Les voitures électriques sont la solution de la réduction des émissions du secteur des transports. Il est possible qu'à l'avenir, elles concrétisent même la volonté d'un transport à émissions nulles. Les moteurs électriques se caractérisent par une efficacité maximale. À l'heure actuelle, les bornes de recharge, qui ne sont pas encore très répandues, constituent un obstacle important et limitent l'accès total aux réseaux électriques. Les moteurs hybrides pourraient s'avérer être une bonne alternative "transitoire". Quelles sont les autres possibilités ?
Les véhicules électriques peuvent être divisés en véhicules électriques à batterie (BEV), véhicules électriques hybrides (HEV) et véhicules électriques à pile à combustible (FCEV)
Les voitures électriques se distinguent par leurs solutions de propulsion ou par les moyens utilisés pour compenser leurs pertes d'énergie. On distingue les véhicules électriques à batterie (BEV), les véhicules électriques hybrides (HEV), les véhicule électrique à autonomie étendue (REEV) et les FCEV (véhicules électriques à pile à combustible). Les BEV sont les types de voitures électriques le plus "propres" qui existent. Ils sont propulsés uniquement par un moteur électrique et se caractérise par une efficacité maximale d'utilisation de l'énergie, qui peut atteindre jusqu’à 80%. À titre de comparaison, les moteurs à combustion traditionnels, l'énergie générée par la combustion du carburant atteignent entre 18 à 25 %. Il convient de souligner que les voitures électriques n'émettent pas de gaz à échappement. En outre, en supposant qu'elles soient alimentées par le courant qui n'est pas généré par des combustibles fossiles, elles émettent zéro émission. Toutefois, leur principal inconvénient est la nécessité de recharger régulièrement la batterie et l'autonomie limitée du véhicule. Quelles sont donc les perspectives et les solutions alternatives de la mobilité plus « écologique » ?
Voitures électriques à batterie BEV – Efficaces sur le plan énergétique mais moins pratiques ?
La source d'énergie de base et l'élément le plus coûteux des voitures de type BEV est la batterie. Aujourd'hui, es batteries lithium-ion, qui présentent la plus grande densité énergétique, trouvent son application dans les véhicules électriques. Ce paramètre désigne la quantité d'énergie qui peut être stockée dans une unité d'une batterie. Il exerce une influence décisive sur le nombre de kilomètres qu'une voiture peut parcourir entre deux charges consécutives. Les constructeurs s'efforcent toujours d'améliorer ce paramètre. Malgré cela, il ne représente encore qu'un dixième de la densité des carburants traditionnels. En outre, les paramètres d'efficacité et de durabilité des batteries des voitures électriques de différents constructeurs peuvent différer les uns des autres. Leur durabilité dépend largement des conditions d'exploitation et notamment de la température de fonctionnement. La perte d'énergie dans les voitures BEV est compensée, en petite partie, par le freinage dit "par récupération".
Cependant, il ne fait aucun doute que les batteries, qui alimentent le moteur électrique, doivent être rechargées régulièrement. Lorsque les bornes de recharge sont peu nombreuses, cela peut s'avérer problématique, sans parler des déplacements hors des villes. Les utilisateurs de ce type de véhicules soulignent souvent le long temps de recharge. Une alternative pourrait être les voitures hybrides qui tirent leur énergie d'autres sources.
Quels sont les avantages des voitures HEV, PHEV, REEV et FCEV ?
Dans toutes les voitures hybrides, la solution d’énergie est un "tandem" composé d'une unité de combustion et d'une unité électrique. Elles sont divisées en trois sous-groupes. Le premier comprend les hybrides souples, appelés mHEV-s. Dans ce cas, le moteur électrique n'entraîne pas le véhicule de manière indépendante mais joue le rôle de démarreur et d'alternateur. Il assiste un moteur à combustion, ce qui permet de réduire la consommation de carburant traditionnel.
Le deuxième groupe comprend les véhicules hybrides complets (HEV). Dans cette solution, un moteur électrique peut entraîner une voiture de manière autonome, mais pendant une courte période et à faible vitesse. En outre, il soutient l'unité de combustion lors des accélérations. Tant dans le mHEV que dans le HEV, les batteries ne sont rechargées que pendant le freinage par récupération et la conduite en mode neutre. Cela élimine le problème de la disponibilité des bornes de recharge. La possibilité de charger la batterie sur le secteur est disponible dans le cas des hybrides de type plug-in, c'est-à-dire les PHEV. Grâce à cette solution, vous pouvez parcourir quelques dizaines de kilomètres en utilisant uniquement le moteur électrique. Le type suivant est le véhicule REEV. Dans son cas, le moteur à combustion est utilisé uniquement comme source d'alimentation du moteur électrique ou pour charger la batterie. De ce fait, l'unité est plus petite, ce qui diminue également le poids total de la voiture. La dernière catégorie est celle des voitures équipées de piles à hydrogène, qui alimentent un moteur électrique, c'est-à-dire les FCEV. Elles ont une plus grande autonomie que les BEV-s et peuvent être rechargées beaucoup plus rapidement. Le choix d'un véhicule hybride le plus approprié dépend son utilisation personnelle.
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Comment résoudre le problème de la recharge fréquente des voitures électriques ?
Mais comment résoudre le problème des recharges fréquentes, si problématiques pour les utilisateurs ? Les solutions qui sont encore à l'étude peuvent inclure, par exemple, la recharge sans fil basée sur le phénomène d'induction. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de brancher la voiture à une borne de recharge, ce qui serait beaucoup plus confortable pour les utilisateurs. Une autre option consisterait à remplacer une batterie déchargée par une batterie chargée. Cela nécessiterait toutefois une normalisation des types, des connexions et des dimensions de la batterie, ce qui n'est pas réalisable à l’heure actuelle.
En outre, la méthode disponible à ce jour consiste à réduire le poids de la voiture. Cela se traduit par une réduction de la consommation d'énergie de propulsion et donc par une augmentation de l'autonomie. Les pièces automobiles en polypropylène expansé PPE permettent de produire des sièges, des pare-chocs, des appuis-tête ou des éléments de coffre très légers. Ces pièces sont durables et même jusqu'à 65 % plus légères que leurs homologues en plastique dur. Les ensembles de batteries fabriqués à partir de ces matériaux présentent également d'excellentes propriétés thermiques, assurant ainsi une excellente protection des batteries contre les températures extrêmes. En amortissant tous les chocs et impacts, ils prolongent la durée de vie des cellules de la batterie, ce qui signifie également une prolongation de la durée de vie des voitures électriques.