Du cheval à l’automobile
Voiture électrique, voiture à hydrogène

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Du cheval à l’automobile
Voiture électrique, voiture à hydrogène

Auteur(s) : Christian NGÔ

Date de publication : 10 mars 2025 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Du cheval à l’automobile

1.1 - Le cheval
1.2 - Les débuts de l’automobile

2 - L’électricité et son stockage

2.1 - L’électricité
2.2 - Stockage de l’électricité

3 - L’hydrogène

3.1 - Production

Tableau 1
3.2 - Stockage
3.3 - Sécurité

4 - Batteries pour véhicules électriques

4.1 - Du plomb aux batteries Li-ion
4.2 - Profondeur de décharge
4.3 - Batteries Li-ion
4.4 - Technologies Li-ion
4.5 - La batterie
4.6 - Les fabricants
4.7 - Coûts
4.8 - État de charge
4.9 - Le BMS (Battery Management System)
4.10 - Futur

5 - La pile à combustible

5.1 - Principe
5.2 - Différentes technologies
5.3 - La PEMFC

6 - Supercondensateur. Le moteur électrique

6.1 - Supercondensateurs
6.2 - Le moteur électrique

7 - Véhicules hybrides et hybrides rechargeables

7.1 - Véhicules hybrides
7.2 - Véhicules hybrides rechargeables

8 - La voiture électrique

8.1 - Consommation
8.2 - Recharge
8.3 - Autonomie
8.4 - La voiture électrique avec prolongateur d’autonomie
8.5 - Pneus

9 - La voiture à hydrogène

9.1 - Consommation
9.2 - La voiture thermique à hydrogène

10 - Impact sur l’environnement

10.1 - Émissions de CO2
10.2 - Particules
10.3 - Accidents

11 - Économie

11.1 - Coût
11.2 - Marché de l’occasion

12 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Avec plus de 9 millions de voitures électriques vendues dans le monde entier en 2023, le véhicule électrique est devenu un moyen de transport individuel important. Environ 14 500 voitures à hydrogène ont été vendues à la même époque marquant un intérêt naissant dans ce domaine. Cet article présente quelques aspects énergétiques liés à ce type de mobilité. De l’électricité est nécessaire pour charger les batteries qui sont le cœur du véhicule électrique. Elle devrait aussi être utilisée pour produire de l’hydrogène par électrolyse qui alimentera la pile à combustible de la voiture à hydrogène. L’objectif de ces véhicules est de réduire l’impact de la mobilité sur l’environnement. Quelques aspects économiques seront aussi brièvement abordés.

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Auteur(s)

Christian NGÔ : Edmonium

INTRODUCTION

Pour réduire la consommation de pétrole et diminuer les émissions de CO₂, beaucoup de pays songent à introduire des véhicules utilisant l’électricité comme source d’énergie, ce qui implique de décarboner l’électricité, en ayant recours aux énergies renouvelables ou au nucléaire. En Europe, par exemple, il sera interdit de commercialiser des véhicules neufs utilisant un moteur à combustion interne à partir de 2035. L’hydrogène est envisagé comme carburant alternatif car, n’émettant pas de CO₂ en fonctionnement, il n’est pas concerné par cette interdiction.

Cette décision européenne, de nature politique, a été prise sans mesurer les conséquences qu’elle va entraîner aux niveaux énergétique, économique et sociétal. Le domaine de l’automobile, où l’industrie européenne est aujourd’hui en avance sur le reste du monde pour ce qui est des véhicules thermiques, risque d’être affaiblie ou en partie démantelée au profit principalement des véhicules chinois. Or, on estime qu’il y a, en Europe, 2,6 millions d’emplois directs dans l’industrie automobile et 12,7 millions d’emplois indirects. Au total, cela concerne de 14 à 15 millions d’emplois soit 7 % du nombre d’emplois européens.

Il est important de noter que si le pétrole est une source d’énergie, l’électricité et l’hydrogène ne sont que des vecteurs énergétiques : il faut de l’énergie pour les produire. Pour l’hydrogène, on sait qu’il existe des sources naturelles mais leur production, si elle est développée à un niveau industriel un jour, ne suffira sans doute pas pour satisfaire la demande des transports.

Dans cet article, nous allons principalement nous intéresser aux aspects énergétiques de la voiture électrique et de la voiture à hydrogène. Nous évaluerons quelques ordres de grandeur des capacités requises dans ce domaine. Le lecteur pourra affiner celles-ci pour ses besoins particuliers.

Nous aborderons aussi quelques aspects économiques mais en nous focalisant plutôt sur les coûts et non sur les prix. En effet, ces derniers peuvent être très différents des coûts en raison de taxes diverses imposées par les États. Par exemple, en France, les taxes sur l’essence et le gazole représentent approximativement 60 % du prix que paye le consommateur. Ces taxes sont de nature variable et dépendent de la politique du moment. Le coût quant à lui dépend du prix du pétrole brut qui varie selon l’offre et la demande, des coûts de production et de transport, du coût du raffinage et des opérations nécessaires à la production du carburant ainsi que la marge réalisée par les différents acteurs de l’achat du pétrole à sa distribution. À ce coût se rajoute des taxes qui conduisent au prix que paye l’utilisateur. Pour l’électricité on a aussi une différence entre le coût et le prix et celle-ci peut varier au cours du temps selon les politiques adoptées.

Si la part de succès ou d’échecs concernant les véhicules électriques dépend des avancées technologiques, elle est aussi liée à d’autres aspects dont certains psychologiques et sociétaux. Parmi les points qui freinent une adoption rapide de ces véhicules, on trouve le problème du ravitaillement en énergie, le prix d’achat et d’utilisation, etc.

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MOTS-CLÉS

électrolyse batterie Pile à combustible mobilité électrique

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be9752

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1. Du cheval à l’automobile

1.1 Le cheval

Pendant longtemps, le cheval a été le moyen de locomotion le plus rapide sur terre. Il était utilisé pour le labourage, pour transporter des charges ou tirer des attelages permettant de déplacer des matériaux ou des passagers. Le cheval a été pendant longtemps important dans l’armée où la cavalerie avait à ces époques une importance considérable. Par rapport aux bœufs, dont la puissance de traction continue n’excède pas 300-400 W, un cheval peut puissant peut développer 500-600 W . Un bon cheval peut même avoir une puissance de 750 W ce qui correspond à l’unité du cheval-vapeur (CV).

Le poids d’un cheval dépend de sa race, de son âge et de son sexe. Un cheval léger (pur-sang ou arabe) pèse entre 400 et 600 kg. Les chevaux de trait ont typiquement un poids entre 700 et 1 200 kg, voire plus.

Pour tirer une charge, il faut avoir le meilleur rendement possible. Le harnais de col, inventé en Chine, a permis aux chevaux de tirer des charges entre 4 et 10 fois plus lourdes que lorsque l’on utilisait le harnais d’étouffement .

Un cheval moyen a un besoin de base d’environ 10 kWh/jour sous forme de nourriture. Il faut ajouter à cela l’énergie nécessaire pour ses activités ce qui peut rajouter jusqu’à 2 kWh/jour selon l’effort qu’il fournira . Utilisé comme moyen de transport, un cheval peut parcourir environ une trentaine de kilomètres par jour. Cela fait une consommation de l’ordre de 4 litres/100 km en équivalent...