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Développement Durable > Le véhicule particulier


Contexte


Le véhicule particulier représente le principal consommateur d’énergie du secteur des transports : 46,4 % de la consommation d’énergie de traction en 2010 (auxiliaires non pris en compte). À l’intérieur du secteur routier, c’est également le principal émetteur de CO2 : 56,5 % en 2009 (viennent ensuite les véhicules lourds avec 24,6 %). Ainsi, pour des questions de coût et de respect de l’environnement (notamment les émissions de CO2/km avec un objectif officieux à 130 gCO2/km en 2012, puis 90- 95 gCO2/km en 2020 et 50 gCO2/km en 2030), le véhicule particulier doit être techniquement repensé. Les recherches actuelles portent principalement sur la forte amélioration du rendement des motorisations thermiques, sur le développement de la motorisation électrique et sur les possibilités d’allègement des véhicules.



Types de motorisations


Pour avancer, un véhicule doit vaincre plusieurs forces résistantes : la résistance aérodynamique (1), la résistance au roulement (2), la gravité dans les pentes (3) et l’inertie lors des phases d’accélération (4). L’objectif est de diminuer l’impact de ces forces sur le véhicule. Trois éléments sont alors à prendre en compte : la masse, l’aérodynamisme et l’autonomie souhaitée.

La masse qui intervient pour les forces (2), (3) et (4) est l’élément principalement responsable de la demande de puissance nécessaire à l’avancement du véhicule. Ce facteur est prépondérant pour des vitesses peu élevées (au-dessous de 60-70 km/h) lorsque la force aérodynamique reste faible. L’aérodynamisme, qui n’intervient que sur la force (1) est au contraire prépondérant à haute vitesse (évolution selon le cube de la vitesse sur la puissance nécessaire à l’avancement). Ainsi, compte tenu du véhicule particulier choisi (masse faible ou masse importante) et de l’usage souhaité (urbain : vitesse faible, ou routier : vitesse importante), la question de l’autonomie, donc de l’énergie embarquée, devient majeure.

Cette question se pose quel que soit le type de véhicule particulier et donc quelle que soit sa motorisation. Aujourd’hui, trois grands types de motorisations sont envisageables, à horizon 2030-2050 :
  • motorisations thermiques ;
  • motorisations hybrides thermique-électrique ;
  • motorisations électriques à batteries.
S’agissant des véhicules à motorisations hybrides thermique-électrique, on distingue deux catégories : les véhicules à hybridation « douce », dont la motorisation principale est thermique mais qui sont dotés d’un système stop & start et, pour certains, d’un système de récupération d’énergie au freinage qui recharge la batterie « classique » (batterie accompagnant les véhicules thermiques) ; et les véhicules à hybridation « forte », qui possèdent une batterie auxiliaire conséquente et sont capables de rouler un ou deux kilomètres en mode électrique seul. Depuis quelques années, on développe également le véhicule à hybridation « forte » dont la batterie est rechargeable (batterie additionnelle à la batterie « classique » des véhicules thermiques). Ce véhicule est aujourd’hui capable de rouler généralement 20 km (voire plus : 40 km pour l’Opel Ampera), en mode électrique seul.

Concernant les véhicules électriques, on distingue le véhicule tout-électrique à batteries, le véhicule électrique à prolongateur d’autonomie par un petit moteur thermique (via une génératrice électrique), ou éventuellement par une pile à combustible (de faible puissance : environ 20 kW) et le véhicule à pile à combustible5 (de forte puissance : 80-100 kW).

À l’horizon 2030-2050, ces véhicules coexisteront à la fois en production et en circulation. Pour tous ces types de motorisations et de véhicules, des programmes de R & D sont en cours visant à réduire la consommation énergétique et à s’affranchir autant que possible des ressources fossiles. Des évolutions incrémentales fortes sont prévisibles au cours de la décennie 2010 et des ruptures technologiques sont possibles, voire indispensables. Elles concernent bien sûr les motorisations thermiques, les systèmes hybrides et leur optimisation, les batteries et les composants associés, mais également l’allègement de tous les types de véhicules.

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