Aperçu des systèmes d’entrainement énergétiquement efficaces

Véhicule électrique, voiture hybride, pile à combustible & co.

Il n’existe aujourd’hui pratiquement plus aucun constructeur automobile, petit ou grand, qui ne prévoit de développer pour ces prochaines années un nouveau concept de motorisation avec moteur électrique. Certains misent entièrement sur des voitures électriques équipées de nouvelles et puissantes batteries, d’autres associent moteur électrique et batteries à des piles à combustible ou à un moteur à combustion additionnel pour l’essence, le diesel, le gaz naturel ou l’éthanol.

Les systèmes d’entrainement suivants sont disponibles sur le marché suisse :

 

Véhicules électriques à batteries de traction

Les véhicules électriques avec une batterie comme accumulateur ne dégagent pas de substances polluantes et ne font pas de bruit. En fonction de la centrale électrique, la production d’électricité est toutefois susceptible de produire des émissions et notamment de CO2. La technologie permet aujourd’hui une autonomie pouvant atteindre 500 km. Les véhicules électriques sont ainsi adaptés au quotidien de la grande majorité des utilisateurs.

Réseau de bornes de recharge publiques pour véhicules électriques

Les prises de courant traditionnelles (16 ampères) permettent déjà de recharger la batterie des véhicules électriques. Vous trouverez toutes les stations de recharge pour véhicules électriques sur Bornes de recharge électrique.

Utilisation écologique des véhicules électriques

Les véhicules électriques n’émettent aucune substance polluante. C’est pourquoi ils sont précieux pour la protection de l’air dans les zones urbaines. Des charges de polluants atmosphériques sont tout au plus générées lors de la production de l’électricité, par exemple dans une centrale thermique au charbon, sachant que ces installations se situent la plupart du temps en dehors des zones urbaines. Malgré tout, le mix électrique suisse permet un excellent bilan écologique de la voiture électrique.

Émissions de CO2 des véhicules électriques

Seule la production d’électricité génère des émissions de CO2. En Suisse, l’électricité est à 98 % d’origine hydraulique et nucléaire et sa production génère ainsi très peu de CO2. Dans d’autres pays, la production d’électricité génère des émissions de CO2 élevées. Par conséquent, les véhicules électriques se distinguent à peine des véhicules essence ou diesel en termes d’émissions de CO2.

Émissions sonores des véhicules électriques

Dans la mesure où les véhicules électriques sont très silencieux, ils contribuent à la réduction des émissions sonores, ce qui est particulièrement apprécié dans les zones urbaines.

Véhicules électriques avec prolongateur d'autonomie

Les voitures électriques avec prolongateur d’autonomie sont une extension des véhicules purement électriques. Un prolongateur d’autonomie (Range Extender) est un moteur à combustion supplémentaire installé à bord du véhicule. Ce dernier charge la batterie du véhicule électrique via un générateur et augmente ainsi l’autonomie.

Véhicules hybrides

Les véhicules hybrides ont à bord au moins deux systèmes différents de propulsion et de stockage de l’énergie. Il s’agit le plus souvent d’un moteur électrique et d’un moteur à combustion, généralement à essence. Mais il est aussi possible d’avoir recours au diesel ou au gaz naturel. Dans le cas des systèmes hybrides parallèles, les deux moteurs agissent sur les roues. Sur les systèmes hybrides série, les roues ne sont entraînées que par un moteur, généralement le moteur électrique, tandis que le moteur à combustion recharge les batteries par le truchement d’une génératrice. Les véhicules hybrides réduisent les émissions de polluants, optimisent la consommation de carburant et présentent ainsi des avantages pour l’environnement et l’utilisateur.

Véhicules hybrides rechargeables

Les véhicules hybrides rechargeables, également nommés Plug-in Hybrid, sont des véhicules hybrides dont la batterie peut être aussi bien rechargée avec une prise de courant (comme la voiture électrique) qu’avec un moteur à combustion (comme la voiture hybride). En règle générale, les véhicules hybrides rechargeables ont de plus grandes batteries que les purs véhicules hybrides et une plus grande autonomie purement électrique.

Véhicules à pile à combustible (voiture à hydrogène)

Les véhicules à pile à combustible comptent également parmi les véhicules électriques. À bord, une pile à combustible produit l’électricité nécessaire à la propulsion d’un moteur électrique  à partir de l’hydrogène du réservoir sous pression et de l’oxygène à partir de l’air. Selon la méthode, la production d’hydrogène peut générer des émissions. Les véhicules à pile combustible comme les véhicules à batterie électrique sont considérés comme des Zero Emission Vehicles. Bien qu’il n’existe encore que peu de véhicules prêts pour la commercialisation, ils sont une source d’espoir pour l’avenir de l’automobile.

Pile à combustible

Une pile à combustible est un fournisseur d’électricité qui transforme l’énergie chimique directement en énergie électrique. Ladite combustion « froide » par oxydation provoque la réaction ciblée de l’hydrogène avec l’oxygène de l’air. Cela signifie que la procédure de l’électrolyse est inversée. Ce faisant, il est possible d’atteindre un niveau d’efficacité supérieur à celui que peut atteindre un moteur à combustion et un générateur électrique. L’efficacité et le fonctionnement silencieux et exempt d’émissions polluantes avec l’hydrogène sont les principaux avantages de la pile à combustible. De plus, la pile est petite et une interconnexion permet d’augmenter la puissance.

Défis techniques

Le problème majeur pour l’application de la technique de la pile à combustible dans les véhicules est l’hydrogène en tant que source d’énergie secondaire. En effet, l’hydrogène doit être produit au préalable à partir d’une source d’énergie primaire comme le gaz naturel. La fabrication, le transport et le stockage consomment beaucoup d’énergie. À bord, l’hydrogène peut être stocké à l’état gazeux (à une température d’env. -240° C) ou liquide (avec une pression inférieure à 500 bar). Il est également possible de joindre du gaz naturel ou de l’essence qui seront alors transformés à bord en hydrogène. Cette méthode ne provoquera toutefois pas seulement un poids, une complexité et finalement des frais supplémentaires mais également des émissions de CO2 et d’autres substances.  Un véhicule à pile à combustible peut être considéré comme un Zero Emission Vehicle uniquement s’il fonctionne uniquement avec de l’hydrogène.

Premières expériences quotidiennes

Différents groupes automobiles ont entrepris de grands efforts pour pouvoir fabriquer la pile à combustible en série en tant que fournisseur d’électricité pour l’entrainement des voitures électriques. Quelques fabricants proposent aujourd’hui des véhicules électriques équipés de la technologie de la pile à combustible. Toutefois, le chemin jusqu’à la percée semble encore loin en raison d’un nombre de fabricants d’hydrogène insuffisant.

Intérêt écologique de la pile à combustible

Les véhicules à pile à combustible ont encore besoin de quelques années pour s’établir de manière significative sur le marché. Par rapport aux voitures conventionnelles, ces véhicules présentent de grands avantages en termes d’émissions sonores et de substances polluantes.

Production d’hydrogène

Concernant les conséquences environnementales de cette technologie, la fabrication et le stockage, de même que le transport de l’hydrogène semblent problématiques. La technique de la pile à combustible pourrait un jour contribuer à un trafic individuel moins polluant uniquement s’il était possible de fabriquer l’hydrogène à partir du gaz naturel ou du biogaz.

Applications stationnaires

Selon les expériences accumulées jusqu’à présent, on s’attend à ce que différents types de piles à combustible s’imposent, particulièrement pour l’exploitation stationnaire comme le couplage chaleur-force.

Véhicules au gaz naturel / biogaz

Les véhicules au gaz naturel / biogaz sont équipés de moteurs à combustion habituels mais qui brûlent du gaz naturel ou du biogaz à la place de l’essence ou du diesel. Ils disposent toutefois également d’un réservoir essence/diesel, ce qui signifie une nette augmentation de l’autonomie. En comparaison avec les véhicules à essence ou diesel, les véhicules au gaz naturel émettent nettement moins de substances polluantes.