La tendance du véhicule électrique: vers 2030

2021/04/20 Iker Aretxabaleta Astoreka - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Endika Robles Perez - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Markel Fernandez Zubizarreta - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Iñigo Martínez de Alegría Mancisidor - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) | Jon Andreu Larrañaga - APERT ikerketa-taldea. Bilboko Ingeniaritza Eskola (EHU) Iturria: Elhuyar aldizkaria

Figure . Station de charge durable des véhicules électriques utilisant l'énergie photovoltaïque. Ed. •

Nous voyons de plus en plus de véhicules électriques dans les rues et les publicités télévisées. Mais combien devons-nous attendre pour acheter un véhicule électrique? Sont-ils rentables ? Vaut-il la peine? De nombreuses questions et méfiances se posent autour du véhicule électrique. Cet article résout certains des doutes de ce marché en mutation sur les véhicules électriques, avec un regard porté sur 2030.

Contexte du véhicule électrique

La protection de l'environnement est devenue l'une des principales préoccupations des acteurs sociaux, politiques et scientifiques, préoccupés par les émissions de gaz à effet de serre. La vision stratégique à long terme de la Commission européenne indique la tendance que doivent avoir les émissions de gaz à effet de serre à une économie moderne, compétitive et climatiquement neutre, car elle vise à éviter que d'ici 2050 la température de la planète augmente de plus de 1,5 °C. L'Agence internationale de l'énergie (IEA) prévoit que, en cas de non-action, les émissions à effet de serre doubleront en 2050. Actuellement, le secteur du transport génère environ 28% des émissions totales. Dans ce contexte, l'implantation du véhicule électrique peut apporter de grands avantages. Compte tenu de ce qui précède, il existe différentes situations possibles d'évolution du stock de véhicules électriques. D'après l'Agence internationale de l'énergie (AIEA), 140 millions de véhicules électriques peuvent être présents en 2030 dans le cadre des politiques mondiales déclarées (STEPS) ou 245 millions dans le cadre du développement durable (SDS). En comparaison avec la situation actuelle, le nombre de véhicules électriques devrait augmenter considérablement.

Figure . Stock mondial de véhicules électriques 2019-2030. STEPS: le lieu d’apparition des politiques déclarées est déterminé par les politiques actuellement mises en place. SDS: scénario de développement durable, scénario à donner si les politiques actuelles changent pour des politiques encore plus durables. Quel que soit le cas en 2030, le nombre de véhicules électriques augmentera considérablement. Ed. •

Selon les études menées, le manque d'autonomie des véhicules et le temps de charge du véhicule électrique sont ce qui préoccupe le plus les acheteurs de véhicules électriques. Au niveau mondial, les chercheurs et l'industrie font beaucoup d'efforts pour augmenter l'autonomie des véhicules électriques et réduire les temps de chargement. À court terme, l'infrastructure de recharge rapide des véhicules électriques1 devrait augmenter considérablement. À cette tendance, il faut ajouter les constructeurs de véhicules, qui ne sert à rien si la présence de chargeurs rapides ne permet pas ces vitesses de charge.

Actuellement, la plupart de ceux qui optent pour l'achat du véhicule électrique disposent d'une parcelle de garage avec possibilité de charge pendant les heures de stationnement du véhicule. Cependant, il est prévu que dans un proche avenir la flotte de chargeurs publics et privés soit relativement grande, de sorte que les consommateurs sans garage pourront charger plus facilement le véhicule électrique. Voir ce qui peut devenir un véhicule électrique peut aider le consommateur final dans les décisions d'achat futures. Dans ce contexte, l'objectif de cet article est de faire connaître la tendance des deux aspects qui préoccupent le plus les consommateurs de véhicules électriques (autonomie et temps de recharge) dans la prochaine décennie.

Batteries dans un avenir proche

Actuellement, les batteries représentent environ 35% du prix des véhicules électriques, de sorte que le véhicule électrique n'a pas encore d'options économiques. En 2030, le prix des batteries devrait être réduit à 50 €/kWh, loin des 130 €/kWh actuels, ce qui entraînera une amélioration du prix du véhicule électrique. Selon l'Association européenne des fabricants de batteries automobiles et industrielles (EUROBAT), les batteries devraient avoir une densité d'énergie quatre fois supérieure à celle actuelle d'ici 2030, ce qui signifie qu'un même véhicule aura une autonomie quatre fois supérieure à celle actuelle pour le même volume de batteries. D'autre part, les experts prévoient que la durée de vie des batteries se prolonge jusqu'à 25 ans (actuellement 10 ans) et que la recyclabilité des batteries atteindra 85%. Ce dernier serait une bonne nouvelle pour la planète. Si tout cela ne suffit pas, l'efficacité des batteries devrait augmenter légèrement et être améliorée de 90% à 95%. Avec toutes ces caractéristiques, on peut conclure que les batteries s'amélioreront considérablement, ce qui donnera une forte impulsion à la technologie du véhicule électrique, tant en ce qui concerne l'autonomie des véhicules électriques que le prix final.

Tableau . Évolution des batteries ion-lithium d'ici 2030. Ed. •

Temps de recharge: brancher, charger et continuer

Lorsque l'on parle des temps de charge d'un véhicule électrique, il faut essentiellement considérer deux aspects dans le con-: les formes de charge et les puissances des stations de charge. Il existe actuellement quatre formes de recharge de véhicules électriques définies par normes et normes:

  • Mode 1: Dans ce mode de recharge de base, la connexion entre le véhicule électrique et le réseau se fait par une prise de courant conventionnelle type Schuko. Il n'y a donc aucune communication entre le réseau électrique et le véhicule électrique. Le courant maximum recommandé pour les charges longues est de 10 A (2,3 kW). Dans ce type de charge, l'installation a généralement une protection différentielle et magnétothermique. Il est utilisé pour la charge des véhicules de petite puissance et de taille, comme les vélos et les moteurs électriques de faible puissance et faible capacité de batterie. Cependant, il peut également être utilisé pour charger des véhicules électriques avec des batteries haute capacité et puissance, mais ce n'est pas la meilleure façon.
  • Mode 2: dans ce cas, contrairement au mode 1, la connexion entre la voiture électrique et le réseau n'est pas correcte. La connexion au réseau peut être réalisée avec des connecteurs de type 16 A ou 32 A à basse tension type Schuko ou EVE/CETAC. Pendant le chargement, on obtient une puissance maximale de 70 A (17,5 kW) dans la tension monophasée et de 63 A (30,2 kW) dans la triphasée 2. Dans ce mode de recharge, il est nécessaire de disposer d'une protection différentielle et magnétothermique, mais en plus dans le câble il existe un système de sécurité mis en œuvre pour contrôler la fiabilité de la connexion du véhicule électrique et établir des paramètres de charge.
  • Mode 3: La principale différence entre ce mode et le mode 2 se trouve dans la communication: Un chargeur spécialement conçu pour charger des véhicules électriques est utilisé en mode de recharge 3 (1. Type 2 ou 3), et comme en mode 2, on peut obtenir une puissance maximale par phase entre 70 A (17,5 kW) et 63 A (30,2 kW) en tension monophasée. Les protections seront introduites dans l'infrastructure de chargement elle-même pour permettre des fonctions supplémentaires telles que la vérification continue de la prise de terre, la vérification de la connexion directe, l'activation et la désactivation de la charge, et la possibilité de choisir une puissance de recharge (en fonction des préférences de l'utilisateur ou des besoins spécifiques du véhicule).
  • Mode 4 : ce mode de recharge n'est pas réalisé avec courant alternatif, 1. Comme pour les modes 2 et 3, dans ce cas, la charge est effectuée en courant continu. Cette forme de charge correspond aux stations de charge rapide en courant continu, réalisées avec des connecteurs CHAdeMO ou CSS Combo-2, supportant généralement des puissances de charge entre 50 kW et 250 kW, bien que actuellement la norme IEC 62196-3:2014 supporte des puissances de recharge jusqu'à 350 kW. Ce mode, tout comme le mode de chargement 3, inclut dans l'infrastructure les protections nécessaires et les fonctions de communication supplémentaires : vérification continue de la prise de terre, vérification de la connexion directe, activation et désactivation de la charge, et possibilité de choisir une puissance de charge (en fonction des préférences de l'utilisateur ou des besoins spécifiques du véhicule).
Figure . Chaque mode de chargement a ses propres options de connecteur. Actuellement, le connecteur le plus visible des véhicules électriques européens est le type de connecteur 2 correspondant au mode de charge 3. Les connecteurs Schuko et EEE/CETAC utilisés pour les faibles niveaux de puissance utilisent également un connecteur de type 2 à l'autre extrémité du câble de charge, généralement. Ed. •

D'ici 2030, ces normes devraient permettre des niveaux de puissance supérieurs. Compte tenu de la préoccupation actuelle des utilisateurs pour le temps de recharge, il serait normal que les normes comprennent des systèmes de plus grande puissance dans les années à venir.

Selon plusieurs études, le remplissage du réservoir d'essence d'un véhicule de combustion avec une autonomie de 600 km prend en moyenne 5 minutes. Dans la fumée des véhicules électriques, en prenant comme exemple un système de recharge de 350 kW (puissance standardisée maximale), nous pourrions charger une voiture Toyota Prius (avec une batterie de 8,8 kWh et une autonomie de 40 km) en une minute, tandis qu'un Tesla Model S (batterie de 100 kWh et une autonomie de 610 km) serait chargé en 17 minutes. Ainsi, en comparant le temps de remplissage de l’essence, les utilisateurs des véhicules électriques perdraient 12 minutes par charge.

Et alors quoi ? Vaut-il la peine d'acheter un véhicule électrique aujourd'hui? Ou bien devons-nous attendre ?

La réponse semble complexe, mais il est de plus en plus facile de répondre à cette question. Si c'est pour combattre le changement climatique, la réponse est totale, oui, bien sûr! Face à l'économie personnelle, si elle est pour effectuer des déplacements courts dans la vie quotidienne et nous avons un lieu de charge (par exemple, à la maison ou dans l'entreprise) vaut la peine. Cependant, si nous visitons avec assiduité quelques objectifs lointains, il faudrait bien nous concentrer sur l'emplacement des systèmes de recharge sur ce parcours, nous devrions donc organiser le parcours. Dans ce contexte, le plan Smart Mobility du groupe Iberdrola constitue une étape décisive dans le développement et le déploiement du véhicule électrique en Espagne. Pour l'année 2023 prévoit l'installation de 2.500 stations de recharge sur les principales autoroutes et corridors d'Espagne et dans les espaces d'accès public des principales villes. Ce plan prévoit la mise en place d'au moins une station de recharge rapide tous les 50 km, garantissant ainsi la possibilité de voyager avec autonomie dans tout le pays.

Tableau 2. Caractéristiques des chargeurs rapides de marché qui fonctionnent en mode 4. Ed. •

Pour approfondir cette analyse, il faut tenir compte du fait que le véhicule électrique a deux aspects économiques fondamentaux. La première est l'efficacité du véhicule électrique. Le pic d'un véhicule de combustion nécessite 5 litres en moyenne pour parcourir les 100 km, avec une énergie équivalente de 45 kWh. Cependant, un véhicule électrique ne nécessite que 15 kWh. Compte tenu des coûts actuels de l'énergie et de l'essence, un calcul rapide permet d'apprécier que les véhicules à combustion dépensent 6,5 € pour 100 km et 1,3 € pour les électriques, tout au long de leur durée de vie (250.000 km) 16.250 € et 3.250 € respectivement. Le second aspect est celui de la maintenance, selon une étude réalisée par le fabricant Volkswagen, l'épargne pendant toute la durée de vie peut atteindre 2500 € grâce aux faibles besoins d'entretien des véhicules électriques. Si on regarde 2030, la réponse à la question est encore plus simple. D'ici là, les batteries seront meilleures et moins chères sur le marché, ce qui signifie que les véhicules électriques seront directement moins chers que ceux à combustion. En outre, les infrastructures de recharge rapide seront plus étendues et le confort des utilisateurs sera garanti du point de vue de la recharge. En conséquence, on peut affirmer qu'en 2030 l'option préférentielle des utilisateurs sera d'acquérir le véhicule électrique, sinon.

 

OBSERVATIONS:

1Dans ce domaine travaillent plusieurs entreprises basques. La société Ingeteam a augmenté son installation porcine de points de recharge de 36 % au cours du dernier mois de février 2021.

2La monophasée est la connexion au réseau électrique que nous avons dans les maisons, et le réseau triphasé est généralement dans les entreprises où il ya des machines.

 

BIBLIOGRAPHIE

[1] “Global EV Outlook” (2020), International Energy Agency (IEA).

[2] “Battery innovation roadmap 2030” (2019), Association of European Automotive and Industrial Battery Manufacturers (EUROBAT).

[3] http://wallbox.eu/es/info/modos-de-recharge-de-vehiculos- electricos.html

[4] LÓPEZ, I. ET AL (2019). Next generation electric drives for HEV/EV propulsion systems: Technologie, trends et challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 114, pp. 1-23.

[5] “Smart mobility” (2020), Iberdrola.