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Jean-Jacques Chanaronn est directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et Conseiller Scientifique à Grenoble Ecole de Management (GEM)...
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Voiture électrique : changer ou charger la batterie ?


jeudi 28 mai 2009

Le problème numéro 1 dans l'usage de la voiture électrique, c'est la batterie qui s'épuise... Comment la recharger ?



Il faudra bien 5 à 10 ans avant qu’on ait réglé les problèmes de performance des batteries et la façon de les gérer, de les recharger et de les renouveler. Ce sont ces questions, souvent occultées, qui conditionnent l’avenir de la voiture électrique.

La première option, testée notamment par Renault et Better Place en Israel, est de changer automatiquement toute la batterie lorsqu’elle est décharge. J’ai vu une telle opération robotisée sur des bus chinois utilisés lors des Jeux Olympiques de Pékin. Ils se calaient dans une espèce de pont, un peu comme lorsque vous entrez votre voiture entre des rouleaux dans une station de lavage automatique. Un automate remplaçait leurs 14 packs de batteries, en un temps compris entre 14 et 18 minutes. Ils n’étaient pas très contents, car ils avaient prévu 7 ou 8 minutes. Pour une voiture particulière, 14 minutes ce serait inacceptable. Psychologiquement, je pense qu’il faut tourner autour de 5 minutes.

L’autre solution est de recharger la batterie. Il y a souvent l’idée que les particuliers vont recharger le soir, chez eux. Mais le débat est un peu biaisé, car on ne s’occupe pas du réseau de distribution d’électricité. Si 20 voitures se rechargent en même temps dans la même rue, cela fera disjoncter le secteur. Il faudrait refaire tout le système de distribution.

Ou alors, il faut envisager certaines bornes de recharge professionnelles, installées dans les parkings, dans les stations services, voire chez certains riverains qui deviendraient alors intermédiaires entre le fournisseur d’électricité et leurs voisins. Il faut du gros matériel, avec des systèmes de régulation du courant. L’opération prendra de 15 à 30 minutes, avec des choix complexes : faut-il recharger complètement (mais alors il faut avoir préalablement tout utilisé) ou recharger en partie (mais alors on diminue la durée de vie de la batterie). La gestion de l’effet-mémoire n’est pas encore réellement maîtrisée.

Il y a aussi la gamme des solutions mixtes. La technologie hybride actuelle (Toyota Prius et Honda Insight), qui fonctionne à l’électricité à basse vitesse et à l’essence au-delà, donne une très faible autonomie en tout-électrique. Pour étendre cette autonomie, on teste le système dit  extended range où un tout petit moteur de 500 ou 800 cc, consommant 0,5 litre aux cent, recharge la batterie. Il ne sert pas à la traction du véhicule mis joue le rôle de générateur. La future Chevrolet Volt est sur ce modèle. C’est assez séduisant. Cela décalerait sans doute le pic pétrolier de 25 à 30 ans et donnerait du souffle pour que les autres alternatives du tout électrique se déploient.

Et je rappelle le système  plug-in hybrid. Vous rechargez votre voiture hybride en la branchant sur le secteur, la nuit. Vous avez très peu de batterie à charger. Il est prévu à brève échéance des versions plug-in de la Toyota Prius par exemple.

Et n’oublions pas que pour accroître l’autonomie au delà de 150 km, il faut des batteries lourdes, donc des plateformes spéciales. Combien dure une batterie ? Cela dépend de beaucoup de choses, notamment de la conduite. J’ai vu au Japon des batteries intégrées au châssis. Quand elles sont usées, faut-il envoyer la voiture à la casse ? On dit qu’un tel pack de batteries dure dix ans, je n’y crois pas. Il faut aussi régler la commercialisation des batteries. Cela va représenter d’énormes investissements en pleine crise économique.

(propos recueillis par l’agence Newteam)

Voir aussi l'article de Jean-Jacques Chanaron : Voitures hybrides, un avenir incertain
11 commentaire(s)
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Commentaire par Olivier
jeudi 28 mai 2009 01:46
Bonjour M. Chanaronn,

- 95% des parcours quotidiens des européens sont inférieurs à 80km.
Une voiture électrique avec 160km d'autonomie est donc parfaitement adaptée pour plus de 95% des trajets. Il est inutile d'attendre l'augmentation de la densité énéergétique des batteries pour introduire en masse la voiture électrique sur le marché.

- Un véhicule est stationné au moins 23 heures sur 24 : une recharge lente (ou semi-lente) et exclusivement pendant les heure creuses est l'option la plus pertinente, non seulement la recharge ne gène pas le réseau électrique mais, mieux, elle peuvent lui rendrent service (V2G/G2V). Avec ce système (smart grid) la pénétration des énergies renouvelables intermittentes (éolien, solaire) devient aisée.

- Pour les moins de 5% de trajets supérieurs à 150 km, l'échange de batterie dans les stations Renault-Nissan/BetterPlace (localisées au niveau des grands axes de circulation, entre les villes) est effectuée en UNE minute. Démonstration (vidéo) : http://www.youtube.com/watch?v=J1U2Pk5jt1s

Les solutions technologiques sont prêtes, ici et maintenant.
Ce n'est pas de la science-fiction.

Et l'équation économique tient très bien la route, comme confirmé par plusieurs rapports sur le sujet.

Pertinence sur le plan techno-scientifique + pertinence sur le plan économique = bye bye voiture à pétrole polluante et bruyante.

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Commentaire par Remdo
jeudi 28 mai 2009 18:35
Dommage ! On sentait que tous vos articles avaient été écrits par des spécialistes, mais pour ce dernier on est retombé dans l'amateurisme. La station d'échange de batterie de better place fait son office en moins d'une minute et la charge lente chez soi ne surcharge pas le réseau électrique même si tous les habitants chargent en même temps. Une charge lente tire 16A pas de quoi fouetter un chat ni faire tomber un réseau. La charge rapide n'ayant aucun intérêt chez soi... il n'y a pas de problème. Et en cas de besoin urgent de reprendre la route il reste l'échange ;o)
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[3]
Commentaire par PHOENNIKS
jeudi 28 mai 2009 20:49
CONCEPT GLOBAL AG2050 de INNOVONS (1999-2009). Il n’y a plus d’obstacles au développement de la petite voiture électrique. LA BATTERIE AMOVIBLE EST UNE CONSTANTE. STANDARD préconisé 150 KG. Comment? La compétition est lancée, tous les constructeurs avisés s’y mettent, LA VOITURE ELECTRIQUE ACCELERE EN SILENCE. C’est une vraie REVOLUTION, au même titre que le téléphone portable. Le CONCEPT GLOBAL AG2050 est développé par INNOVONS Groupe, il est consultable en partie sur MOBITYPE par tous les futurs usagers de petites voitures électriques, en tapant MOBITYPE sur internet, chercher un BLOG, puis entrer simplement VOITURE. L’objectif de ce concept est de faire converger les projets et le développement de la mobilité vers une culture et une politique intégrée de la voiture électrique. C’est un standard théorique. La voiture électrique arrive, mais chacun fait sa voiture dans son coin, avec un esprit de profit et finalement elle reste chère. Il faut donc voir loin mais faire simple et revoir les objectifs à la hausse. Dans le Concept Global AG2050, une petite voiture électrique roule à 40-50 km/h en ville. Cependant elle peut aller à 450 km/h à Londres, Cologne ou Moscou parce qu'elle prend le TGV européen. Elle stationne à l'étage dans les immeubles et une personne âgée de 75 ans n'a que 3 mètres à faire pour placer ses courses au réfrigérateur. C'est la voiture idéale dans la campagne, n’oublions pas les campagnes!...

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[4]
Commentaire par PHOENNIKS
jeudi 28 mai 2009 20:51
CONCEPT GLOBAL AG2050 de INNOVONS (1999-2009), (SUITE). Il n’y a plus de feux tricolores en ville, il n'y a plus d'arrêt entre votre départ et votre arrivée. On peut donc conduire en mode automatique ou en manuel. Dans sa conception, la voiture comporte deux parties: un soubassement technique constamment révisé, avec moteur encapsulé, une climatisation, une BATTERIE AMOVIBLE, une batterie tube de secours pour 50 km et la partie supérieure est un habitacle privatif. C'est un bulle transparente pour quatre à cinq personnes maximum. Voir MOBITYPE. La voiture classique c'est ni plus ni moins votre téléphone fixe, on va encore l'utiliser, pour des grand trajets par exemple, mais la voiture électrique c'est la même révolution que les mobiles. Souvenez-vous des premiers portables... Antiques! Il fallait avoir un 4X4 et être bien musclé pour se balader avec ce matériel. Mais on était fier et content de l’avoir. Aujourd'hui votre portable tient dans la main. Le CONCEPT GLOBAL AG2050 est fait pour gagner du temps et aller au plus vite au téléphone qui tient dans la main, à la voiture électrique légère de poche! Pour 1 EURO vous pourrez acheter votre voiture, moyennant un forfait de 100 euros grand maximum en régime normal et moins pour une plus faible utilisation...
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Commentaire par PHOENNIKS
jeudi 28 mai 2009 20:53
CONCEPT GLOBAL AG2050 de INNOVONS (1999-2009) (SUITE). Et attention, vu la faible vitesse exigée, on peut téléphoner en voiture électrique, le mode pilotage automatique est conçu pour cela. La mention figurera au permis de conduire, l'imprudent n'y aura pas droit. On va lancer la voiture électrique avec les modèles qui vous sont annoncés aujourd'hui, mais très vite cela va évoluer vers l'inéluctable, votre voiture sera votre « paire de chaussures du XXIème siècle ». Au plan urbanistique, beaucoup de changement aussi. Des rues plus calmes pour habiter, moins dangereuses et les vélos vont avoir de ce fait un vrai réseau sans coupe-gorge à chaque intersection! Le reste aux usagers de l'inventer, de l'exiger au plan des fonctionnalités, du design c'est ce que vous faites pour les portables. On comprend que les constructeurs qui s'entêtent sont délaissés et ceux qui y croient équipent de plus en plus d'adeptes. Le potentiel d'emploi et les retombées économiques de la petite voiture électrique dépassent notre imagination. Et concernant la production électrique, rassurez-vous, pas de prolifération nucléaire, on va juste rénover et surtout sécuriser le parc actuel...
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[6]
Commentaire par PHOENNIKS
jeudi 28 mai 2009 20:58
CONCEPT GLOBAL AG2050 de INNOVONS (1999-2009) (FIN). L’électricité est la plaque tournante de toutes les énergies La batterie amovible a été lancée en 1999 avec un principe d’échange par le côté du véhicule comme une cassette vidéo. C’est une solution pour accroître l’autonomie et faire le plein instantanément. Cet échange se fait en station. On devrait pouvoir recharger un portable ainsi. Erreur? Le STANDARD BATTERIE VOITURE ELECTRIQUE s'impose. Le RESEAU ce n’est pas simplement les stations-service mais c’est surtout LA ROUTE. Pour le départ, 20 à 30% de la voirie pourraient être affectés en priorité aux voitures électriques. Les usagers ont un intérêt à opter pour un réseau libre à sécurité active, avec voiture en propriété et forfait d’utilisation. L’Etat et l’Europe ont un grand rôle à jouer, sinon on risque fort d’assister à une belle anarchie qui desservira encore la voiture électrique. Pour un constructeur, l’adhésion au CONCEPT GLOBAL AG2050 ne coûte que 1 EURO.
Patrick GEFFRAULT, Consultant INNOVONS Groupe.
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[7]
Commentaire par HATEM
vendredi 05 juin 2009 09:49
J'ai découvert le Secret de la Mécanique Universelle en mai 1955, et qui produit sa propre Energie Cinétique en permanence pour l'Eternité.

Il est possible aujourd'hui de produire de l'Energie Electrique à bon compte (démonstrations gratuites au 01 64 25 83 92.)

D'ici quelques années, il sera possible de produire des véhicules MAGNETO-ELECTRIQUES qui rechergeront les batteries en cours d'utilisation selon le Principe Créateur de l'Univers..Prototype à voir mais à adapter aux véhicules avec quelques aménagements.

N.B. J'ai 87 ans et 72 années d'expériences sur la Dualité Magnétique qui n'a plus aucun secret pour moi. N'attendez pas qu'il soit trop tard ; je suis seul au monde à connaître ce Secret.

Bien venue à tous pour démonstrations

Fraternellement LEROY-HATEM
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[8]
Commentaire par karva
lundi 08 juin 2009 14:28
Cet article de Monsieur Chanaron contient quelques contre vérités sur le plan technique, et cela a déjà été souligné en partie par Olivier.

D'abord, seules les batteries Ni-Cd présentent un effet mémoire, et elles semblent peu intéressaates pour les futures Voitures électriques (VE). Ensuite, la plupart des batteries n'aiment pas trop les décharges complètes, et il est tout à fait intéressant de pouvoir les recharger plus souvent avant qu'elles s'épuisent. Enfin, les récentes batteries LiFePO4 semblent bien supporter plus de 2000 cycles de charge/décharge.

Pour avoir 150 Km d'autonomie, le poids en batteries varie entre 100 et 200 Kg (suivant choix faits). Cela n'est guère plus lourd que le total moteur à combustion interne+ transmission+ réservoir d'essence...

Pour charger une dizaine de VE dans sa rue, il suffit de 10 ampères au total sous 220V pendant 10 heures (cela fait 200KWh, et cela suffit à charger les 10 VE). Ou est le problème à ce niveau? Le problème devrait cependant finir par se poser si en 10 ans on commence à avoir dix millions de VE. On peut estimer qu'il faudrait alors, comme le dit Nifenecker, autour de 4% de notre production actuelle.

Comme je doute que les citoyens attendent qu'il y ait du vent pour les recharger, ils prendront avantage des disponibilités en puissance des réacteurs nucléaires en heures creuses, la nuit. Mais cela sans doute nécessite la construction de nouveaux réacteurs nucléaires.
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[9]
Commentaire par Zork
mardi 09 juin 2009 00:02
... cet article a 10 ans de retard!..
http://www.teslamotors.com
500 km d'autonomie, charge rapide en 45 minutes..
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[10]
Commentaire par karva
mardi 09 juin 2009 00:33
A Zork

D'un côté, vous avez raison: techniquement, cet article a dix ans de retard. Mais le problème reste: la Tesla est très chère et elle est conçue comme une voiture puissante. Je pense que l'avenir de la voiture électrique est d'abord dans les puissances raisonanbles.

Reste qu'on sait faire des batteries LiFePO4 qui se chargent en moins de 20 minutes, et que cela pose un petit problème: il faut envisager des stations de recharge rapide au bord des autoroute en période de grandes migration et celles-ci ont besoin de très grandes puissances électriques. Ca sera un lourd invetissement, et pas avant une dizaine d'années...
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[11]
Commentaire par berdudou
mercredi 10 juin 2009 18:21
certes, l'échange en station des batteries se ferait en une minute: c'est bien; et la station aura-t-elle de quoi satisfaire vingt ou cinquante (ou cinq cents le long de l'autoroute) clients quotidiens dans la minute. Attendons nous à entendre: "désolé, mais je n'ai plus de batterie chargée dans l'immédiat, faut attendre une heure ou deux .
Plaçons nous dans une perspective de grand succès et imaginons toutes les éventualités, sans être pessimiste.
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Jean-Jacques Chanaronn est directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et Conseiller Scientifique à Grenoble Ecole de Management (GEM)...

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