pas trop fréquemment, on limite l’inflation des signaux, etc…
• Réglementation des vitesses et distances selon le trafic et les conditions climatiques

Le  comportement

• Permis à points
• Contraventions
• Délits dans certains cas
• Radars, fixes ou non, de contrôle de vitesse
• Lutte contre l’alcoolisme au volant
• Bonus / malus des compagnies d’assurances,
• Préoccupation écologique
• Ordinateurs de bord explicitant la consommation
• Campagnes de la Prévention Routière
• Application stricte du Code de la Route, avec contraventions proportionnelles aux infractions
• Conduite apaisée, sans agressivité, ni esprit de compétition.
• Lutte contre la somnolence qui est devenu le premier facteur de risque sur voies autoroutières
• Traiter en priorité les cycles motorisés et les piétons.
• Lutter contre les psychotropes  (illicites ou médicaments) 
• Réprimer la conduite sans permis (et donc sans assurance !).
• Simplifier les épreuves du Code de le Route pour les ramener au niveau des connaissances effectives d’un panel de gros rouleurs n’ayant ni contraventions, ni sinistres.
• Revenir sur l’absence de responsabilité civile des piétons et cycles (loi Badinter) qui déresponsabilise souvent leur comportement. 

Secours et sécurisation

• Téléphones fixes le long des voies autoroutières
• Téléphones mobiles
• E-call : appel de détresse automatique en cas d’accident
• Moyens d’intervention pour mémoire.

Véhicules alternatifs : Quels scénarios pour le futur?

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Sujets connexes au présent message

1 . Besoins actuels du transport routier en énergie primaire

2 . Modélisation du véhicule-type et validation

3 . Architecture et 4 . Energie des véhicules alternatifs

Résumé

La transformation du parc routier actuel en véhicules alternatifs, à hydrogène, batterie ou caténaire, tous basés sur l’énergie électrique, aboutirait à un énorme besoin supplémentaire. Or les évolutions  prévisibles relatives à l’énergie, sont pour la plupart défavorables :

• Raréfaction des hydrocarbures fossiles et restrictions d’émissions de CO₂, donc substituts à trouver pour les carburants, le chauffage et la production électrothermique.
• Stagnation probable de l’énergie hydraulique, et faible développement des énergies éoliennes et photovoltaïque du fait de leur intermittence.
• Améliorations de l’efficacité énergétique  des véhicules, et du bâtiment (isolation et apports thermiques solaires).
• Probable introduction de tarifs variables et de réseaux intelligents pour gérer les pointes de consommation

Dans ce contexte, l’abandon de l’énergie électronucléaire poserait des problèmes difficilement surmontables. Un EPR produit autant que 4 000 éoliennes de 2 MW ou que les 4 départements 75, 92, 93, 94 entièrement recouverts de panneaux solaires, dont les productions sont par surcroît intermittentes !

• La création de stations de stations de recharge est  simple dans les parkings préexistants (habitation, entreprise, urbain, commerciaux) mais assez onéreuse sur les autoroutes (puissance élevée pour limiter de très grandes surfaces de recharge).
• La production d’hydrogène serait plutôt décentralisée dans chaque station qui pourrait assurer la production selon la demande et le prix (variable) de l’électricité grâce à un stock aval.
• D’éventuelles caténaires constitueraient un investissement lourd, mais bien inférieur au génie civil d’une autoroute, et éviterait les stations de recharge.
• La perception de la TICPE assujettie à la TVA, qui est la contrepartie des infrastructures de transport et non un impôt écologique, amènerait quelques complications, notamment pour les stations de recharge privatives.
• L'autonomie est un paramètre critique des véhicules alternatifs, sauf s’ils sont alimentés par caténaires. Sauf progrès imprévisible, les véhicules à batterie resteront urbains, et l’autonomie des véhicules routiers à hydrogène n’excéderait pas 400 Km au prix d’un alourdissement de 200 à 300 Kg.
• Les véhicules conventionnels continueront à s’améliorer à se différencier selon leur usage. Des solutions intermédiaires se développeront avant les véhicules alternatifs, notamment des hybrides série et/ou des véhicules au gaz naturel qui apporte, à masse égale réservoir inclus, 3 fois plus d’énergie que l’hydrogène.
• Dans une évolution aussi complexe et techniquement incertaine, le législateur doit s’abstenir de faire des choix appuyés par des mesures fiscales ou incitatives, et laisser le marché juger de la pertinence des solutions proposées par les acteurs, constructeurs et équipementiers.

5 . Comparaison des architectures

Le tableau ci-dessous reprend et complète les éléments des trois messages précédents pour tenter une synthèse des avantages et inconvénients des six architectures de véhicules alternatifs sans émission locale ni carburants fossiles envisagés précédemment. Toutes sont basés sur l’énergie électrique utilisée soit directement, soit via le vecteur hydrogène produit par électrolyse.

5.1. Infrastructures d’énergie électrique – Situation générale

5.1.1. Selon l’architecture utilisée, le besoin énergétique du parc routier national est donné ci-dessous. Ses ordres de grandeur monstrueux parlant peu, il est préférable de les exprimer de façon plus concrète :

• En 3^ème ligne, en pourcentage d’augmentation de la production électrique nationale actuelle. Selon les cas, elle est susceptible de doubler.
• En dernière ligne, en nombre de réacteurs nucléaires EPR de 1,9 Gw (à construire) utilisés à 80% sur une année complète. 

5.1.2. De tels ordres de grandeur posent beaucoup de questions sur l’avenir général de l’énergie. Sans traiter ici ce sujet beaucoup trop vaste et complexe, rappelons les principales évolutions probables en France, positives ou négatives :

• Raréfaction des hydrocarbures fossiles, liquides et gazeux, par épuisement et renchérissement progressif.
• Selon le GIEC, nécessité de réduire les émissions de CO₂ conduisant à des restrictions d’usage de tous les combustibles fossiles carbonés, charbon et lignite en tête.
• En conséquence des précédents, substituts à trouver, non seulement pour carburants routiers, mais aussi pour le chauffage domestique et industriel, et pour la production électrique par centrales à gaz ou à vapeur.
• Croissance de la population,  du parc de logements et de la demande de transport de personnes et de marchandises.
• Possible réduction des biocarburants en concurrence avec l’alimentation humaine qui est en croissance qualitative et quantitative
• Peu de développement significatif de l’énergie hydraulique et de sa variante réversible (STEP), faute de sites équipables. Les moyens de stockage énergétique resteront donc limités et locaux.
• Amélioration de l‘efficacité énergétique dans tous les domaines : chauffage (isolation, pompes à chaleur actuellement méconnues), éclairage (technologies), moteurs (aimants et commutation électronique).
• Apports thermiques solaires directs dans le bâtiment (chauffe-eau en toiture, baies au sud)
• Développement limité des énergies éoliennes et photovoltaïques, malheureusement fatales et plus ou moins prévisibles, contra-cyclique pour le photovoltaïque, qui nécessitent des centrales hydrauliques ou thermiques en veille, prêtes à prendre le relais.
• Développement de la biomasse, du biogaz, pour une part limitée et en partie fatale.
• Les  tarifs variables, selon les principes du « yield management » couramment appliqués notamment aux  transports aériens, s’imposeront : ils incitent à la réduction des pointes de consommation, et évitent l’installation de moyens de production de  pointe, impossibles à amortir.
• Les réseaux intelligents, compléments nécessaires de la tarification variable, pourront contribuer à réguler la consommation en la liant au tarif et à la production. Mais ils ne produiront rien, et l’intérêt de moyens de production électrique décentralisés ne saute pas aux yeux : la variabilité diminue, les coûts baissent et les rendements s’améliorent quand la puissance croît. par mutualisation des moyens de production.

Avant de statuer sur l’évolution de l’énergie électronucléaire, dont les inconvénients et risques sont connus, mais qui demeure la seule marge de manœuvre significative,  les décideurs seraient bien inspirés d’analyser attentivement les évolutions ci-dessus en dépit d’une minorité militante… Une décision positive suppose de trouver des sites, très probablement au bord de la mer, compte tenu de la puissance thermique à évacuer des condenseurs, et de la saturation des fleuves et notamment de la Loire. Quel gouvernement osera relancer le projet de centrale à Plogoff (Sud-Finistère), site naturel idéal ? Quel site pourra éviter de se transformer en ZAD ? Mais les faits sont têtus : un EPR produit autant que 4 000 éoliennes de 2 MW, ou que toute la surface de la ville de Paris et de ses trois départements limitrophes, couverte de panneaux solaires, avec l’avantage énorme d’une production continue.

5.2. Réseau de distribution d’hydrogène

La production centralisée d’hydrogène n’offrirait probablement pas d’effet d’échelle pouvant la justifier en compensant des prix élevés de transport, soit par « hydroducs » haute pression à créer, soit par camions citernes haute pression dont la capacité énergétique, limitée par le poids du réservoir, n’atteindrait que le 1/5 de celle d’un camion de gazole. Il est donc probable que chaque station de recharge disposerait de ses propres moyens de production raccordés au réseau ERDF.

Pour chaque station,  une optimisation sera à réaliser entre :

• La puissance d’électrolyse installée
• La capacité de stockage
• Le prix (variable) de l’énergie électrique

On peut ainsi envisager trois tendances, entre lesquelles le marché tranchera :

• à un extrême, une production tirée par la demande, donc avec très peu de stock, mais nécessitant une puissance d’électrolyse capable de suivre les pointes de consommation, et nécessitant l’énergie électrique au moment voulu, sans tenir compte de sa disponibilité, ni de son coût,
• au milieu, une production continue, donc de puissance optimisée, avec stockage aval permettant de filtrer les pointes de consommation,
• à l’autre extrême, une production poussée par l’offre d’énergie électrique en heures creuses, au meilleur coût énergétique, mais requérant une puissance d’électrolyse supérieure, puisque discontinue, et un stockage aval plus important qui doit faire face à la fois aux fluctuations de l’offre et à celles de la demande.

5.3. Infrastructure de recharge des batteries et caténaires

Elle est très simple dans les pavillons individuels, plus complexe, mais aisément soluble, dans les immeubles locatifs ou en copropriété, parkings d’entreprises, et parkings urbains ou commerciaux, car toutes ces aires de stationnement préexistent, et seule une ligne basique 2,5 mm² alimentant une prise standard 16 A (3 Kw) est à créer pour chaque emplacement de parking intérieur ou extérieur. La recharge peut s’effectuer pendant le temps de stationnement, et donc être relativement lente. Elle peut, si nécessaire, être facturée par de nombreux moyens automatisés, avec ou sans marge du distributeur sur le coût de l’énergie selon les cas. Ce n’est pas nouveau : les scandinaves ont coutume de connecter leurs véhicules conventionnels stationnant à l’extérieur en hiver, aux fins de préchauffage matinal.

Elle est beaucoup plus onéreuse s’il est nécessaire de créer les surfaces correspondantes, par exemple sur autoroutes, où elles devront être capables d’accueillir TOUS les véhicules qui se présentent et qui ne disposeront pas de marge d’autonomie résiduelle, sous peine de les voir tomber en « panne sèche » sur l’autoroute en provoquant des ralentissements désastreux. Afin de réduire le temps de recharge qui rallonge le voyage et augmente les surfaces dédiées, les postes de recharge seront beaucoup plus puissants, de l’ordre de 20 à 30 KW. L’équilibre économique d’unités dimensionnées en surface et en puissance pour les pointes de trafic, mais le plus souvent largement sous-utilisées, risque d’être problématique, et de conduire à des tarifs très supérieurs à ceux d’ERDF, d’autant qu’elles devront rester disponibles aux heures de pointe électrique.

La création sur autoroute ou voie rapide d’une ou deux voies dans chaque sens munies de caténaires, nécessiterait un investissement important, mais manifestement très inférieur à celui du foncier et du génie civil d’une autoroute. La meilleure efficacité énergétique (trains de véhicules + rendement) compenserait plus ou moins la vitesse plus élevée. Pour un trajet long, la puissance installée serait donc du même ordre de grandeur que celle nécessaire à l’ensemble des stations de recharge sur ce même trajet. Les moyens de production (centrales, lignes HT, transformateurs et distribution seraient donc comparables. Seules les caténaires proprement dites constitueraient un supplément, mais elles permettraient de réduire la taille des batteries et de supprimer les aires de recharge. Nous manquons d’éléments pour conclure sur un éventuel équilibre.

5.4. Fiscalité

Rappelons que la TICPE assujettie à la TVA n’est en rien un impôt écologique, mais, depuis toujours, la contrepartie du coût pour la collectivité des infrastructures routières et des services attachés. Il n’y a donc aucune raison pour que les véhicules alternatifs en soient exemptés. L’Etat ne peut d’ailleurs pas se passer d’une telle ressource.

Il est relativement simple d’assujettir les stations de charge dédiées et les caténaires à la TICPE et de l’intégrer dans le paiement. On peut le faire également chaque fois que le distributeur (parking urbain, commercial ou d’entreprise) qui facture est distinct de l’utilisateur. Mais ça devient très compliqué pour une copropriété ou un pavillon individuel, où il suffirait de changer de prise pour échapper à la taxe. Un compteur scellé sur les véhicules, avec relevé en ligne ? Bon courage !

La production d’hydrogène par électrolyse, tout comme la production de gazole par distillation du pétrole dans une raffinerie, devrait également être soumise à la TICPE. Toutefois, les stations d’électrolyse seront beaucoup plus nombreuses, en fait probablement une par station-service, ce qui risque de compliquer sérieusement le travail des Douanes chargées de collecter cet impôt, actuellement versé par les raffineries. Ajoutons que, contrairement au gazole non routier détaxé, dit « GNR » qui est rose, il ne sera pas possible de colorer en rose l’hydrogène destiné à des applications non routières : difficile d’éviter les fraudes !

Mais ne désespérons pas : le Législateur a largement démontré sa créativité en matière de nouvelles taxes, pas nécessairement très simples !

5.5. Autonomie

C’est le paramètre le plus critique des véhicules alternatifs : comment se passer des 12 KWh/Kg des hydrocarbures qui sont en plus liquides à température et pression ambiantes ?

L’hydrogène comprimé à haute pression requiert des réservoirs lourds en encombrants, en forme de cylindre à calottes hémisphériques, bien loin de la docilité des réservoirs actuels non pressurisés qui peuvent utiliser les espaces perdus ou de formes bizarres. Nous avons analysé ce problème dans notre message sur le stockage stationnaire de l’hydrogène, et admis une puissance spécifique, réservoir allongé inclus, de 0,7 KWh/Kg. Ce chiffre correspond à de l’acier dur sous contrainte effective de 760 GP, très élevée, avec une marge de sécurité réduite. Les composites, aramide/époxy et carbone/époxy,  peuvent augmenter la marge de sécurité, peut-être réduire un peu la masse, mais à un prix beaucoup plus élevé, qui semble peu compatible avec l’automobile. Leurs prix baisseront ils, et de combien ? L’avenir le dira ! Une  percée technologique majeure est peu probable dans ces techniques largement à maturité. Les volumes sont aussi en cause, avec des coffres fortement réduits.

Stockage d'énergie à bord :

• Dans le véhicule-type actuel, 50 Kg (59 litres) de gazole passant à zéro, soit une masse moyenne de 25 Kg, assurent 1 000 Km d’autonomie. 
• Dans la version la plus plausible du véhicule alternatif avec pile à combustible et batterie tampon, un réservoir de 140 kg assure 200 Km d’autonomie : c’est peu pour un véhicule routier. Si on double l’autonomie à 400 Km, acceptable, on arrive à 280 Kg : c’est lourd, et reste-t-il un coffre ? Les chiffres communiqués par GM à propos de leur parc de 30 Opel HydroGen4 semblent conformes à la première version. Peu enthousiasmant ! 
• Dans la version à batterie seule du véhicule alternatif, 280 Kg de batteries assurent seulement 200 Km d’autonomie selon le trajet-type : c’est lourd et cher. Si on revient à l’autonomie moitié,  soit 100 Km, on allège les batteries à 140 Kg : c’est un véhicule urbain qui peut avoir un sens. Ajoutons que les batteries au lithium étant une technologie récente, la probabilité d’un progrès majeur y est plus élevée que pour les réservoirs pressurisés.
• Un véhicule hybride batterie-caténaires permettait tout à la fois :
• Une autonomie urbaine identique à la version « moitié » précédente,
• Une recharge en temps masqué au stationnement et en circulation sous caténaire
• Une autonomie illimitée et une vitesse élevée sur les voies équipées
• Ces avantages évidents persuaderont-ils l’utilisateur d’adopter les disgracieux trolleys ? On pourrait imaginer que ce trolley ne soit qu’une option usine, ou même une option après-vente (prévue par le concepteur), permettant de convertir des véhicules électriques existants.

5.6. Conclusion…oh combien provisoire !

Compte tenu des sérieux inconvénients et du prix des véhicules alternatifs, il faudra que le prix des carburants augmente de façon colossale, ou que les restrictions d’émissions deviennent drastiques, pour que ces véhicules  puissent devenir compétitifs sans subvention massive (telle que le bonus écolo) ou biais fiscal majeur (TICPE et TVA par exemple).

Encore faudrait-t-il que l’infrastructure électrique le permette, ce qui impose pratiquement le développement de l’électronucléaire, très controversé. A défaut, on aboutira à faire rouler des véhicules « zéro émission » avec l’électricité produite par des centrales au charbon ou au lignite : l’Allemagne est en bonne voie sur la route de l’absurdité!

Face à ces difficultés majeures, il est probable que les véhicules basés sur les carburants fossiles n’ont pas dit leur dernier mot. La réduction des cylindrées, l’optimisation du point de fonctionnement par l’hybridation, une segmentation accrue du marché des VP par type d’utilisation, l’allègement et la récupération d’énergie cinétique des véhicules urbains, la réduction de la section des véhicules routiers, la conduite automatisée de trains de véhicules très proches les uns des autres pour réduire leur traînée, etc. peuvent encore réduire largement les consommations au prix d’inconvénients mineurs par rapport à ceux des véhicules alternatifs, et à moindre coût d’investissement et d’utilisation.

L’utilisation transitoire du gaz naturel comprimé, plus pérenne que le pétrole, comme carburant, est envisageable selon des architectures proches de l’hydrogène (moteur thermique ou pile à combustible avec reformage), avec le double avantage d’une énergie spécifique 3 fois supérieure due à sa masse volumique 8 fois supérieure, et d’un prix actuellement beaucoup plus bas.

Les hybrides rechargeables, parallèles, puis série (prolongateur), pourraient évoluer simultanément.

Des avancées technologiques majeures sont possibles dans tous les domaines, mais surtout, l’addition dans la culture automobile de la conception, des méthodes de production, de l’analyse de la valeur, de la production d’équipements en grande série, peut encore changer la donne, sans que l’on puisse deviner si ce sera au profit ou au détriment des véhicules alternatifs.

Il est essentiel que la pertinence des innovations technologiques soit jugée par le marché, et non par le Législateur. L’expérience a montré que ses décisions techniques ont presque toujours été erronées. Les choix relatifs à l’énergie et à son application aux transports routiers sont trop complexes et importants pour être laissés à des politiques !