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

VE1 - L’énergie requise par un véhicule

VE2 - Pollution : Chiffres, normes et opinions

VE2.1 - Plomb

VE2.2 - Soufre

VE2.3 - Monoxyde de carbone

VE2.4 - Benzène

VE2.5 - Oxydes d’azote

VE2.6 - Ozone

VE2.7 - Particules fines

VE3 - CO2 : Pas polluant, mais critique

VE4 - Traces CO2 du VT

VE5 - Traces CO2 du VE  

VE6 - Comparaison CO2 VE / VT polyvalent

VE7 - Comparaison COVE / VT urbain

VE8 - Comparaison CO2 VE / VT autonomie

VE9.1 – Distorsion € Bonus

VE9.2 – Distorsion € TICPE

VE9.3 – Distorsion € Norme UE émissions

VE9.4 – Distorsion € Totale

Les distorsions « soft » : Infox

VE10 -1 Fukushima par TF1

VE10 -2 Diesel par Gérald Darmanin

VE10 -3 Pollution et anticyclone

VE10- 4 Espérance de vie par l’ADEME

VE10 -5 Ecologie et Politique

VE11 – Conclusion sur le VE

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

Comparaison 3 véhicules Renault

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

5 - Energies primaires mécaniques renouvelables dédiées à l’électricité

Table des matières du blog www.8-e.fr

Energie

Bâtiment

Véhicules

CO2

Dans l’onglet CO2 :

1 - Tableau des énergies primaires

2 - Tableau des vecteurs d’énergie

3 - Tableau des utilisations

4 - Tableau d’ensemble « énergie »

Les énergies :

5 - Energies des primaires mécaniques renouvelables dédiées à l’électricité

6 - Energie primaire solaire dédiée à l’électricité

7 - Energies primaires thermiques non renouvelables

8 - Energies thermiques renouvelables

9 - Energies secondaires « vecteurs d’énergie »

Les utilisations :

10 - L’énergie dans le bâtiment

11 - L’énergie dans les transports

12 - L’énergie dans l’agriculture et la pêche

13 - L’énergie dans l’industrie

14 - 3 mesures pour réduire le CO₂ au moindre coût

Sujets Connexes

 La taxe carbone

 Le contre-exemple allemand

Le défi climatique selon Jean Tirole

Lignes 1 à 11 du tableau de synthèse

Hydraulique d’eau douce (lignes 1 à 4)

L’énergie potentielle résulte des précipitations sur les reliefs de l’eau (pluie, neige, grêle) qui descend des montagnes à la mer. Autrefois appelée « houille blanche », cette énergie primaire comporte différentes variantes :

• Centrales au fil de l’eau, (ligne 1), dont les production sont assez bien prévisibles selon le précipitations dans leur bassin versant, mais néanmoins fatale (non modulables).

• Centrales dites « éclusées », (ligne 2), de faible chute, à production continue plus ou moins modulables.

• Centrales de haute chute avec lac supérieur (ligne 3), parfaitement disponibles à tout instant et pour une durée limitée de la capacité du lac supérieur. Leur production à la demande est parfaitement adaptée à la production des pointes modérées.

• Centrales de haute chute réversibles (STEPs) (ligne 4), avec chacune un lac supérieur et un lac inférieur, disponibles à tout instant, permettant le stockage de l’énergie électrique par pompage du lac inférieur vers le lac supérieur dans la limite de leurs capacités, mais inaptes à une production continue. Elles permettent de satisfaire à la demande des pintes extrêmes, lorsque les autres moyens sont saturés. 

• 

Cette énergie est particulièrement intéressante :

• Très économique en montagne, avec un coût marginal presque nul une fois l’installation amortie, ce qui est le cas de la plupart d’entre elles.
• Capacité de rétention d’énergie potentielle dans le lac amont (ligne 3)
• Disponibilité instantanée dans la limite de la capacité du lac amont (lignes 3 et 4), et capacité de stockage (ligne 4).
• Indéfiniment renouvelable, avec une durée de vie presque illimitée
• Aucune émission de CO₂ en exploitation
• Elle produit, bon an mal an, 10 à 12 % de l’électricité nationale

Toutefois :

• Les barrages, qui noient des vallées et remplacent ainsi un écosystème par un autre, sont loin d’être parfaitement écologiques... Leur construction s’accompagne d’une importante émission de CO₂ (ciment, acier, engins…).

• Dépendantes des précipitations, les centrales hydrauliques sont fatales si leur capacité de stockage amont et/ou leur chute sont faibles. Dans un barrage au fil de l’eau, la production est faible à l’étiage, faute de débit, et pendant les crues, faute de dénivellation. Pour toutes, la production dépend des précipitations.

• La plupart des sites favorables en France étant déjà équipée, la capacité d’extension de cette énergie primaire est faible, malgré la vogue de la micro-hydraulique de capacité très limitée. Notamment, les précieuses STEPs ne sont nullement une solution définitive au stockage des énergies intermittentes vertes, faute de sites favorables.

• Le lieu de production ne peut pas être choisi, alors que le transport de l’énergie électrique vers le lieu de consommation a ses limites : quelques centaines de kilomètres, sauf à recourir aux coûteuses lignes DCHT (courant continu à très haute tension)

• Le risque associé est faible, mais pas nul : plusieurs écroulements de barrages hydroélectriques ont eu lieu. En France, la ruine du barrage de Malpasset a fait 423 mort à Fréjus en 1959, mais cet ouvrage ne produisait pas d’électricité. En Italie, un glissement de terrain dans le lac amont a entraîné le débordement, sans destruction, du barrage hydroélectrique de Vajont, qui a fait 1 900 morts en 1963. Des catastrophes majeures ont eu lieu, notamment en Chine.

Hydraulique maritime (lignes 5 à 7)

•  L’unique centrale marémotrice de la Rance (ligne 5) recourt à 24 turbines réversibles résistant à l’eau de mer, dont les coûts de fabrication et de maintenance sont élevés. Les célèbres 14 mètres de marnage ne sont qu’un extrême, et ne constituent en rien une dénivellation moyenne, laquelle serait plutôt de l’ordre de 3 mètres, ce qui est déjà beaucoup en mer. La production, parfaitement prévisibles comme les marées, n’en est pas moins intermittente, avec deux arrêts par marée, et d’importantes variations au cours du mois lunaire et de l’année solaire qui déterminent l’amplitude des marées. Sa production moyenne de 57 MW, soit 24% de sa puissance installée (240 MW), soit encore un cumul de 500 GWh par an, représente 1% de la production électro-hydraulique française. Elle n’a jamais atteint son équilibre économique. Elle n’est transposable que dans les rares régions du monde ayant un marnage semi-diurne élevé, et nulle part ailleurs en France.

    Usine marémotrice de la Rance à St Malo

• Plusieurs prototypes d’hydroliennes (ligne 6), grandes turbines immergées dans des zones à fort courant de marée, ont été testés. Il n’en reste plus qu’une en service. Elles restent fatales quoique parfaitement prévisibles, et sont très coûteuses pour une raison simple : un courant de 4 nœuds, soit 2 m/s, fort et rare, donne la même pression dynamique qu’une chute de 0,20 mètre, trop basse pour être économiquement exploitable. Il est donc peu probable que ces projets soient suivis. Là encore, les zones d’installation, qui doivent allier fort courant et profondeur suffisante, sont peu nombreuses : En France, principalement le Fromveur au sud d’Ouessant, et le Raz Blanchard au nord de la pointe de la Hague.

    Hydrolienne (image de synthèse)

• L’énergie houlomotrice (ligne 7), énergie des vagues citée pour mémoire, n’est pas réellement envisageable : la houle est une énergie primaire extrêmement intermittente, aléatoire, complexe et très peu prévisible. Elle se manifeste avec des longueurs d’onde, des hauteurs et des fréquences très variables qui compliquent singulièrement son exploitation, sans parler des problèmes liés aux tempêtes et à la maintenance (« fouling », c'est à dire pousse des algues et coquillages indésirables).

Eolien (lignes 8 et 9)

Cette filière repose sur l’exploitation de vent, par nature très variable et peu prévisible. Sa problématique principale est le « facteur de charge », défini comme le rapport entre la puissance moyenne produite sur l’année et la puissance nominale (maximum) de l’éolienne. Ce facteur dépend évidemment des années qui comportent plus ou moins de vents adaptés, mais aussi de la conception : la puissance maximum de l’alternateur sera atteinte plus souvent si l’hélice est de plus grand diamètre, mais l’éolienne sera aussi plus chère. Pratiquement les facteurs de charges constatés ou prévus en France sont de l’ordre de :

• 18% en éolien terrestre (8)   
• 25% en éolien maritime (9)   

L’avantage de 7 points, soit 40%, pour ce dernier ne compense pas les surcoûts liés à la construction et à la maintenance en mer, qui sont proches d’un doublement.

                                          Prototype terrestre d'éolienne maritime "Halidade" 
                                          avec alternateur direct, à Saint-Nazaire

L’installation d’éoliennes terrestres ne peut se faire que dans des régions ventées (côtes, plaines ou reliefs accessibles pour la maintenance) non urbaines car l’acceptabilité par les riverains s’est fortement réduite. Les éoliennes maritimes posées sur le fond requièrent des profondeurs modérées, mais néanmoins éloignées des côtes pour les rendre acceptables, bien qu'également contestées par les pêcheurs, les plaisanciers et les riverains du littoral. Des éoliennes maritimes flottantes sont envisagées avec des coûts encore plus élevés ; il n’y a plus de limite sur la profondeur, mais la distance à la côte allongera les lignes de raccordement au réseau et les mouvements du flotteur et du mât compliqueront la maintenance. Comment aborder par mauvais temps sur un engin flottant en haute mer, dont le mât oscille de plusieurs mètres ? Même l'hélicoptère, menacé par l'immense rotor, apparaît incertain !

L’énergie éolienne, totalement renouvelable, n’existerait pas sans le tarif garanti cumulé avec la priorité d’écoulement, car ce tarif reste environ 3 fois supérieur au prix de marché de gros, (5 fois pour le maritime) ajouté au caractère fatal d’une filière qui produit quand elle peut, et non quand on en a besoin, une énergie électrique économiquement impossible à stocker.

Tableau des énergies primaires mécaniques dédiées à la production électrique:

13 – L’énergie dans l’Industrie

  

Table des matières du blog www.8-e.fr

Energie

Bâtiment

Véhicules

CO2

Dans l’onglet CO2 :

1 - Tableau des énergies primaires

2 - Tableau des vecteurs d’énergie

3 - Tableau des utilisations

4 - Tableau d’ensemble « énergie »

Les énergies :

5 - Energies des primaires mécaniques renouvelables dédiées à l’électricité

6 - Energie primaire solaire dédiée à l’électricité

7 - Energies primaires thermiques non renouvelables

8 - Energies thermiques renouvelables

9 - Energies secondaires « vecteurs d’énergie »

Les utilisations :

10 - L’énergie dans le bâtiment

11 - L’énergie dans les transports

12 - L’énergie dans l’agriculture et la pêche

13 - L’énergie dans l’industrie

14 - 3 mesures pour réduire le CO₂ au moindre coût

Sujets Connexes

 La taxe carbone

 Le contre-exemple allemand

Le défi climatique selon Jean Tirole

(hors production électrique)

Chauffage process

(Colonne w du tableau de synthèse)

Des températures plus ou moins élevées, et des apports de chaleur sont nécessaires à de nombreux process de production industrielle pour lesquels l’origine de la chaleur ne s’impose pas. Citons :

• Le ciment
• Les céramiques
• L’industrie chimique et pétrolière (distillation)
• Les alliages métalliques
• La plasturgie
• L’agroalimentaire
• La chimie
• Le séchage
• ...

Le choix de la source d’énergie est très varié. Pour certaine applications grosses consommatrices, mais très concurrentielles, telles les cimenteries, le charbon reste utilisé. On lui substitue parfois la combustion de pneumatiques déchiquetés dont le coût est nul voire légèrement négatif, tant leur élimination est problématique, d’où un dilemme entre l’avantage écologique d’éliminer les pneumatiques usagés, et l’inconvénient de l’émission de CO₂ consécutive. Hormis ce cas, la plupart de ces industries pourraient utiliser le gaz ou l’électricité, cette dernière étant préférable si elle est largement ou totalement décarbonée.

Electricité process

(Colonne x du tableau de synthèse)

Certaines industries requièrent de l’électricité en tant que telle dans leur process de production. Citons :

• L’électrolyse :CO2,
• Production d’aluminium
• Traitements de surface
• Production d’hydrogène (potentiellement)
• L’aciérie électrique
• La soudure dans plusieurs variantes (TIG, MIG, UM, plasma, par points …)
• ...

Elle n’est alors évidemment pas remplaçable.

Puissance mécanique

(Colonne y du tableau de synthèse)

La quasi-totalité des industries requièrent de l’électricité qui est transformée en énergie mécanique par des moteurs ou actionneurs électriques :

• Ventilation
• Refroidissement et cryogénie
• Manutention, levage
• Broyage, concassage, mélange
• Machines-outils, machines-transfert, automates de production, robots
• Production d’air comprimé
• Centrifugeuses

Pour ces applications, l’électricité n’est pratiquement pas remplaçable, sinon par des moteurs thermiques aux émissions élevées et de moindre rendement, parfois utilisés en secours en cas de défaillance du réseau.

Hauts-Fourneaux et convertisseurs

(Colonne z du tableau de synthèse)

Rappelons que la fonte est obtenue par réduction du minerai de fer par le carbone suivant les réactions simplifiées :

2 C + O₂ à 2 CO

2 Fe₂ O₃ + 3 CO à 4 Fe + 3 CO₂

Le coke (carbone presque pur obtenu par distillation du charbon dans les fours à coke) est donc utilisé ici avant tout en qualité de réducteur chimique, et accessoirement seulement pour son apport de chaleur. Il est donc impossible de lui substituer une autre forme de chaleur : le carbone est partie intégrante de la réaction.

Les convertisseurs qui produisent l’acier à partir de la fonte procèdent également par oxydation du carbone résiduel contenu dans la fonte. Ils émettent donc aussi du CO₂, inévitablement.

Rappelons aussi que « l’aciérie électrique » n’est pas un substitut de l’aciérie classique. Elle ne sert qu’à retransformer des ferrailles en lingots.

La sidérurgie fait donc partie des activités pour lesquelles le carbone n’est pas substituable : elle ne participera pas à la réduction des émissions de CO₂ autrement que par amélioration de l’efficacité, ici dite « mise (Kg de coke) aux mille (kg de minerai de fer) », qui a été fortement réduite dans le passé, mais approche de sa limite théorique, ou par captation du CO₂, dont la faisabilité économique reste à démontrer.