À quand la fin du moteur à explosion ?

27 avril 2018 | Marc-Andre Jacques

Pendant qu’une voiture électrique faisait son premier voyage dans l’espace à bord de la fusée Falcon Heavy, ici-bas, la transition vers l’électrification du transport s’accélère : Volvo, GM, Ford,  BMW, Mercedez, Jaguar, Nissan, Aston Martin, et j’en passe, ont annoncé des investissements importants au niveau de l’électrification de leur flotte automobile en 2017. Volvo a même promis que tous ses modèles seraient partiellement ou totalement électriques dès 2019.  

Mais comment s’y retrouver entre les voitures hybrides conventionnelles, les voitures hybrides rechargeables, les toutes nouvelles voitures hybrides « légères » à 48 volts et les voitures 100% électriques ? Dans ce billet nous allons essayer d’expliquer le degré d’électrification de ces différents types voitures en présentant leurs caractéristiques et leur pertinence.

Les voitures hybrides conventionnelles

Par définition, un véhicule hybride utilise deux types de propulsion. Ces voitures possèdent un moteur à essence et un moteur électrique alimenté par une batterie. Elles ne peuvent pas rouler sans essence. Les  véhicules hybrides utilisent  environ 25 % moins de combustible et produisent moins d’émissions que les voitures à essence.

Ces voitures parviennent à ces économies en partie grâce à leur capacité à récupérer le mouvement des roues : quand les roues tournent et que l’accélérateur est relâché, ou quand les freins sont appliqués, le moteur électrique agit comme un générateur et charge la batterie. Il récupère l’énergie du mouvement des roues ou « énergie cinétique » et la transforme en énergie électrique.

À basse vitesse, dans la plupart des cas, le moteur électrique propulse seul la voiture. Une fois le véhicule en mouvement, le moteur à essence démarre automatiquement au besoin. Pendant l’accélération, le moteur électrique va ajouter sa puissance à celle du moteur à explosion,ce qui contribue à réduire la consommation d’essence et les émissions de gaz à effet de serre.

La batterie peut être chargée par le moteur à essence seulement quand il fonctionne. Quand la batterie a besoin d’être chargée, le moteur démarre. Ainsi, selon les conditions, la propulsion est électrique, à essence, ou les deux en même temps.

Un exemple de voiture hybride conventionnelle est la Toyota Prius :

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/2009-2010_Toyota_Prius_%28ZVW30R%29_i-Tech_liftback_01.jpg/1280px-2009-2010_Toyota_Prius_%28ZVW30R%29_i-Tech_liftback_01.jpg

 

Voitures hybrides rechargeables

Les voitures hybrides rechargeables possèdent la même configuration que les voiture hybrides conventionnelles, mais leur batterie a une plus grande capacité de charge.  Elles peuvent être branchées et rechargées puis rouler en mode électrique sur plusieurs dizaines de kilomètres sans l’aide du moteur à essence. Quand la batterie est déchargée, le moteur à essence démarre pour propulser l’auto et recharger la batterie à la manière d’une hybride conventionnelle.

Avec une autonomie électrique allant parfois jusqu’à 85 kilomètres, cela suffit à beaucoup de personnes pour aller au travail et faire les commissions avant de revenir à la maison.  Pour les longs trajets, on se fiera au moteur à essence qui démarre lorsque la charge est basse.

Au Québec, au 31 décembre 2016, il y avait 13 454 voitures hybrides rechargeables ou électriques qui roulaient sur nos routes, soit 61 % de plus qu’en 2015.  De plus, la diversité de l’offre de ne cesse d’augmenter tel que le montre cette liste en constante évolution des véhicules hybrides rechargeables vendus au Québec en 2017:

Un exemple de voiture hybride rechargeable, la Volvo XC90 T8 :

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b1/Volvo_XC90_II%2C_August_2014%2C_09.jpg/1024px-Volvo_XC90_II%2C_August_2014%2C_09.jpg

Liste des véhicules hybrides rechargeables vendus au Québec en 2017

Audi A3 Sportback e-tron
BMW 330e
BMW 740 Le xDrive
BMW i8
BMW X5
Chevrolet Volt
Chrysler Pacifica Hybrid
Ford C-Max Energi
Ford Fusion Energi
Hyundai Sonata Plug-in
Hyundai Ioniq
Kia Optima EX
Mercedes-Benz GLE550e
Mercedes-Benz S550e
Porsche Cayenne S e-Hybrid
Porsche Panamera 4 E-Hybrid
Toyota Prius Prime
Volvo XC90

Voitures hybrides « légères » à 48 volts (« Mild hybrids »)

Depuis quelques années, un troisième type de voiture hybride a fait son apparition. Dans ce type de voiture, un moteur/générateur électrique et une batterie au lithium 48 V sont simplement ajoutés au moteur à explosion et à l’ancienne batterie de 12 V. Comme les autres hybrides, elles récupèrent l’énergie du mouvement au freinage et la transforme en énergie électrique stockée dans la batterie.

D’ici 2025, il est prévu qu’une voiture vendue sur cinq sera une hybride à 48 V. Pourquoi anticipe-t-on une telle augmentation ?

Premièrement, leur modification nécessite 70% moins d’investissement, ce qui intéresse les fabricants. Deuxièmement, elle procure de l’électricité pour les nouvelles fonctions électroniques gourmandes en électricité comme les consoles avec écran tactile, les prises de branchement USB,  les sièges chauffants, etc. Troisièmement, elles permettent un gain au niveau de l’accélération : pour certains, cela augmente le plaisir de conduire.

Mais il y a un « hic » important : elles n’offrent que 50 à 70% des réductions de consommation de carburant proposées par les hybrides conventionnelles.

Voitures 100 % électriques

Tous les modèles hybrides peuvent contribuer à réduire les G.E.S. Mais posons la question directement : dans combien de temps les compagnies d’automobile vont-elles complètement arrêter de produire des voitures ayant besoin d’essence pour rouler ?

La réponse varie selon la personne qui répond et quand la question a été posée.

En 2016, Bloomberg New Energy Finance (BNEF) prévoyait que les ventes d’autos électriques à l’échelle internationale représenteraient 35 % des ventes en 2040. L’année suivant, cette même firme a révisé ses prévisions et a affirmé que les ventes d’autos électriques surpasseront celles des voitures à essence en 2040, avec 54 % du total.

Un exemple de voiture 100 % électrique, la Tesla Model 3 :

Tesla

La révolution des voitures électriques s’accélère

Entre 2012 et 2016, les ventes de voitures électriques ont crû en moyenne de plus 50 % par année. Suite à cette croissance exponentielle, Elon Musk, le PDG du fabriquant d’autos électriques Tesla Inc., affirme qu’en 2027, la majorité des voitures produites aux États-Unis seront électriques. De même, il affirme que d’ici 25 ans, la majorité des véhicules présents sur les routes seront électriques.

En septembre 2017, la revue respectée National Geographic a publié un scénario d’adoption rapide où 93% des autos sur les routes des États-Unis sont électriques en 2042.

Sur quoi reposent ces prévisions de croissance vertigineuse ? D’abord, la tenue de route des voitures électrique est excellente puisque leur centre de gravité est bas. Elles profitent ensuite d’une accélération plus intense qui augmente de beaucoup le plaisir de conduire.

Ajoutez à cela qu’aujourd’hui, il en coûte moins pour faire fonctionner une voiture électrique qu’une voiture à essence : des analyses montrent qu’au Québec en 2017, une fois toutes les dépenses prises en compte, un automobiliste roulant 20 000 km par année pendant six ans aura intérêt à acheter une auto électrique au prix d’environ 35 000 dollars, plutôt qu’une voiture à essence d’environ 26 000 dollars. Durant cette période de 6 ans, il pourra économiser environ 4 000 dollars. Sans compter que selon les données collectées auprès de leurs propriétaires, les autos électriques sont plus fiables que les voitures à essence, d’après une enquête de Consumer Reports, une association américaine indépendante à but non lucratif pour la protection des consommateurs.

Le plus important facteur dans la croissance explosive des ventes de véhicules électriques est le suivant: il y a un écrasement des prix des batteries. En effet, entre 2010 et 2016, il y a eu une baisse de prix de l’ordre de 70 % ! Et ce n’est pas fini, il est prévu qu’en 2030, on atteigne une baisse au-delà des 90 %. À la fin de 2022, l’ensemble des fabricants à travers le monde vont offrir 136 modèles électriques différents.  Et dès 2025, il est prévu que les autos électriques soient même moins chères à l’achat qu’une voiture à essence, ce qui changera la donne.

Mais qu’en est-il de l’autonomie, souvent présentée comme le talon d’Achille des voitures électriques ? L’ « anxiété de l’autonomie » est réelle et en même temps, il faut relativiser. Au Québec, la grande majorité des automobilistes ont moins de 60 kilomètres à parcourir pour se déplacer de la maison au travail. Actuellement, la plupart des véhicules électriques offrent une autonomie supérieure à 100 kilomètres, ce qui peut répondre aux besoins des déplacements quotidiens de plusieurs personnes. Il faut aussi se rappeler que la grande majorité des recharges se font à la maison.

Cependant, il faut noter que l’autonomie varie beaucoup selon le style de conduite. Plus le style de conduite est agressif, plus on utilise l’air climatisé, plus on chauffe l’intérieur de l’auto, plus l’autonomie diminue. Ainsi, il est encourageant de savoir que les prochains modèles de véhicule annoncés par les constructeurs automobiles auront une autonomie de 25 % supérieure aux voitures actuelles. D’ici deux ou trois ans, plusieurs modèles bénéficieront d’une autonomie de plus de 300 kilomètres.

Pour diminuer cette anxiété, des bornes de recharges sont de plus en plus présentes autour de nous. En octobre 2017, il y avait déjà, au Québec, 1301 bornes de recharge permettant  d’ajouter 40 km d’autonomie par heure de recharge et 98 bornes permettant  d’ajouter 250 km par heure de recharge. La diversité de l’offre 100% électrique de ne cesse d’augmenter comme le montre cette liste en constante évolution des véhicules vendus au Québec en 2018:

Liste des véhicules 100% électriques

vendus au Québec en 2018

BMW i3

Chevrolet Bolt

Ford Focus EV

Hyundai Ioniq EV

Kia Soul EV

Nissan Leaf

Smart ForTwo ED

Tesla Model 3

Tesla Model S

Tesla Model X

Volkswagen e-Golf

 

À chaque année, les nouvelles autos représentent seulement 5% de la flotte totale. Pour les autos électriques, le changement se fera donc plus lentement que pour les téléphones intelligents, mais une fois que les voitures électriques seront moins chères à l’achat, qui voudrait d’une voiture à essence ?

Alors,  quand peut-on espérer la fin du moteur à explosion ? La fin des ventes de voiture qui fonctionnent uniquement à l’essence pourrait théoriquement arriver aussi vite que dans 15 ans, d’après certaines estimations. Voici comment on arrive à ce résultat : les ventes de voitures hybrides rechargeables ou 100 % électriques croissent moyenne de plus 50 % par année.  Leur part du marché était de 0,85% des ventes en 2015 et double à chaque deux ans. Il faut doubler 7 fois 0,85 % pour que 100% des ventes de voitures soient des voitures branchables…

Et vous, êtes-vous prêts à faire le saut ?

Note: Volvo est un commanditaire du Centre des sciences de Montréal

Quelques références
  1. Association des véhicules électrique du Québec; Actualités; L’électromobilité au Québec Portrait; Bornes de recharge; http://www.aveq.ca/actualiteacutes/category/statistiques
  2. L’actualité ; Les voitures électriques à un point tournant ; http://lactualite.com/lactualite-affaires/2017/05/01/voiture-electrique/
  3. Gouvernement du Canada, 2016, « Les faits : Véhicules hybrides électriques », http://www.rncan.gc.ca/energie/efficacite/transports/voitures-camions-legers/achats/16766
  4. Automakers come to accept that the EV revolution has begun ; https://www.teslarati.com/automakers-come-acceptance-ev-revolution-begun/
  5. Ken Shaw Toyata; Know Your Toyota Mechanical: Hybrid Synergy Drive; https://www.youtube.com/watch?v=HvnzKD5xPbY
  6. What Are Hybrid Cars and How Do They Work?;  https://www.edmunds.com/fuel-economy/what-is-a-hybrid-car-how-do-hybrids-work.html
  7. Everything You Need To Know About The Upcoming 48-Volt Electrical Revolution In Cars; How it works; Lifting The Power Burden; https://jalopnik.com/everything-you-need-to-know-about-the-upcoming-48-volt-1790364465
  8. Elon Musk predicts the 3 biggest changes hitting the auto industry in 20 years; http://www.businessinsider.com/elon-musk-how-the-auto-industry-will-change-in-20-years-2017-7

Marc-Andre

Jacques

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Marc-André travaille comme chargé de recherche et vulgarisation au Centre des sciences de Montréal, après y avoir été éducateur scientifique auprès du public. Il détient un baccalauréat en orthophonie-audiologie et en biotechnologie et suit l’actualité technologique comme un vrai technovore. Il adore communiquer ses découvertes sur le monde de la science et de la technologie.

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