Voiture électrique : combien de kWh aux cent ?

lundi 22 novembre 2010 Écrit par  Yves Heuillard

Bizarrement les constructeurs sont plutôt discrets sur la consommation des voitures électriques. Pourtant de cette consommation dépend leur véritable bilan environnemental. Pour l'acheteur il s'agit d'une donnée essentielle. Elle s'exprime en kWh aux cent kilomètres et parfois en litres aux cent...

Lors de la publication de chacun des articles de ddmagazine sur des voitures électriques nous avons demandé aux constructeurs des chiffres de consommation en kWh validés par un organisme indépendant. Nous n'avons, pour le moment, pas obtenu d'autres réponses que les chiffres estimés par les constructeurs eux-mêmes. Les chiffres donnés sont de l'ordre de 10 à 12 kWh pour une petite voiture, sans autre précision sur les conditions de mesure.

à notre connaissance seul Tesla Motors a fourni, pour son petit roadster à un million de dollars, une information issue d'un auditeur indépendant sur la base des parcours standard définis pour calculer la consommation des automobiles en général - 17,4 kWh au cent. Cette information reste néanmoins difficile à trouver aujourd'hui (1).

De quoi parle-t-on ?

Quand on parle consommation de la voiture électrique, il ne faut pas confondre la consommation d'électricité produite par la batterie, mesurée par la jauge du tableau de bord, avec celle fournie par la prise de courant. Entre la prise de courant et la batterie, l'électricité est convertie de courant alternatif en courant continu, puis de courant continu en énergie chimique dans la batterie. Ces conversions sont à l'origine de pertes.

Prise de recharge de la voiture électriquePar ailleurs, à notre connaissance, les consommations ne prennent pas en compte les besoins de chauffage qui, contrairement à une voiture thermique, ne sont pas assurés "gratuitement" par le moteur. Les pertes de charges dans la batterie, et les baisses de performances de la batterie dans le temps ne sont pas davantage considérées. Cette consommation, mesurée à la prise électrique 220 V, est celle qui importe au consommateur.

L'industriel pourra faire un calcul un peu différent. Il calculera la quantité d'électricité fournie par les centrales électriques en tenant compte des pertes dans le réseau électrique (de l'ordre de 7%)2 et celles due à l'autoconsommation des centrales (de l'ordre de 5% pour le nucléaire)3. L'expert en environnement calculera l'énergie (et les émissions de gaz à effet de serre) sur l'ensemble du cycle de vie de la production électrique, du puits de pétrole, ou de la mine de charbon ou d'uranium, jusqu'à la roue de la voiture en passant par les centrales électriques. Cet article concerne essentiellement le point de vue du consommateur.

Accueil du site Progressive Automotive X prizeDes valeurs de références

Malgré la discrétion des constructeurs et le peu de données sur le sujet il est possible de se faire une bonne opinion sur la consommation réelle des voitures électriques. Nous nous basons ici sur les résultats du prix Progressive Automotive X Prize, une compétition visant à accorder 10 millions de dollars aux trois meilleures équipes d'ingénieurs capables de construire une voiture ne consommant pas plus de 2,35 litres aux cent. Les prix ont été remis le 16 septembre 2010.

L'intérêt de cette compétition est double. D'abord il met en concurrence de véritables voitures capables d'abriter deux ou quatre passagers adultes, d'atteindre les vitesses maximales sur l'autoroute, d'offrir des accélérations minimales, bref à peu de choses près, il s'agit de véhicules qui pourraient être homologués pour rouler sur la route et être produits en série.

Un kWh combien de litres ?

Pour comparer voitures électriques et voiture thermiques le concours Progressive Automotive X Prize convertit les kWh d'électricité consommés en quantité d'énergie exprimée en BTU (British Thermal Unit) à un taux de 3412 BTU par kWh. Connaissant la quantité d'énergie produite par un gallon* d'essence, on ramène ensuite à la consommation électrique à l'équivalent d'une consommation d'essence. Le chiffre qui est a été choisi par l'organisateur du concours, et accepté par les concurrents, est de 112 000 BTU par gallon d'essence américain.

*1 gallon, unité américaine = 3,79 litres

Ensuite le Progressive Automotive X Prize s'attache à définir des règles solides pour comparer les véhicules électriques aux véhicules à moteur thermique. Ces règles ont fait l'objet de discussions et de concertations à la hauteur de l'enjeu : plusieurs millions de dollars et l'acquisition d'une renommée mondiale.

Tous les concurrents, que leur voiture soit électrique, à gaz, à essence, diesel, hybride ou autre, voit leur consommation exprimée en "miles par gallon équivalent (MPG)" autrement dit en français en "équivalent litres d'essence aux cent kilomètres". La méthode de calcul est résumée ci-contre.

Pour les voitures électriques la consommation est mesurée de la manière suivante. La voiture part à pleine charge, à l'arrivée on recharge complètement la batterie et on mesure l'électricité débitée par le compteur électrique. Il s'agit donc de mesure réaliste de la consommation de courant alternatif, avant transformation en courant continu, avant conversion en énergie chimique dans la batterie, avant conversion encore de l'énergie chimique en énergie électrique pour l'alimentation du moteur.

Sur le même sujet

L'automobile électrique roulera-t-elle à l'uranium, à l'énergie solaire, ou au charbon ?

La voiture électrique révèle deux visions différentes pour la planète

Peugeot BB1 100% électrique : un concept intelligent

La voiture électrique pour tous : combien de nouvelles centrales ?

Voiture électrique, combien de CO2 ?

Que notre lecteur ne s'embarrasse pas de la méthode de calcul. L'essentiel est de comprendre que les organisateurs du Progressive Automotive X Prize ramènent la consommation électrique de la voiture à l'équivalent d'une consommation d'essence aux cent kilomètres, sur des bases solides, acceptées de tous, et que le sérieux des organisateurs et l'enjeu de la compétition est de nature à constituer une référence. On notera que l'organisateur s'est adjoint les compétences scientifiques du laboratoire national américain spécialisé Argonne National Laboratory.

Résultats

Parmi les trois gagnants la voiture électrique Wave II de Li-ion Motors (notre photo d'ouverture) est capable de parcourir 187 miles par gallon de carburant soit une consommation d'énergie au cent kilomètres équivalente à celle comprise dans 1,5 litres d'essence. Cette valeur correspond à une moyenne pondérée des differents tests de la voiture en laboratoire, et sur route dans des conditions variées.

centrale thermiqueAttention, pour remettre les choses en perspective il s'agit bien de l'énergie fournie par la prise de courant. Si par exemple l'électricité était fournie par une centrale thermique au fioul, l'ingénieur sait que celle-ci aurait brûlé de l'ordre de 4 à 5 litres de carburant pour fournir la quantité d'électricité nécessaire au parcours de 100 km.

Convertie en kWh selon les bases vues plus haut, la consommation de la Wave II est de 11 kWh au cent. La voiture ne pèse, avec ses batteries, que 987 kg, son aérodynamisme est extrème, et ses performances d'accélération - 15 secondes pour atteindre 95 km/h sont modestes.

Précisons que la gagnante du concours est une voiture à moteur thermique à éthanol E85 pesant 800 kg et consommant l'équivalent de 2,3 litres d'essence au 100 km (la consommation énergétique finale n'est pas le seul critère du concours). Voiture électrique ApteraPrécisons également que parmi les concurrentes figurait l'Aptera (photo ci-contre) dont la consommation officielle X Prize est de 164 MPGe soit 12,5 kWh aux cent. Dans les mêmes conditions la petite Tango électrique de Commuter Car, de la taille d'une voiture sans permis n'est pas parvenu à se classer pour la finale avec une consommation proche des 20 kWh au cent.

Dans nos articles, lorsqu'il s'agit de comparer les perfomances environnementale de la voiture électrique à une voiture thermique nous avons l'habitude de prendre un ordre de grandeur de 15 kWh aux cent kilomètres pour la voiture électrique "moyenne" et 10 kWh au cent pour une toute petite voiture. S'il en était besoin, le test X Prize, qui met en oeuvre des bêtes de concours optimisées, nous donne raison. Quand il s'agit d'une berline comme par exemple la berline de Tesla Motors, la consommation est probablement supérieure à 20 kWh aux cent. Et probablement supérieur à 30 kWh aux cent en ville l'été avec la climatisation ou l'hiver avec le chauffage. Notons que la voiture électrique est essentiellement présentée comme une voiture urbaine...

Ci-dessous en vidéo plus d'informations sur le concours X Prize et la Wave II de Li-ion Motors (en anglais) et ici toute les vidéos de ce prestigieux concours.

[video:http://www.youtube.com/watch?v=gUaXGEeKiu4 425x225]

Pourquoi la consommation est importante

Au prix du kWh d'électricité, et sur la base de 20 kWh au cent 100 km, le coût pour 100 km est de l'ordre de 2,4 euros (et 1,4 euros au tarif de nuit) contre de l'ordre de 8 euros avec une automobile diesel. La véritable consommation en kWh est intéressante à plus d'un titre. D'abord elle détermine l'autonomie de la voiture. Celle-ci est limitée à la fois par le prix et par le poids des batteries.

Renault Fluence Berline électriquePour les petits modèles commerciaux l'autonomie est généralement annoncée, sans précisions sur les conditions de mesures, autour de 150 km pour des voitures équipées de batteries de 16 kWh. Ce qui fait une consommation de l'ordre de celle la Wave II de compétition de Li-ion Motors... Renault annonce par exemple une autonomie de 160 km pour sa berline Fluence (ci-contre) avec une batterie de 22 kWh, ce qui fait une consommation de 13,7 kWh au cent.

Voiture électrique i-Miev de MitsubishiSi la consommation, dans des conditions d'utilisation réalistes, d'une berline de quatre places s'avérait être de 20 kWh aux cent, l'autonomie dépasserait à peine les 100 km... Parmi nos interlocuteurs sur le sujet c'est Mitshubishi qui nous a paru le plus transparent sur le sujet (voir notre essai) avec une autonomie de la petite Li-ion (vendue également par Peugeot) qui pourrait descendre en hiver (avec le chauffage) à 80 km.

La consommation détermine aussi la marge de manœuvre de prix dans l'optique de la location de voitures électriques "énergie comprise". Et puis on imagine mal que l'administration n'en vienne pas à taxer la voiture électrique d'une manière ou d'une autre - sauf à renoncer à la poule aux oeufs d'or automobile. Là encore la consommation est à la base de tout calcul du genre, même si pour l'instant la voiture électrique est largement subventionnée.

Et la planète ?

voiture électrique Smera de LumeneoPour le calcul des émissions de gaz à effet de serre, la consommation est bien évidemment un élément clé. Autant les petites voitures électriques urbaines comme la Smera de Lumeneo (de la taille d'un scooter et donnée pour une consommation inférieure à 7 kWh aux cent - photo ci-contre) peuvent apporter une réponse crédible aux déplacements dans la cité, autant la proposition de monstres électriques surpuissants ne fait que déplacer le problème environnemental et le problème de la circulation automobile tout court.

Avec une consommation de 20 kWh au cent pour une berline 4 places et sur la base du mix européen de production électrique, à environ 405 g CO2 par kWh produit, et en tenant compte des pertes dans le réseau et de l'autoconsommation des centrales on aboutit à 90 g de CO2 par km, une valeur qui est loin d'être révolutionnaire. En Chine, le plus grand marché automobile du monde, une voiture électrique émet, dans le meilleur des cas, plus de 200g de CO2 par km du fait d'une électricité majoritairement produite au charbon, les autres pollutions dues à l'extraction et à la combustion du charbon étant non comprise. Rappelons que dans le monde 40% de l’électricité est générée grâce au charbon et qu'au total les deux tiers de l’électricité proviennent d’énergies fossiles.

DDmagazine a sollicité sur cette question l'avis d'un expert de la mobilité électrique, membre actif du lobby européen en faveur de l'électromobilité Going Electric. Nous n'avons pas obtenu sa réponse.

Références
1) On trouvait cette information sur le site de Tesla en 2007. Nous l'avons reprise plusieurs fois. On la trouve encore sur
Wikipedia et sur des sites d'experts. Aujourd'hui il ne reste, sur le site de Tesla Motors que l'indication d'une consommation équivalente de 135 miles par gallon d'essence, consommation controlée par l'EPA (Environnement protection agency) sur route. Selon la méthode de conversion utilisée dans cet article, on trouverait une consommation de 15,2 kWh au cent. On trouve encore sur le blog de Tesla Motors, au moment où nous écrivons ces lignes, la valeur de 0.280 kWh en cycle mixte EPA ce qui aboutit bien à une consommation de 17,5 kWh.

2) Pertes dans le réseau haute tension de RTE + pertes dans le réseau de distribution moyenne et basse tension

3) source : L'électronucléaire en France. Editions du Seuil. 1975

 

2 Commentaires

  • Lien vers le commentaire dimanche 28 novembre 2010 Posté par Michel1

    Il existe des véhicules électriques à  la location. J'ai loué une REVA. C'est une deux places de type "voiturette",batterie plomb. Conso à  la prise de 15 à  17 kwh au 100 km.
    j'ai loué une moto "cross" Zéro S, batterie Lithium-ion. Conso 4 à  5 kwh "prise" au 100 km. 60 km d'autonomie environ.

    Pour une berline de type laguna, le calcul est simple:
    Conso essence 8l/100 km. Rendement "aux roues" 20% et 10 kwh par litre d'essence, il arrive 16 kwh "aux roues".

    Avec un moteur électrique et un rendement global de la chaine depuis la prise électrique "aux roues" de 80 %, pour fournir 16 kwh "aux roues" il faut 16/0,8 = 20 kwh ... CQFD !!

    Pourquoi faire long et compliqué quand on peut faire court et simple...

  • Lien vers le commentaire samedi 27 novembre 2010 Posté par Fredo30

    On sait bien que la voiture électrique n'en est qu'à  ses débuts !on annonce déja des batteries deux fois moins lourdes(pour la même autonomie) dans les trois ans qui viennent,donc moins de conso.On va améliorer la récupération de l'énergie du freinage,ainsi que le rendement energétique des moteurs,etc...Ca va aller en s'améliorant,comme les ordis,les tv à  écrans plats !Chaque nouvelle génération amenant son lot d'innovations.
    En ce qui concerne la production électrique,dire qu'en Chine il n'y a que des centrales au charbon et que de ce fait les véhicules électriques ne sont pas interessants c'est grave !Car même actuellement croyez bien que les pékinois respireraient bien mieux si toutes les voitures étaient dèjà  électriques !A savoir aussi que le solaire va devenir rentable à  moyen terme et que dès lors chaque foyer pourra sans se ruiner fabriquer sa propre électricité pour ses voitures ;)

Laissez un commentaire

Assurez-vous d'indiquer votre nom.
Le code HTML n'est pas autorisé.