Catégorie : véhicules électriques

  • Aujourd’hui un véhicule routier sur mille est électriquement rechargeable par branchement extérieur

    L’IEA vient de publier sa nouvelle étude « Global EV Outlook 2016 » dans laquelle il apparait qu’à fin 2015 le parc de véhicules électriques (sur batterie BEV ou hybride rechargeable PHEV) atteignait  1,26 million d’exemplaires (FIG.), avec 80% de ce parc situés aux U.S.A., en Chine, au Japon, aux Pays-Bas ou en Norvège. La forte croissance annuelle de ce parc récent, dépendant pour l’essentiel des seules productions annuelles, permet aux auteurs de l’IEA d’être optimistes et de prévoir de splendides croissances à venir. Pourquoi pas?

    Il me semble, sans être rabat-joie,  cependant nécessaire de rapporter ce nombre de véhicules électriques au nombre de véhicules routiers du parc actuel qui peut être estimé à fin 2015 autour des 1280 millions de véhicules. Estimation réalisée à partir des 1236 millions d’exemplaires du parc mondial à fin 2014 auxquels il faut ajouter les 90 millions de véhicules produits en 2015 et soustraire les 44 millions estimés de véhicules mis en décharge durant l’année.

    Le résultat montre que dans le parc mondial, à fin 2015, il y avait environ un véhicule sur mille qui était électrique (BEV ou PHEV).

    Il faut donc ramener ces vertueuses productions croissantes de véhicules électriques à celles, toujours en croissance, des véhicules traditionnels à moteur qui pour longtemps vont encore assurer les trajets de longue distance pour les hommes et, surtout, les marchandises.

    Pour approcher de façon plus réaliste des croissances prévues dans ces nouvelles technologies et de leur impact sur les consommations de carburants et d’électricité, il faudra segmenter les études entre véhicules urbains légers et de courts trajets, et les autres plus rares, plus chers, plus lourds assurant les longs trajets. Il est bien évident que le développement important des véhicules urbains électriques n’aura qu’un impact limité sur la consommation globale de carburants dans le monde, le premier pas important dans l’économie de carburants et les rejets de CO2 étant déjà réalisé par les petits véhicules hybrides, déjà disponibles sur le marché.

    ACCEDER à la publication de l’IEA

    Le 25 JUIN 2016

     

     

  • Annuellement, quatre mille tonnes de Lithium devraient permettre de produire autour de 1,5 million de véhicules électriques.

    Dans la littérature journalistique du moment il est possible de lire de superbes âneries au sujet du Lithium et des batteries pour les futurs véhicules électriques. Certains vont même jusqu’à assurer que le Lithium sera le pétrole du siècle, comme si ces ions de lithium, issus du métal léger et mobilisés dans les composants de certaines batteries d’accumulateurs électriques ( masse positive et électrolyte) étaient un combustible énergétique. Un tel concept abscons, nie la possibilité de recyclage du métal et de développer ainsi une économie circulaire du Lithium; tout comme existe depuis près d’un siècle, bien avant la formulation du concept néo-écolo, une économie circulaire du Plomb, favorisée par la taille et la lourdeur des batteries de démarrage de voitures ou de camions du moment. La taille et la masse favorisent le recyclage, elles justifient le recyclage simple et rentable de l’objet. Majoritairement ce sont les petites batteries au plomb de quelques Wh pour motocycles qui sont retrouvées dans les décharges publiques.

    Sans m’occuper de son origine, j’ai essayé de calculer les masses annuelles de Lithium pour un volume global de production  de 1,5 million de véhicules électriques dont:

    -un tiers d’entre eux seraient des véhicules haut de gamme, inspirés des futurs véhicules Tesla, qui présenteront une autonomie moyenne à pleine charge de la batterie autour des 250 miles. Avec une hypothèse de consommation d’énergie de 15 kWh aux cent kilomètres, le calcul conduit à une batterie de 60 kWh, d’un coût de plus de 10 mille dollars et contenant pour 350 dollars de Lithium (FIG.I) pour un prix du carbonate de lithium de 12000 euros la tonne, soit près du double des prix actuels.

     

     

    TAB.I Batterie pour véhicule électrique de haut de gamme de type Tesla modèle 3. Exemple de production mondiale de 500 mille véhicules par an. Remarque: les données choisies et modifiables  sont en rouge sur fond jaune.

    A titre de référence la TESLA 75D proposée aujourd’hui en modèle d’entrée de gamme possède une copieuse batterie de 75 kWh et annonce une autonomie de 381 km en pleine charge de batterie. Ces chiffres conduisent à une consommation énergétique annoncée de 19,7 kWh aux cent kilomètres.  J’ai choisi dans mes calculs, une valeur bien plus performante de 15 kWh aux cent kilomètres qui me semble être un objectif raisonnable à atteindre pour les futurs véhicules hauts de gamme à venir qui voudront afficher une autonomie la plus grande possible. L’emploi annoncé par de grands constructeurs de matériaux composites, par exemple, participera à cette recherche d’une plus ample autonomie par un allègement du véhicule.

    -Les deux-tiers des véhicules produits seraient de type urbains, plus légers (TAB. II) et plus modestes avec une autonomie en pleine charge de 66 miles ( un peu plus de 100 km) équipés d’une batterie de 15 kWh, soit 4 fois moins que le cas précédent.

    TAB.II Batterie pour véhicule urbain de 100 km d’autonomie. Exemple de production globale annuelle d’un million de batteries.

    Le calcul conduit à une batterie de 15 kWh pour un prix estimé autour des 3000 dollars et contenant pour 85 dollars de Lithium acheté sous forme de carbonate.

    La somme des deux types de véhicules conduit à une production annuelle globale de 1,5 million de véhicules électriques pour une utilisation  de 4000 tonnes de Lithium par an.

    Durant les 10 premières années les ressources en carbonate de Lithium proviendront des productions primaires existantes, plus tard une partie du Lithium, recyclé et issu des batteries hors service, participera au bilan global de fourniture.

    Pour éviter de pédaler dans la semoule, il faut imaginer une économie circulaire du Lithium qui sera la conséquence du recyclage des batteries. Leur taille imposante s’y prête.

    Le 13 Avril 2016

     

     

     

  • Devant l’ampleur des stocks chinois, les prix des terres rares dégringolent

    La pénurie artificielle en terres rares dans le monde, jusque là entretenue par les autorités chinoises et la mise brutale sous quota des exportations de ce pays, est en-train de se fissurer. L’extraction mondiale de ces métaux particulièrement utiles dans la production d’aimants permanents, de batteries Ni-MH ou de divers « phosphors » pour LEDs à la mode, a été accompagnée, durant ces dernières années, d’une montée des prix qui a défrayé la chronique.

    Mais les arbres ne montent pas jusqu’au ciel, les prix des métaux non plus. La stimulation par les prix des extractions des minerais  a conduit les autorités et les producteurs chinois , premiers mais non uniques producteurs mondiaux,  a constituer d’importants stocks, devenus depuis difficiles à commercialiser sur le marché de ces métaux. Les industries utilisatrices comme celles productrices d’aimants permanents, ont, pour leur part, optimisé les quantités de terres rares mises en œuvre dans leurs produits ou diversifié  les recettes d’élaboration. Les batteries Ni-MH ont été largement concurrencées et remplacées par les batteries d’accumulateurs de type Li-Ion plus compactes et plus légères.

    Il en résulte, selon le Nikkei, que les prix de ces métaux sont maintenant au plus bas observés depuis dix ans, les prix ayant amorcé, depuis le début de l’année, leur décroissance , accompagnée d’une forte reprise depuis 2015 des exportations chinoises (FIG.)

    Pour certains métaux comme le Néodyme ou le très onéreux Dysprosium les prix auraient été réduits de moitié.

    LIRE le papier du NIKKEI sur le sujet.

    Le 6 Avril 2016

  • Toyota annonce la MIRAI: hydrogène et pile à combustible

    Toyota annonce la MIRAI: hydrogène et pile à combustible

    C’est à la base un choix délibéré des dirigeants japonais: une part de la ressource énergétique de ce pays, déjà largement importée, devra être assumée par le vecteur hydrogène qui sera au départ, pour l’essentiel, importé puis peu à peu intégré dans les productions énergétiques du pays.

    Il est possible, également, d’imaginer un choix de Toyota pour un véhicule à la fois urbain, non polluant, mais aussi au long cours avec 500 km d’autonomie, argumenté sur le fait qu’une famille japonaise urbaine, faute de parking disponible, ne peut posséder qu’un seul véhicule.

    De plus cette stratégie marketing s’inscrit parfaitement dans le modèle japonais d’écrémage. Un produit « statutaire » initialement rare et cher, désirable, et  qui peu à peu se démocratise.

    Remarque: la présence de larges dispositifs de refroidissement sur le bas de la calandre  du véhicule illustre la nécessité d’évacuer les calories générés par la chaîne électrique (PAC, convertisseur DC/DC, batterie) et surtout par la pile à combustible qui évacue de la vapeur d’eau.

    ACCEDER à la présentation prononcée par le patron Akio Toyoda.

    Le 17 Novembre 2014

     

  • Régulation des réseaux: le retour des batteries économiques à électrolytes aqueux

    La tension des accumulateurs à électrolyte aqueux et donc leurs énergies massiques et volumiques sont limitées par l’électrolyse de l’eau, réaction parasite qui limite les tensions des accumulateurs Ni-Cadmium ou Nickel-Métal Hydrure au-dessous de 1.3 Volt et celle des batteries au plomb vers les 2 Volts, miraculeusement  favorisées par une forte surtension de la réaction d’évolution d’hydrogène sur le plomb en milieu acide.

    C’est la raison pour laquelle une équipe du Japonais Sony a décidé, il y a quelques décennies de là, d’industrialiser un accumulateur cylindrique (18650) à électrolyte organique présentant une tension de 3,6 Volts soit 2 à 3 fois supérieure à celles de ses concurrents d’alors, à électrolytes aqueux.

    Bien sûr, ce saut quantitatif dans les énergies massiques et volumiques est bien souvent déterminant dans le choix de la batterie pour les applications embarquées. L’exemple de la traction des véhicules électriques illustre cet impératif de réduction de masse et de volume qui permet d’atteindre, au détriment du coût de l’ensemble, des autonomies acceptables en circulation urbaine. Les déboires récents rencontrés lors du lancement du Boeing 787 dreamliner illustrent les difficultés de maîtrise de ces systèmes batteries hautement inflammables. Les téléphones cellulaires périssent bien souvent d’une faiblesse de la batterie, obsolescence programmée intrinsèque à la miniaturisation à l’extrême de la batterie d’un dispositif portable de faible épaisseur.

    Dans les applications fixes, telles que la régulation et le secours de réseau électrique, malmené par les dispositifs de génération intermittents, cet impératif de forte énergie volumique et massique disparait au profit d’un nouveau paramètre clé  qu’est l’investissement par cycle. Ce paramètre est défini simplement par le prix initial de la batterie installée divisé par le nombre de cycles de charge et décharge qu’elle assurera.

    Au milieu du XXéme siècle, cette qualité de robustesse et de longue durée de vie était appréciée pour les batteries Nickel-Fer de type EDISON qui pouvaient délivrer des milliers de cycles. De robustes chariots électriques de manutention en milieu confiné en étaient alors équipés, malgré un prix d’achat bien supérieur à celui des batteries au plomb concurrentes.

    Les énergies renouvelables intermittentes ne seront finalement acceptables sur les réseaux que si elles sont associées à des dispositifs de stockage d’énergie et de régulation de la puissance électrique délivrée. De ce fait, le besoin de nouvelles batteries à faible coût d’investissement par cycle apparaît sur le marché de la régulation des réseaux.

    C’est ce qu’a bien compris Aquion Energie qui propose de nouvelles batteries Carbone-MnO2 (FIG.) dont il espère obtenir 3000 à 5000 cycles de charge-décharge sur 24 heures en secours d’un système de génération d’énergie photovoltaïque. La durée du test en vraie grandeur devra s’étaler sur une décennie ou plus.

    Ceci n’a pas dissuadé Total et Shell d’investir dans le capital de ce nouvel acteur dans les batteries.

    ACCÉDER à la présentation d’Aquion Energy

     

    Le 14 Novembre 2014

     

     

  • EV: Siemens propose un moteur électrique avec onduleur intégré

        Intégrer l’onduleur au bloc moteur permet, outre les gains de masse et de volume,  d’alimenter directement en courant continu, sous quelques centaines de volts,  le système de motorisation d’un véhicule électrique. Pour réaliser cela il faut séparer thermiquement la partie électronique de la partie moteur qui génère de la chaleur.

    L’essentiel réside dans le dispositif  de refroidissement commun qui forme un rideau d’eau entre les deux parties affirme Siemens. La robustesse des connexions électriques au sein de l’onduleur semble être un autre point clé du système.

    LIRE le communiqué de Siemens

     

  • 60 mille dollars la bête ou le nouveau symbole écolo

    60 mille dollars la bête ou le nouveau symbole écolo

    Les dithyrambes ne cessent de louer les mérites d’Elon Musk, chasseur de primes efficace,  nouveau Bacchus de l’écologisme, Priape de la voiture électrique, dont la batterie électrique de 85 kWh est plus grosse que la tienne et mes immenses panneaux solaires me recouvrent

    Il vous en coûtera autour des 60 mille dollars pour passer pour un vrai écolo, membre actif de la Société écolo de consommation débridée.

    Reprenez-vous les militants! Vous êtes en-train de glisser de la yourte vers le luxe obséquieux et infantile.

    LIRE un exemple en Cour de  l’Éloge au Roi

    LIRE un autre papier beaucoup plus interrogatif.

    Le 12 Septembre 2014

     

  • Tesla et Panasonic: accord pour construire une usine d’accumulateurs et de batteries aux Etats-Unis

    Le marché de la voiture électrique haut de gamme aux États-Unis est bien trop séduisant pour laisser Panasonic indifférent. Ce constructeur historique japonais d’accumulateurs et de batteries vient de céder aux avances de Tesla pour transférer sa technologie et une part de ses sous-traitants du cluster japonais  des batteries aux États-Unis. L’enjeu avoué pour 2020 est de produire annuellement 35 GWh d’accumulateurs  et 50 GWh de packs batterie, ce qui suppose la poursuite d’importations d’accumulateurs cylindriques en provenance du Japon.

    Sur la base d’une énergie embarquée très copieuse pour ces modèles luxueux, à ce jour autour des 76 kWh (batterie composée de 11 modules de 621 accumulateurs 18650 de 3,1 Ah !!) cela représente un flux théorique annuel de 650 mille véhicules par an ou plus si l’énergie des batteries est réduite dans certains modèles plus abordables à venir.

    Un exemple de transfert de technologie complexe, attiré par l’ampleur du marché potentiel d’un grand pays.

    LIRE le communiqué de TESLA et PANASONIC sur le sujet.

    Le 31 Juillet 2014

  • Robert Bosch s’allie au Japonais GS-Yuasa pour ses futures batteries Li-Ion

    Après la rupture en 2012 de son alliance 50/50 avec le Coréen Samsung au sein de leur filiale SB-Limotive /Cobasys, l’allemand Robert-Bosch annonce rejoindre le japonais GS-Yuasa pour définir et industrialiser ses futures batteries Li-Ion rechargeables de nouvelles générations. Pour cela sera constituée une filiale, basée à Stuttgart, dans laquelle Robert Bosch possèdera 50% du capital et le  Japonais GS-Yuasa allié à son banquier du Groupe Mitsubishi, leader du même keiretsu, possèderont l’autre moitié à parts égales.

    Ce changement d’alliance illustre la difficulté de ces grands Groupes non nippons à s’approprier la technologie des batteries Li-Ion qui nécessite de faire partie du cluster japonais, d’une façon ou d’une autre,  pour pouvoir accéder aux matériaux électrochimiquement actifs les plus sophistiqués mis au point par la recherche nippone de pointe au travers de multiples sous-traitants familiaux, le plus souvent chimistes.

    Maîtriseront le marché du véhicule électrique ceux qui auront accès aux batteries les plus performantes et à des coûts raisonnables. Cette nouvelle laisse à penser que l’industrie japonaise possède toujours un certain leadership dans ce domaine.

    Toyota, associé à Panasonic et à sa division ex-Sanyo Electric, possède dans ce domaine un avantage concurrentiel évident par rapport à ses concurrents allemands ou américains qui ne sont pas encore ses licenciés.

    Nissan et Renault disposent, eux aussi, d’un avantage concurrentiel certain.

    Le 17 Février 2014

     

  • Emissions indirectes de CO2 d’une voiture électrique alimentée par une Pile à Combustible à l’Hydrogéne

    Emissions indirectes de CO2 d’une voiture électrique alimentée par une Pile à Combustible à l’Hydrogéne

    Les voitures électriques alimentées, via une batterie électrique de tension élevée (plusieurs centaines de Volts) et un convertisseur de tension, par une Pile à Combustible embarquée (PAC) basse tension fonctionnant sur la production d’eau  à partir de l’oxydation de l’hydrogène comprimé et de la réduction de l’oxygène de l’air vont faire leur apparition nous annoncent certains constructeurs d’automobiles Japonais, Coréens ou Allemands. Ces développements de pointe vont être handicapés par le prix du véhicule sophistiqué (certains parlent de cent mille dollars la bête ou plus) et surtout par la mise en place lente et onéreuse sur le territoire d’un réseau de stations distribuant l’hydrogène.

    Ces véhicules de  haut de gamme, onéreux ne vont pas immédiatement envahir le marché et vont être au départ chichement réservés à une clientèle institutionnelle bobo qui disposera des moyens financiers collectifs pour afficher devant le peuple ébahi sa foi et son militantisme écologiques.  Bien sûr ce caractère confidentiel de ces nouveaux produits a immédiatement mobilisé nos élus et mis en transe leur phobie carbonique, ce qui les conduira dans leur manie régulatrice,  à probablement n’accepter que de l’Hydrogène garanti sans carbone, produit chèrement par électrolyse, à partir de courant éolien, nom d’un chien.

    Il me semble urgent de calmer les angoisses de nos élus devant  cet enfer climatique annoncé, qui les poussent à croire que la France qui n’émet pourtant que 1,1 % des effluves de CO2 mondiales (370 millons de tonnes en 2012 pour un total mondial de 34,5 milliards de tonnes selon le PBL néerlandais), va enflammer la planète et qui les persuadent que rien n’est trop cher pour en réduire l’impact dévastateur. Comme si notre pauvre pays, peu industrieux, avait les moyens de s’offrir ce genre de fantaisies (ou foutaises, au choix) décarbonées.

    Dans le cadre de cette mission urgente ,  j’ai essayé d’estimer un ordre de grandeur des quantités de CO2 qui seraient produites lors d’une opération de réforming catalytique de gaz naturel, en vue de la production d’hydrogène en quantité nécessaire pour alimenter un véhicule électrique à PAC pendant un an.

    Le réforming catalytique:

    C’est une opération de pétrochimie de routine, parfaitement maîtrisée qui permet à partir de produits hydrocarbonés gazeux ou liquides de produire de l’hydrogène, largement utilisé dans les opérations de raffinage  (valorisation,  désulfurisation) et de production d’engrais azotés comme l’urée ou le nitrate d’ammonium.

    L’équation chimique classique (FIG., équation 1) synthétise deux réactions chimiques successives qui permettent d’obtenir 4 moles d’Hydrogène pour une mole de CO2.

    Cette réaction étant endothermique, il est nécessaire d’apporter de l’énergie par la combustion partielle du gaz (FIG. équation 2) qui conduit industriellement à un bilan proche de l’équation 4 qui produit une mole de CO2 pour 3 moles d’hydrogène produites.

    La PAC:

    J’ai réalisé un calcul à partir d’une PAC, évacuant de la vapeur d’eau qui permettrait de délivrer 16 kW d’électricité, sous une tension unitaire de cellule de 0,9V, avec un rendement électrique proche de 72%. Cette puissance permet de faire rouler le véhicule routier à grande autonomie, à cent km à l’heure. J’exclus toute utilisation urbaine intempestive réservée aux véhicules électriques urbains classiques.

    Ce calcul est résumé dans le Tableau ci-après (les valeurs surlignées concernent les paramètres indépendants que j’ai choisis) :

    Avec ces hypothèses et pour un trajet annuel de 14000 kilomètres, il est possible d’estimer la consommation d’hydrogène annuelle à 93 kilogrammes et les émissions de CO2 par reforming aux environs de 700 kilogrammes par an et par véhicule. Ceci correspond aux émissions d’un véhicule émettant 50 grammes de CO2 au kilomètre, ce n’est pas si mal..

    700 tonnes de CO2, indirectement émis annuellement pour 1000 véhicules électriques à PAC, il reste encore un long chemin à parcourir  pour atteindre les émissions de CO2 chinoises.

    Mesdames et Messieurs les parlementaires hâtez-vous lentement avant de légiférer et de subventionner l’électrolyse de l’eau et de nombreuses éoliennes inutiles qui auraient en charge d’alimenter ces électrolyseurs « écologiques ». Il reste encore pas mal de gaz sous-terre, et peut-être même  dans notre sous-sol inexploré, pour produire économiquement et efficacement de l’hydrogène.

    Soyez persuadés d’une vérité scientifique  simple:  même si vous arriviez à conduire la France vers des émissions anthropiques de CO2 quasi nulles, l’effet de cette prouesse spectaculaire ne réduirait pas d’un dixième de degré la température de l’air à Tombouctou ou à Palavas.

    Demandez gentiment aux trois ou quatre grands émetteurs de CO2  dans le monde de se réunir simplement entre eux et de se concerter loin des kermesses climatiques pour tenter de limiter le flux annuel des  émissions mondiales de ce gaz à 40 milliards de tonnes. Ceci serait beaucoup plus efficace que les grand-messes  sur le climat ou chacun y va de sa promesse de faux-cul, persuadé que, comme les autres, il ne la tiendra pas.

    Voir le papier précédent sur le sujet.

    Le 25 Janvier 2014