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La voiture de demain sera-t-elle électrique? Nicolas Meilhan Ingénieur Conseil, Frost & Sullivan Juillet 2015

La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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Page 1: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

La voiture de demain sera-t-elle électrique?

Nicolas Meilhan

Ingénieur Conseil, Frost & Sullivan

Juillet 2015

Page 2: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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3 défis majeurs sont à prendre en compte afin de développer la

voiture du futur: les changements climatiques, l’épuisement des

énergies fossiles ainsi que la pollution atmosphérique

Performance

• Efficacité / Sobriété

• Accélération

• Vitesse de pointe

• Émissions de CO2

• Pollution atmo.

Changements

Climatiques

• La température a augmenté de 1° C

depuis le début de l’ère industrielle

• Une augmentation de 2° C associée

à des conséquences dramatiques

prévue d’ici à 2100 si aucune

mesure n’est prise

Épuisement des

énergies fossiles

• 97% des transports routiers

utilisent des combustibles

fossiles

• Le pétrole, principal moteur de

notre économie, pourrait

disparaître d'ici la fin du siècle

Pollution atmosphérique

• Avec l'exode rural et le

développement des mégalopoles,

la pollution atmosphérique a

atteint des niveaux sans précédent

• Multiplication des maladies graves

liées aux particules (PM) et aux

oxydes d’azotes (NOx)

Défis

Contr

ain

tes

Conditions nécessaires au développement de masse de la voiture du futur: Même performance, même autonomie et même coût que les voitures thermiques

Coûts

• Coût de possession

• Achat

• Recharge

• Entretien

Autonomie

• Autonomie entre 2 recharges

• Temps de recharge

• Poids du stockage d’énergie

Infrastructure • Investissements

nécessaires pour améliorer les infrastructures existantes et/ou en construire de nouvelles

• Normes internationales communes

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Page 3: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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Les véhicules électriques n’ont jamais réussi à combler leur retard jusqu’à

présent car le pétrole a la densité énergétique la plus élevée de tous les

vecteurs énergétiques, que ce soit au niveau massique ou volumique

Source : P.R. Bauquis

Densité des vecteurs énergétiques utilisés dans le transport

Les hydrocarbures liquides ont une densité énergétique massique 100 fois plus élevée que les

batteries 1kg d’essence contient autant d’énergie que 100 kg de batteries

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Quelle que soit l’origine du réchauffement climatique, une

augmentation de la température de 5°C d'ici 2100 (pire des

scénarios) aurait des conséquences dramatiques

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Sources: Global change.gov

Concentration de CO2 depuis 800,000 ans

•La concentration atmosphérique de CO2 dépasse de plus de 30% la concentration

maximum de ces 800,000 dernières années (homo erectus)

•Cette concentration devrait atteindre de 550 à 900 ppm en 2100 – de 85% à 200% plus

élevé que la concentration maximum depuis que l’homme existe

Prévision des températures jusqu’à 2100

Page 5: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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La principale question n’est pas de savoir si nous aurons encore du

pétrole en 2100 mais pendant combien de temps il sera encore

économiquement accessible pour notre économie et nos voitures

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Extr

actio

n e

n m

illia

rds d

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arils

d

e p

étr

ole

pa

r a

n

Evolution de l’extraction d’hydrocarbures liquides - 1930 à 2050 -

« Ce n’est pas la taille du réservoir qui compte, c’est la taille du robinet » Jean-Marie Bourdaire

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Le développement des véhicules électriques en zone urbaine permet

une réduction significative de la pollution atmosphérique, les

émissions de particules et de NOx étant particulièrement nocives

Émissions de particules (PM) à Paris

9 juin 2004, 10h, index atmo « Mauvais 7 »

14 juin 2004, 10h, index atmo « Bon 3 »

PM10 = 20 µg/m3

PM10 = 80 µg/m3

Émissions de NOx & de CO2 des

moteurs essence et diesel

Diesel

Gasoline

NO

x e

mis

sio

ns

CO2 emissions

Diesel 2005

Downsized Diesel

+DPF

DPF + NOx trap

HCCI+DPF

DPF+SCR D Hybrid

SI Hybrid

PFI 2005

PFI adv + VVT

DISI CAI

DISI NOx

trap

DISI turbo

19000 personnes meurent chaque année en Europe

des particules émises par les voitures diesels

Source: Frost & Sullivan analysis, IFP

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Page 7: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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Les véhicules hybrides rechargeables offrent actuellement le

meilleur compromis entre la consommation de carburant et les

émissions de CO2 du puit à la roue

Consommation et émissions de CO2 du puit à la roue pour les voitures en 2035

Source: More Sustainable transportation: The Role of Energy Efficient Vehicle Technologies, Sloan Automotive Laboratory (MIT), April 2008

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Émissions de gaz à effet de serre du puit à la roue (gCO2/km)

Consommation de carburant (1/100km)

Véhicule hybride rechargeable

(50 km d’autonomie électrique)

Page 8: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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Le mix de production d’électricité a un impact considérable sur les

émissions de CO2 des véhicules électriques

Émissions de CO2 du puit à la roue d’un

véhicule tout électrique

• Les États-Unis, l’Allemagne et la Chine utilisent surtout le charbon pour produire de l’électricité avec respectivement 40%, 45% et 80% de leur production électrique

• Le nucléaire et les énergies renouvelables (y compris l'hydroélectricité) sont les seules alternatives pour produire de l'électricité sans émettre de CO2

Intensité d’émission

gCO2/kWh g/km

Éolien 5.5 0.9

Hydro-électrique 18 2.9

Nucléaire 60 9.6

Gaz naturel à

Cycles Combiné 461 74

Gaz naturel 653 104

Charbon 1075 172

Intensité d’émission de CO2 (gCO2/kWh)

%

d’électricité

sans CO2

Intensité

d’émission

(gCO2 / kWh)

Émissions du puit à

la roue d’un véhicule

électrique * (g/km)

France 90% 75 20

Canada 59% 267 43

Californie 44% 470 75

Etats-Unis 31% 710 114

Chine 20% 950 160

Source: Rouler sans pétrole, Pierre Langlois, 2008

* Équivalent à un véhicule thermique consommant = 9l/100 km => 244g/km

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

Page 9: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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Le véhicule hybride rechargeable est la seule technologie alternative

en mesure de concurrencer aujourd’hui à grande échelle les

véhicules thermiques

Sources: Analyse s Frost & Sullivan

Autonomie Infrastructures

nécessaires + -

Distance Temps de charge Poids du stockage

d’énergie

Véhicule thermique

600 km 5 min Existante 45 kg

Véhicule hybride

rechargeable

600 km (20 à 60 km en

mode électrique)

Existante 2-3 hours 50 to 90 kg

Véhicule

électrique

60 à 250 km en

mode électrique

4-8 hours 90 to 250 kg

Véhicule à pile à

combustible

600 km 5 min 90 to 100 kg

Performance

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

A développer

A développer

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Le véhicule hybride rechargeable sera compétitif par rapport aux

véhicules thermiques sans subvention avec un prix du litre

d’essence supérieur à 2.5€

Coût total de possession d’un véhicule thermique à essence et d’un

véhicule hybride rechargeable

* Prospects for Plug-in Hybrid Electric Vehicles in the United States and Japan: A General Equilibrium Analysis MIT, 2009

** 80% des français conduisent moins de 50 km par jour

Sensibilité de la durée de retour sur investissement au prix de l’essence et aux aides de l’État

Coût de possession d'une voiture de Segment C Thermique essence Véhicule hybride rechargeable

(50 km d’autonomie électrique)

Coût d'achat (€) 14800 € (20000$) +7400 € (+10000 $*)

Autonomie tout électrique 0 km 50 km

Consommation instantanée d’essence & d’électricité 7 l/100km 1.4 l/100km ** & 15 kWh/100km

Consommation annuelle d'énergie (14000 km) 980 l 196 l & 1,68 MWh

Coût annuel d'utilisation (1,75 €/l & 100 €/MWh) 1715 € 343 € + 168 € = 511 €

Coût annuel d'utilisation (2 €/l & 100 €/MWh) 1960 € 392 € + 168 € = 560 €

Coût annuel d'utilisation (2,5 €/l & 100 €/MWh) 2450 € 490 € + 168 € = 658 €

Prix du litre d’essence 1,75 € 2 € 2.5 €

Surcoût par an lié à l'utilisation de la voiture thermique 1204 € 1400 € 1882 €

Durée de retour sur investissement sans aide 6.1 années 5.3 années 3.9 années

Durée de retour sur investissement - aide de 2000€ 4,5 années 3,9 années 2.9 années

Durée de retour sur investissement - aide de 4000€ 2.8 années 2,4 années 1.8 années

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

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0

5Emissions de CO2 du puit à la roue

Autonomie

Infrastructure existanteEfficacité énergétique

Coûts

0

5Emissions de CO2 du puit à la roue

Autonomie

Infrastructure existanteEfficacité énergétique

Coûts

0

5Emissions de CO2 du puit à la roue

Autonomie

Infrastructure existanteEfficacité énergétique

Coûts

Véhicule thermique

Véhicule électrique

Véhicule hybride rechargeable

Véhicule à pile à combustible

Le véhicule hybride rechargeable est la seule alternative en mesure

de remplacer à grande échelle les véhicules thermiques d’ici à 2030

Épuisement des énergies fossiles

Performance

Changements climatiques

Pollution atmosphérique

Autonomie Infrastructures Coûts

0

5Emissions de CO2 du puit à la roue

Autonomie

Infrastructure existanteEfficacité énergétique

Coûts

Sources: Frost & Sullivan

Page 12: La voiture de demain sera-t-elle électrique?

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L’électrification des véhicules se fera progressivement pour devenir à

terme 100% électriques, l’autonomie tout électrique des véhicule hybrides

rechargeables augmentant avec la réduction des coûts des batteries

• Les véhicules thermiques représenteront toujours la majorité des ventes ces 20 prochaines années avant une

inversion du mix en 2030

• La pile à combustible a peu de chance de se retrouver dans un véhicule avant 2020 sauf pour des applications de

prolongateur d’autonomie ou d’alimentation d’auxiliaires

• Le véhicule électrique qui n'émet ni CO2, ni polluants, est encore trop cher pour une autonomie limitée, et nécessite

des investissements significatifs dans le développement d’une infrastructure ainsi que la mise en place de normes:

sa pénétration sera limitée à 10% du mix avant 2035

Les flottes d’entreprise, l’auto partage ainsi que les bus/tramway représentent cependant des niches de marchés

attractives pour les véhicules tout électrique ou à pile à combustible

• Le véhicule hybride rechargeable représente le meilleur compromis ces 20 prochaines années avec à la fois les

avantages de la voiture thermique – autonomie, infrastructure existante, coût comparable – et de la voiture tout

électrique – sobriété énergétique, émissions de CO2 et une pollution atmosphérique limitées

Ventes annuelles de véhicules tout

électrique et d’hybrides rechargeables

Source: EIA 2011

Pile à combustible

Tout électrique Hybrides rechargeables Hybride parallèle

Diesel

Essence

GNV / GPL

Ventes annuelles de véhicules légers

par type de moteur

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Plus l’essence coûte cher, plus il se vend de voitures électriques! Le meilleur moyen d’inciter les ventes de voitures électriques est d’augmenter le prix de l’essence

Soit artificiellement avec une taxe carbone, soit en vendant plus de voitures aux Chinois!

Month-over-month changes in gas price and electric vehicles sales - January 2011 to May 2014, USA -

Source: Energy Policy Information Center

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Nicolas Meilhan Consultant Principal

Energie & Transport

(+33) 1 42 81 23 24

nicolas [email protected]