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La voiture électrique a 170 ans. Cela peut vous surprendre, mais elle existe depuis plus longtemps que les voitures avec moteur à combustion et pendant plusieurs décennies, elle supplantait les voitures avec moteur à combustion avant de sombrer dans les oubliettes avant qu’on la sorte de la boule à mite dans les années 60-70 et encore dans les années 1990 et 2000. Si elles étaient si populaires au tournant du 20e siècle, pourquoi ne sommes-nous pas tous en train d’en conduire une aujourd’hui? Certaines personnes vous jureront qu’il existe un complot unissant les constructeurs automobiles et les grandes pétrolières pour étouffer le développement de la voiture électrique. Aussi plausible que cela pourrait paraitre à première vue, l’explication est encore plus simple. L’obstacle auquel se heurte la voiture électrique n’est pas un complot quelconque, mais plutôt une certaine science qu’on appelle la physique.


Origines


La première voiture électrique fut inventée en 1835, un demi-siècle avant l’invention de la voiture à essence. Elle n’avait pour compétition à l’époque que les voitures à vapeur. En 1899, la jamais-contente fût la première voiture à briser la barrière des 100 km/h. Au tournant du 20e siècle, les voitures électriques rivalisaient aisément avec les voitures à essence. Elles pouvaient démarrer facilement, contrairement au moteur à combustion qu’on devait démarrer à la manivelle et puisqu’il n’y avait que peu de bonnes routes hors des villes, leur autonomie réduite n’était pas vraiment un désavantage. Cependant en 1912, le vent commença à tourner en faveur de la voiture à essence avec l’invention du démarreur électrique, et le pavage d’un nombre croissant de routes entre les villes. Désormais, la voiture à essence pouvait vous emmener plus loin et n’avait plus besoin de manivelle. L’avènement de la Ford modèle T, qui en 1912 se vendait trois fois moins chère que les voitures électriques équivalents a scellé le sort de ces dernières. À la fin des années 1920, la voiture électrique avait disparu des routes.


La barrière des 160 km





Aujourd’hui, comme il y a cent ans, la voiture électrique se frappe à la même barrière: celle des 160 km (100 milles). Deux nouvelles voitures électriques, la Leaf de Nissan et la I-MiEV de Mistsubishi ont exactement cette même autonomie que la Fritchle Modèle A Victoria de 1908 (ci-contre). C’est-à-dire 160 km sur une recharge. Les premières voitures électriques (avant 1900) avaient une autonomie de 32 à 64km, ce qui était toujours mieux que le 20 km qu’un cheval pouvait parcourir en une journée. La génération suivante offrait une autonomie de 80 à 130 km et la troisième génération offrait une autonomie de 120 à 160km, tout en transportant jusqu’à cinq passagers confortablement. Cent ans plus tard, et rien n’est changé.

En réalité, l’autonomie de la Leaf et de la I-MiEV est probablement moindre que la Fritchle. Lorsque l’autonomie de la Fritchle fut déterminée, c’était pendant une course de 2900 km pendant 21 jours pendant l’hiver de 1908. La voiture fut conduite à travers diverses conditions de terrain et météorologiques, sur des routes le plus souvent boueuses. L’autonomie moyenne enregistrée fût de 144km par recharge et le maximum fut 172km (sources: 1 / 2 ).

Par contraste, l’autonomie des voitures actuelles est déterminée dans des conditions de laboratoire idéales, sur des rouleaux plutôt que des vraies routes. De plus, les voitures actuelles comportent de l’équipement qui n’existait pas en 1908, mais qui peut grandement affecter l’autonomie. Par exemple, l’usage de la chaufferette, essentielle au Québec, peut couper l’autonomie de moitié.Ces facteurs ne sont pas inclus dans les tests de l’EPA, ce qui veut dire qu’en réalité l’autonomie annoncée de 160km est plutôt exagérée.


La densité énergétique


Les piles, qui sont le réservoir à carburant des voitures électriques, sont une partie du problème. La Fritchle, comme ses contemporaines, utilisait des piles à l’acide et au plomb qui avaient une densité énergétique de 20Wh/kg à 40Wh/kg. Les voitures comme la Leaf et la I-MiEV utilisent des piles au lithium-ion à 140 Wh/kg. En guise de comparaison, la densité énergétique de l’essence est 13 200 Wh/kg. Puisque les véhicules comme la Leaf ont une pile de capacité de 3 à 7 fois plus grande que la Fritchle, on aurait pu s’imaginer qu’ils pourraient aller de 3 à 7 fois plus loin ou avoir des piles de 3 à 7 fois plus petites et légères, mais ce n’est pas le cas. Pourquoi? La pile de la Nissan n’est que 1.6 fois plus légère que celle de la Fritchle (220kg vs 360kg) mais le poids du Nissan est supérieur à celui de la Fritchle (1271kg vs 950kg). Alors que les voitures actuelle sont des moteurs développant 110 chevaux, les voitures de 1908 ne développaient que 10 chevaux. Les VE actuelles peuvent donc aller plus vite et accélérer plus rapidement que leurs ancêtres, mais ça a un prix. Une voiture consomme quatre fois plus de carburant pour rouler deux fois plus vite. Ce qui fait que les VE actuelles consomment l’énergie beaucoup plus rapidement que leurs ancêtres, ce qui élimine l’autonomie accrue que les avancements technologiques auraient pu amener. Nous sommes donc au même point. Pour faire compétition à des voitures à essence, les voitures électriques doivent avoir tous les mêmes conforts, ce qui exige un poids plus élevé et être capable de rouler aux mêmes vitesses, ce qui a pour effet de limiter leur autonomie. (La Tesla Roadster (ci-haut) a une autonomie de 363km, mais elle a une pile deux fois plus grosse et n’a que deux sièges) Mais il y a d’autres problèmes.


Pas si vert que ça


On nous fait souvent miroiter que les véhicules électriques sont mieux pour l’environnement que les véhicules à l’essence. À première vue, ça semble tenir la route, mais ce qui est moins évident est le coût énergétique pour fabriquer les piles, ainsi que leur recharge. Quand on sait que la plus grande partie de l’électricité produite dans le monde est générée avec l’aide de carburant fossiles, on aurait tort de négliger cet aspect.
Par exemple, sachant que le coût d’une pile de Tesla Roadster est de $30 000. À l’aide de cette calculatrice de l’Université Carnegie Mellon, on peut calculer que $30 000 d’activité économique utilise 23 222 KW/h. C’est une quantité d’énergie considérable pour la fabrication d’une seule pile qui doit être remplacée aux 7 ans.

La recharge cause aussi un problème. Si tout le monde rechargeait son auto pendant la nuit, alors que les centrales électriques ont un surplus de capacité, il n’y aurait probablement pas lieu d’augmenter notre capacité de production électrique, mais voilà, pour beaucoup, ce sera insuffisant. Les fabriquant veulent dont avoir une infrastructure de chargeurs rapides, permettant de recharger son auto en 10 minutes. Seulement, s’il ne coûte que 3 125W pour recharger un véhicule durant 8 heures pendant la nuit, une recharge rapide de 10 minutes nécessite 155,000W. Si nous considérons un parc automobile comme celui des États-Unis à 220 millions de véhicules, recharger tous ces véhicules simultanément nécessiterait 34 000GW, soit 34 fois la capacité totale des É-U. C’est certain que ce genre de situation ne se produira jamais, mais la question est combien de véhicules pourraient se trouver à se recharger simultanément à n’importe quel moment de la journée et combien de nouvelles centrales on devra ouvrir pour satisfaire la demande. Il se pourrait qu’au Québec, le potentiel hydroélectrique de la province entière ne suffise pas si toutes les voitures étaient électriques.


Conclusion


La voiture électrique n’a pas besoin d’une collusion des pétrolières ou des gros fabricants d’automobiles pour freiner son développement. à moins que quelqu’un arrive à inventer une pile miracle avec 10 fois la capacité des piles actuelles, elle ne pourrait pas rivaliser avec les auto à essence en termes d’autonomie, ni en termes de coût énergétique. Alors en 2010 comme en 1908, elle demeure un rêve impossible.