Perspectives d’amélioration technologiques, Industrie automobile

By 4 August 2012

II.2.6. Perspectives d’amélioration

Avec la prise de conscience, même au sein de l’industrie automobile, de l’émergence de nouvelles contraintes environnementales et énergétiques, des solutions, pour certaines ignorées pendant des décennies, commencent à apparaître dans le discours et les actes des constructeurs. Il existe en fait selon certains auteurs un très grand potentiel de réduction des besoins énergétiques des automobiles. Pour rappel, l’efficience a fait d’énormes progrès ces trente dernières années, permettant de consommer autant voire légèrement moins, avec des voitures toujours plus puissantes et toujours plus lourdes. Mais dans le même temps les distances ont augmenté et avec elles les émissions. Or comme le montre le rapport Syrota, s’il existe un lien direct, qu’on peut comprendre intuitivement, entre masse et consommation qui augmentent de concert, il en va de même pour la puissance. Plus un véhicule est puissant, c’est-à-dire plus grande est sa capacité d’accélération et sa vitesse de pointe, et plus sa consommation sera importante, comme le montre l’analyse de différentes motorisations équipant le même véhicule [Syrota, 2008]. Pourquoi dès lors ne pas détourner les gains d’efficience réalisés, engloutis par l’amélioration des performances pour les rediriger vers plus de sobriété ? C’est la solution qui commence à être adoptée et qu’on appelle downsizing c’est à dire que les moteurs sont de plus petite cylindrée et donc moins puissants et moins consommateurs de carburant. Cette technique à elle seule permettrait de diminuer de 10 à 25% la consommation des véhicules thermiques [Syrota, 2008 : 64]. Or cela n’aurait en réalité que peu de conséquences pratiques sur la véritable valeur d’usage des voitures puisque d’une part la vitesse est limitée dans quasiment tous les pays et souvent très substantiellement en dessous de la capacité maximum des véhicules et que d’autre part les capacités d’accélération ne sont jamais vraiment utilisées (ou ne devraient pas l’être) en tous cas en ville, de par leur dangerosité.

Le seul frein ici est celui du diktat des constructeurs, brillamment relayé par la presse spécialisée qui ne manque pas de tailler en pièces tout ce qui ne répond pas au « plaisir de conduite ». Une limitation de puissance des véhicules serait difficile à faire appliquer, les constructeurs brandissant le prétexte de la liberté d’action des individus et leur soi-disant appétit (en fait largement construit par la publicité et la mythologie qui existe autour de la voiture) pour des automobiles plus rapides et plus puissantes. Il serait cependant à notre avis salutaire que la société se regarde en face et se pose les bonnes questions, à l’heure où son comportement peut avoir des conséquences irréversibles, y compris pour elle-même.

En plus de cette diminution de la puissance, d’autres améliorations technologiques au niveau du moteur peuvent avoir un impact bénéfique sur la consommation de véhicule thermique. La commande électronique des soupapes, le taux de compression variable ou la réduction des frottements internes permettraient, appliqués de concert, de diminuer la consommation des nouveaux véhicules de 20 à 40%, et ce à peine en une décennie [Syrota, 2008 : 64].

En dehors du moteur, une série d’améliorations sont également possibles pour diminuer encore la consommation des automobiles, quel que soit leur type de motorisation, au nombre desquelles on peut citer :
– l’aérodynamisme : la résistance à l’air jouant un rôle crucial dans le besoin en énergie permettant le déplacement, le coefficient de pénétration dans l’air est un paramètre important de la consommation des véhicules ;
– le contact roue-sol : les pneus à faible résistance au roulement et un système de vérification permanente de la pression des pneus ;
– la consommation des équipements auxiliaires : les systèmes d’air conditionné qui peuvent augmenter sensiblement la consommation ;
– diminution de la masse : l’utilisation de nouveaux matériaux plus légers pour diminuer la masse à déplacer.

Au niveau des comportements de conduite et de la gestion du trafic, une grande marge de progression existe apparemment aussi pour réduire la consommation des automobiles, regroupées sous le concept d’éco- conduite [Van Mierlo, 2004]. Il s’agit à la fois de comportements, c’est-à-dire apprendre à utiliser de façon rationnelle son véhicule (accélérations douces, anticipation des arrêts, vitesse constante, etc.) et de dispositifs techniques d’aide à la conduite. Le but est de réaliser des déplacements en consommant moins d’énergie, ces améliorations pouvant s’avérer efficaces, surtout en ville. L’éco-conduite pourrait permettre, selon certains auteurs, de réduire la consommation d’énergie de 5 à 20% en donnant à l’automobiliste des informations pertinentes sur le tableau de bord. Se basant sur des données issues à la fois du moteur et d’un système de navigation intégrant le trafic environnant, ces informations permettraient à l’automobiliste de modifier sa façon de conduire vers plus de sobriété [Syrota, 2008 : 119].

En ce qui concerne les dispositifs techniques, un projet européen, eCoMove,69 regroupant constructeurs, équipementiers, compagnies de télécommunication et universités tente de trouver des solutions pour rendre la conduite plus efficace. Les pistes envisagées sont principalement des systèmes d’intelligence embarquée permettant aux véhicules de communiquer entre eux (vehicule to vehicule ou V2V) et avec l’infrastructure (vehicule to infrastructure ou V2I) c’est à dire des systèmes d’information. Le but étant de fluidifier le trafic, de proposer des routes alternatives dans le cas d’embouteillages, de régler les feux de signalisation en fonction de la densité du trafic, etc. Une étude de ces propositions, faite par des membres de l’Université de Twente, indique que le potentiel de réduction existe. Ces conclusions montrent une possible diminution de 20% de la consommation des véhicules lourds en leur donnant la priorité aux feux de signalisation, une diminution de 5% des émissions de CO2 et de NOX pour les véhicules tenus au courant de l’état des feux de signalisation (tout en augmentant les rejets de PM10 de 2,6%), une diminution du temps d’attente et des arrêts de 16 à 47% en fonction du pourcentage de véhicules équipés du système de V2I [Vreeswijk, 2010].

Un autre projet européen baptisé SARTRE70 (pour Safe Road Trains for the Environment) propose de façon assez radicale de former des trains de voitures lorsque celles-ci circulent sur des routes rapides. Un véhicule de tête, de préférence ayant des dimensions imposantes, est chargé de vaincre la résistance à l’air pour les véhicules qui le suivent à courte distance et roulant tous à vitesse constante, dans le but de leur faire profiter du gain aérodynamique. Le système prévoit alors que les conducteurs des « véhicules-wagons » se laissent conduire et peuvent porter leur attention sur autre chose que la route et prédit une diminution des émissions de CO2 de l’ordre de 20%.

Ces systèmes techniques sont cependant encore largement au stade d’études et au-delà de leur faisabilité pratique à grande échelle, le coût des infrastructures à mettre en place pourrait être un sérieux frein à leur déploiement. On peut par ailleurs sérieusement se poser la question de savoir si ces deux études proposent vraiment des solutions. Fluidifier le trafic automobile, ce qui le rend plus attrayant, amène inexorablement à son augmentation. Ceci serait dès lors contre-productif dans la perspective d’une volonté de diminution des émissions du secteur des transports, diminution qui passe forcément aussi par une diminution des flux. L’amélioration de la façon de conduire des conducteurs ne présente au contraire pas ce risque et mériterait plus d’efforts pour la diffuser largement.

Pour ce qui est spécifique à la voiture électrique, les gains possibles sont de deux ordres : au niveau de l’efficience du système de traction et de la diminution des émissions dues à la génération d’électricité. Il est indéniable que l’ensemble de la chaîne de traction électrique (moteur électrique, batterie, transmission, système de contrôle) utilisé plutôt confidentiellement dans le contexte automobile ces dernières années, présente des possibilités d’amélioration, même si son efficience est déjà assez grande. Il semble, sans surprise, que ce soit au niveau de la batterie que les progrès les plus importants puissent être faits [Kendall, 2008 : 82] puisque c’est l’élément ayant la plus faible efficience. Pourtant c’est surtout grâce aux efforts réalisés au niveau de la production d’électricité que les voitures électriques pourront améliorer leur bilan environnemental.

Au niveau précisément des émissions de CO2 dues à la génération d’électricité, si on se penche sur les efforts consentis par les pays européens (membres de l’OCDE) durant les vingt dernières années environ (de 1990 à 2008), une diminution substantielle est observée. Les émissions sont en effet passées de 435 à 335 gCO2/kWhe, soit une diminution de 23%. Au niveau mondial par contre, la tendance est à une légère augmentation : sur les quinze dernières années environ (1995 à 2008) les émissions sont passées de 470 à 502 gCO2/kWhe, soit une augmentation de 7% [IEA 2010a : 107].

Comparés à ce qui se passe ailleurs dans le monde, les objectifs européens sont assez ambitieux et pourtant considérés comme réalistes par les observateurs du secteur.71 Le paquet climat-énergie, une série de mesures destinées à lutter contre le changement climatique et à augmenter la sécurité énergétique, fut lancé en 2008 par l’Union européenne. Les objectifs furent formalisés dans la directive 2009/28/CE et sont souvent appelés objectifs 20-20-20, chiffres indiquant l’ambition d’atteindre en Europe, à l’horizon 2020 :
– une diminution des émissions de gaz à effet de serre GES de 20% par rapport au niveau de 1990 ;
– de porter à 20% la part d’énergie finale provenant de sources d’énergie renouvelables dans la consommation;
– de réduire de 20% la consommation d’énergie primaire par rapport à ce qui était projeté comme consommation en 2020 au moment du lancement de ce plan d’action.

On peut donc s’attendre à une diminution, quoique dans des proportions encore incertaines, des rejets en gaz à effet de serre GES dus à la génération d’électricité.

Il serait même possible à plus long terme, d’après un récent rapport du WWF, d’utiliser 100% de sources renouvelables pour les besoins en énergie de l’humanité en 2050.72 En conjuguant réduction des consommations (pour revenir au niveau de consommation de 2000) et développement soutenu des différentes sources d’énergie renouvelables [WWF, 2011]. Et pour tordre le cou à une idée reçue, largement répandue sur les coûts de ce type de scénario, l’étude montre que cette transition serait financièrement bénéfique en plus de ses avantages écologiques. Même si le contexte des transports, notamment la part de transports individuels et les flux étaient très différent (dans le sens d’une diminution) de ce que nous connaissons aujourd’hui, l’utilisation de voiture électrique s’inscrirait pleinement dans ce scénario, de par sa meilleure efficience énergétique et la possibilité qu’elle offrirait d’utiliser de l’électricité produite avec des sources d’énergie renouvelables.

Il semble donc que si les deux types de véhicules ont de réelles perspectives d’amélioration, la voiture électrique pourra bénéficier à la fois des réductions en termes de consommation énergétique (masse, aérodynamisme, contact roue-sol) applicables à tous types de véhicule, et de la diminution des émissions de la production d’électricité par l’augmentation de la part générée à base de sources d’énergie renouvelables.

Lire le mémoire complet ==> (La voiture électrique : révolution ou fausse bonne idée ?)
Master en Sciences et Gestion de l’Environnement – Université Libre de Bruxelles
Institut de Gestion de l’Environnement et d’Aménagement du Territoire
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68 Pour une liste quasiment exhaustive voir [IEA, 2010a].
69 Voir http://www.ecomove-project.eu/
70 Voir http://www.sartre-project.eu/en/Sidor/default.aspx