Motorisations alternatives
Tout ce qu’il faut savoir.
Le moteur à combustion nous accompagnera encore longtemps. Toutefois, les automobilistes sont de plus en plus nombreux à réclamer des alternatives. Les véhicules électriques et hybrides font aujourd’hui partie du paysage routier et les premières voitures à pile à combustible sont déjà en circulation. La plupart des constructeurs ont réagi à cette évolution et ont complété leur gamme de véhicules en conséquence. Découvrez ici tout ce qu’il faut savoir sur les nouvelles technologies d’entraînement.
Dans quelle mesure ces nouveaux concepts d’entraînement sont-ils respectueux de l’environnement ?
Les spécialistes calculent l’empreinte écologique d’un concept d’entraînement en considérant l’ensemble de son cycle de vie, de la production à l’exploitation, et jusqu’au recyclage. Les émissions de gaz à effet de serre libérées lors de la mise à disposition et de la production du carburant ou de l’électricité sont également prises en compte dans le calcul. À cet égard, la voiture électrique présente le meilleur bilan, mais seulement si des sources d’énergie renouvelables sont utilisées et si la batterie est recyclée après la fin de sa durée de vie ou si elle est réutilisée comme système de stockage d’énergie stationnaire. Les voitures hybrides sont également plus efficaces que les voitures de taille comparable équipées d’un moteur à combustion classique. Les voitures hybrides rechargeables, qui sont généralement conduites au quotidien en mode purement électrique, sont encore plus écologiques. Le véhicule partiellement électrique est le concept d’entraînement alternatif du moment. Les véhicules à gaz naturel se situent eux aussi en tête du classement environnemental. En effet, la combustion du gaz naturel est moins polluante que celle de l’essence ou du diesel. Plus la proportion de biogaz est élevée, plus le bilan des émissions de gaz à effet de serre est convaincant. Les voitures à pile à combustible, dont le pot d’échappement ne rejette que de la vapeur d’eau, pourraient se révéler l’avenir de l’automobile, à condition que le problème de la production d’hydrogène particulièrement gourmande en énergie soit résolu.
Quel système d’entraînement alternatif permet de parcourir le plus de kilomètres ?
La distance que peuvent parcourir les voitures de série équipées de systèmes d’entraînement alternatifs sans approvisionnement énergétique dépend de leurs concepts techniques, mais aussi des conditions environnementales et du style de conduite. Ce dernier aspect en particulier peut facilement diviser par deux une autonomie maximale possible ! Parmi les motorisations alternatives, ce sont les hybrides intégrales et les hybrides rechargeables qui offrent actuellement la plus grande autonomie. La capacité de stockage d’énergie de leur technologie composée d’un moteur électrique et d’un moteur à combustion à essence ou à diesel permet une autonomie moyenne de 850 km. Les voitures à pile à combustible parcourent actuellement un peu plus de la moitié de cette distance, soit en moyenne 480 km avant que leur réservoir d’hydrogène ne doive être rempli. Les voitures à gaz peuvent effectuer en moyenne 400 km avec un plein. Bien que les réservoirs des modèles GNC soient nettement plus grands que ceux des modèles GPL, leur autonomie reste similaire, car le gaz de pétrole liquéfié (GPL) nécessite moins de volume que le gaz naturel (GNC/LNG) pour stocker la même quantité d’énergie. Les voitures électriques à batterie actuelles atteignent une moyenne d’environ 260 km. Toutefois, leur autonomie fluctue fortement en fonction des influences environnementales, telles que des températures extérieures trop froides ou trop chaudes.
* Tendance en forte progression
Source : ADAC, 7.2018 ; informations recueillies lors d’essais pratiques.
L’acquisition est-elle rentable ?
Les véhicules équipés de motorisations alternatives ont un prix d’acquisition comparativement plus élevé, à l’exception des hybrides, qui coûtent à peu près le même prix qu’une voiture diesel comparable. Les voitures électriques en particulier ne peuvent pas suivre en termes de coût. Toutefois, elles aussi deviennent moins chères grâce à l’augmentation du nombre d’unités et aux progrès techniques. Les coûts de fabrication des batteries ont par exemple diminué de 80 % au cours de la dernière décennie. Le prix d’achat plus élevé est compensé par les coûts d’exploitation et d’entretien plus faibles. L’énergie électrique (p. ex. électricité au tarif de nuit) est moins chère que l’essence ou le diesel et les moteurs électriques ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Selon des estimations, les coûts d’entretien d’un véhicule électrique ne représentent qu’un tiers de ceux d’un véhicule à moteur conventionnel. À cela s’ajoutent les subventions gouvernementales. Conclusion : sur l’ensemble du cycle de vie d’un véhicule et à condition que la technologie soit utilisée de manière conséquente, une voiture équipée d’un système d’entraînement alternatif est non seulement bénéfique pour l’environnement, mais aussi pour le porte-monnaie.
Combien de temps faut-il pour recharger une batterie de voiture électrique ?
Le temps nécessaire au chargement complet d’une voiture électrique dépend de la technique de chargement, de la capacité de la batterie ainsi que du type et de la puissance de charge de la station ou de la prise de courant. En règle générale, les stations de charge rapide offrent les temps de chargement les plus courts et fonctionnent avec du courant continu. Le chargement sur une prise de courant standard dure le plus longtemps. Entre les deux, on retrouve ce que l’on appelle les boîtiers muraux. Ces chargeurs muraux proposés par les constructeurs de véhicules électriques peuvent être installés chez soi et offrent un temps de chargement raccourci comparé au chargement sur des prises de courant standard. Tout comme les prises de courant domestiques, les systèmes de boîtiers muraux fonctionnent avec du courant alternatif. Le temps de chargement peut être calculé approximativement en prenant en compte la capacité de la batterie et la puissance de charge. Ainsi, le temps de chargement moyen s’obtient en divisant la capacité de la batterie en wattheures par la puissance de la source d’énergie en watts et en ajoutant une heure. Cette heure supplémentaire tient compte d’une valeur moyenne pour les facteurs d’influence techniques qui pourraient ralentir le chargement. Exemple : si une batterie de voiture électrique d’une capacité de 24 kWh est chargée sur une prise standard avec une puissance de charge d’environ 2,3 kW, le temps de chargement moyen est de 11,5 heures.
Quel est l’état de l’infrastructure de recharge ?
Environ 80 % des transactions de chargement ont lieu dans un cadre privé, par exemple dans le garage, et dans la plupart des cas par le biais d’un boîtier mural, qui est de plus en plus souvent combiné à une installation photovoltaïque. L’« angoisse d’autonomie » est infondée en Suisse : avec plus de 5700 prises de charge publiques en 2021 (et la tendance est à la hausse), la Suisse dispose d’un des réseaux de bornes de recharge les plus denses au monde. Le réseau des stations de charge rapide (puissance de charge >/= 22 kW) croît lui aussi rapidement, en particulier le long des autoroutes. Les membres des réseaux de recharge bénéficient de conditions préférentielles ; il convient toutefois de veiller à la couverture de la région souhaitée. Tous les fournisseurs proposent des affiliations avec Ökostrom. Les câbles de chargement et les fiches sont en grande partie normalisés. L’association suisse pour la mobilité électrique propose par exemple un outil de recherche des stations de charge comprenant des informations sur l’infrastructure disponible sur place sur www.swiss-emobility.ch.
Existe-t-il des normes de chargement uniformes ?
En Europe, le CCS (Combined Charging System) peut être considéré comme la norme en vigueur. Il fonctionne avec les connecteurs de type 2 ainsi que Combo2 et permet un chargement aussi bien avec du courant continu qu’avec du courant alternatif via un câble de recharge de type mode 3. Les deux formes de fiches sont définies à travers toute l’Europe comme des connecteurs standard pour les puissances de chargement de plus de 3,6 kW avec du courant alternatif et plus de 22 kW avec du courant continu. La fiche triphasée de type 2, également appelée fiche Mennekes, est la plus répandue en Europe. La fiche Combo 2 complète le type 2 avec deux contacts de puissance supplémentaires et permet ainsi un chargement rapide aussi bien avec du courant alternatif que continu de 170 kW au maximum. Les stations de charge publiques sont la plupart du temps équipées de prises de type 2 où il est possible de brancher tous les câbles de recharge de type mode 3, même si la voiture électrique est équipée d’une fiche de type 1. Dans le domaine privé, les câbles de recharge de type mode 2 peuvent également être utilisés, ces derniers sont toutefois considérés comme des « câbles de secours ». Étant donné que les prises de courant domestiques peuvent être surchargées en raison de la charge continue, elles ne devraient pas être utilisées de manière permanente.
Type 1
Type 2
Combo (CCS)
CHAdeMO
Existe-t-il des subventions gouvernementales pour les voitures écologiques ?
La Suisse promeut la mobilité respectueuse de l’environnement et économe en énergie. Outre la Confédération (réduction de frais de douane), de nombreux cantons, villes et communes ont recours à des incitations financières. Toutefois, ces programmes de soutien varient fortement, comme le montre le site Internet www.swiss-emobility.ch. Les automobilistes peuvent par exemple se voir (en partie) exemptés de l’impôt sur les véhicules à moteur ou bénéficier de subventions pour l’achat de voitures particulièrement écologiques ainsi que pour l’acquisition ou l’installation de stations de charge.
Véhicules hybrides
Les batteries de voiture avaient pour but principal d’alimenter en électricité le démarreur et d’autres consommateurs électriques, jusqu’à ce que Toyota lance la première voiture de série à entraînement hybride en 1997. Cette dernière était dotée d’une batterie de stockage supplémentaire. Le principe habituel, l’hybride parallèle sur laquelle un moteur électrique assiste le moteur à combustion, a été pendant de nombreuses années la technologie d’économie de carburant par excellence. Même si les hybrides tirent toute leur énergie de carburants fossiles, leur consommation moindre est due au fait qu’elles utilisent ce carburant de manière plus intelligente. La motorisation mixte, dans laquelle les forces du moteur électrique et du moteur à combustion sont combinées dans la chaîne cinématique, nécessite un logiciel de contrôle sophistiqué. Ici, la batterie hybride est chargée exclusivement par le moteur à combustion via un générateur et par la récupération d’énergie lors des phases de freinage et de décélération. Le moteur à combustion s’éteint aussi souvent que possible et, en mode électrique, les hybrides circulent de manière agréablement silencieuse. Cela permet d’économiser de l’argent, tout en préservant l’environnement.
Particularités
Les véhicules hybrides n’ont pas besoin d’être branchés sur une prise, ils peuvent être alimentés en carburant à n’importe quelle pompe à essence.
Ils peuvent couvrir de courtes distances en mode purement électrique.
L’ordinateur orchestre l’interaction optimale du moteur électrique et du moteur à combustion.
Les hybrides disposent d’une technique haute tension.
Véhicules hybrides rechargeables (PHEV)
Les véhicules hybrides rechargeables combinent le meilleur de deux univers : un moteur à combustion avec au moins un groupe électrogène. Ils fonctionnent comme les véhicules hybrides, mais possèdent une batterie plus grande et plus riche en énergie. En outre, ils sont dotés d’un raccordement électrique et peuvent donc non seulement être alimentés en carburant à la pompe à essence, mais aussi être rechargés sur une prise ou à une station de charge. Les hybrides rechargeables peuvent parcourir jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres en mode purement électrique, sans bruit ni émission locale. L’autonomie est donc suffisante pour aller faire les courses ou pour le trajet aller-retour entre la maison et le travail. Les PHEV sont particulièrement à l’aise dans le trafic urbain, car ils tirent leur énergie également des phases de décélération par la récupération. Le moteur à combustion déploie quant à lui tout son potentiel sur les longs trajets. La propulsion sans émission de CO2 bénéficie non seulement à l’environnement, mais aussi au porte-monnaie, à condition que la voiture soit chargée régulièrement.
Particularités
Les hybrides rechargeables offrent une grande flexibilité aux automobilistes qui peuvent aussi bien effectuer le trajet pour se rendre au travail en mode purement électrique que parcourir de longues distances.
Étant donné que l’automobiliste moyen roule moins de 40 km par jour, une hybride rechargeable peut être conduite en mode purement électrique la plupart du temps.
Lorsque la batterie est vide, l’automobiliste peut simplement poursuivre sa route avec le moteur à combustion.
Véhicules électriques
Les véhicules électriques ne produisent aucune émission locale et presque aucun bruit. En plus de leur batterie de démarrage, ils disposent d’une batterie d’entraînement qui remplace le réservoir à carburant. Un véhicule électrique peut être branché à n’importe quelle prise de courant domestique, à un boîtier mural ou à une station de charge (rapide). Chez les véhicules électriques, le couple maximum est disponible dès le démarrage. Ainsi, l’accélération fluide jusqu’à l’atteinte de la vitesse maximale créé une expérience de conduite nouvelle et décontractée. Le territoire de prédilection de la voiture électrique est le milieu urbain. En particulier dans la circulation en ville avec les nombreuses phases d’arrêt et de redémarrage, une autre astuce d’économie d’énergie fait ses preuves : les véhicules récupèrent l’énergie générée lors du freinage qui serait autrement perdue inutilement dans les disques de frein sous la forme de chaleur. Grâce à la performance améliorée et à la capacité de stockage d’énergie de la batterie, les véhicules électriques peuvent également parcourir de longs trajets avec une batterie pleine. Ce système d’entraînement est le plus écologique lorsque le courant de charge est généré sans émission de CO2 et que la batterie est réutilisée après la fin de sa durée de vie comme un système de stockage d’énergie stationnaire (« Second Life »).
Particularités
Commande facile ; pas d’embrayage et pas de changements de vitesses nécessaires.
Comparés aux moteurs à combustion, les moteurs électriques possèdent moins de composants ; les frais de maintenance sont minimes.
Recharge possible en moins de 30 minutes aux stations de charge rapide à performance élevée.
Idéal pour les navetteurs et pour les trajets en milieu urbain.
Véhicules roulant au gaz naturel, au biogaz, au gaz de pétrole liquéfié et au bioéthanol
Les moteurs à combustion peuvent également être alimentés avec du gaz naturel, du biogaz ou du gaz de pétrole liquéfié. Le gaz naturel se compose principalement de méthane et alimente les moteurs à combustion sous la forme de GNC (gaz naturel comprimé). Il peut être mélangé au biogaz, qui est obtenu soit à partir de déchets, par exemple des déchets organiques et des boues d’épuration, soit à partir de matières premières renouvelables comme le maïs ou le colza. Le gaz de pétrole liquéfié (GPL) se compose de gaz propane et butane et s’obtient principalement à partir de l’extraction de pétrole brut et de gaz naturel. Les moteurs alimentés au GPL émettent nettement moins de CO2 et pratiquement pas de poussière fine. Certains constructeurs proposent de tels systèmes d’entraînement en départ d’usine et les véhicules existants peuvent être suréquipés de manière relativement facile. Le bioéthanol E85 est composé de 85 % de bioéthanol et de 15 % d’essence classique. L’éthanol contenu dans l’E85 brûle sans soufre et avec des émissions nettement inférieures d’oxyde d’azote et de monoxyde de carbone. Le bilan CO2 dépend de la méthode de production. En effet, l’éthanol est produit par fermentation de la biomasse, principalement à partir de produits agricoles contenant du sucre ou de l’amidon.
Particularités
Conduire une voiture à gaz est plus écologique et nettement moins cher que conduire une voiture à essence ou à diesel.
En Suisse, on trouve principalement des véhicules GNC bivalents roulant au gaz naturel et à l’essence. Lorsque les réservoirs de gaz sont vides, la technologie passe automatiquement à la réserve d’essence.
Le bioéthanol est un type d’alcool qui a une odeur similaire au dissolvant pour vernis à ongles.
Le bioéthanol est critiqué car la production des matières premières d’origine végétale (p. ex. maïs, céréales, betterave sucrière, canne à sucre) fait concurrence à la production alimentaire.
Véhicules à hydrogène
Le moteur à hydrogène ou à pile à combustible pourrait constituer une véritable alternative au principe de la batterie. Ce type de voiture est alimenté en hydrogène, un gaz volatil, et produit sa propre électricité dans une pile à combustible. Il appartient donc également à la catégorie des voitures électriques, mais présente des avantages importants : l’hydrogène peut être rempli en quelques minutes dans un réservoir pressurisé, et en termes d’autonomie, le véhicule à pile à combustible n’a rien à envier à ses concurrents conventionnels. En outre, il n’émet aucun gaz d’échappement nocif ; le moteur situé dans le fond de caisse ne produit rien d’autre que de l’électricité et de la vapeur d’eau. Les conducteurs et les passagers ne doivent faire aucun compromis sur l’agilité et le confort. L’hydrogène est produit dans des installations d’électrolyse, qui consomment beaucoup d’énergie. Le processus est toutefois écologiquement pertinent si les centrales sont alimentées par les surplus d’énergie éolienne et solaire. Un effet secondaire positif : le courant vert, par nature irrégulier, peut être facilement stocké sous forme d’hydrogène.