Le diesel, un aveuglement collectif, la bêtise d’une élite (2) : pas quoi le remplacer !?

Aujourd'hui, dans Libé, il y a deux pages sur la fin du diesel. Personnellement, cela fait au moins quatre ans que j'en cause, notamment dans La Fin du tout-voiture (voir plus bas, et billet du 24 novembre) paru en 2013. À lire ce papier, on enfonce encore des portes ouvertes… ce qui nous permet au moins de voir la concurrence déjà bien loin à l'horizon.

Aujourd'hui, dans Libé, il y a deux pages sur la fin du diesel. Personnellement, cela fait au moins quatre ans que j'en cause, notamment dans La Fin du tout-voiture (voir plus bas, et billet du 24 novembre) paru en 2013. À lire ce papier, on enfonce encore des portes ouvertes… ce qui nous permet au moins de voir la concurrence déjà bien loin à l'horizon. PSA va en crever, Renault s'est mis en danger. Les constructeurs allemands et japonais sont, eux, depuis 10 ans, sur l'hybride, voire la pile à combustible. Mais en France, on ne change pas une équipe de Centraliens qui perd comme ça. Deuxième partie, donc, de l'histoire d'une nouvelle catastrophe industrielle par le récit des alternatives possibles.

(…)

Des cylindres comme des laboratoires

Exit le diesel. Une parenthèse coûteuse. Le moteur à combustion ? Ingénieurs et chercheurs sont tous d’accord pour affirmer à l’enquêteur que c’est une technologie finie, au sens où elle ne peut pas être modifiée en profondeur. Ce sont les lois de la physique qui le veulent : la combustion interne sera toujours la même, les principes du moteur à explosion n’ont pas varié depuis son invention parce que c’est impossible. Par contre, elle peut être améliorée, elle l’a d’ailleurs été, beaucoup, elle l’est aujourd’hui moins, parce qu’à force, on ne bouge plus les curseurs que sur des micromètres. En automobile comme en footing, les progrès sont importants et rapides au début, puis on constate que l’on passe de plus en plus de temps pour s’améliorer à peine, et l’on finit par ne plus changer que ses lacets à défaut de gagner quelques centièmes. Pour nos moteurs à explosion, les perfectionnements, phénoménaux en termes de consommation, de puissance, d’agrément de conduite, sont désormais asymptotiques. La quadrature du cercle a été atteinte. Mais il reste quelques belles marges de manœuvre.

En 1980, à poids égal, une voiture du type 504 consommait une dizaine de litres aux cent kilomètres. La 508 millésime 2 12 en avale presque deux fois moins (mais la 208 GTI, nouvelle coqueluche de PSA, tout autant !). Difficile de faire mieux, tout en polluant beaucoup moins et en restant fiable. Nos voitures sont parvenues au maximum théorique de leur rendement énergétique (c’est-à-dire la part de l’énergie potentielle du carburant transformée en énergie mécanique). Les « essence » plafonnent à 35 %, tandis que les « diesels » ne dépasseront que de très peu les 40 %. Le double en un siècle. Le reste de l’énergie libérée ? Il part en chaleur, ce dont on se réjouit lorsqu’il fait froid. Ces chiffres sont excellents. Des rendements supérieurs ne sont en effet mesurés que sur les énormes machines des gros bateaux, qui affichent un bon 50 %. Comment gratter quelques pour cent supplémentaires ? Comment, avec ces mêmes valeurs, obtenir plus de chevaux mangeant moins de foin ?

Le but, depuis l’invention du moteur thermique, est d’en limiter les pertes. Au niveau du moteur lui-même et de l’échappement : en moyenne, lorsqu’une voiture roule tranquillement, elle perd 40 % de l’énergie libérée par le carburant dans la chaleur des vapeurs d’échappement, 20 % par l’échauffement du moteur, lequel consomme également, pour son fonctionnement, quelques petits pour cent supplémentaires. Où donc mettre des bouchons ? La question est plutôt : quels bouchons installer ?

L’injecteur en est un. Introduisant sous très haute pression l’essence directement dans le moteur (on en est à 2000 bars !), il soulage le piston lequel, en gros, à moins de course à faire. Du coup, celui-ci consomme moins de kilowattheures. Le compresseur amène quant à lui plus d’air dans les cylindres, vu qu’il… le comprime. Avec plus d’air, le moteur développe plus de puissance, à quantité d’essences égale. Grâce au turbocompresseur, entraîné par les gaz d’échappement, le moteur n’est comprimé qu’à partir d’un certain régime, ce qui améliore encore son rendement. Tout cela, combiné, a permis de gagner de la puissance. Plus encore après une refonte complète du dessin et de l’usinage des cylindres et de l’admission, une commande électronique individuelle de chaque soupape et de chaque piston, améliorations qui permettent une inflammation beaucoup plus rapide du mélange parce qu’elle se fait en plusieurs endroits, sous la commande d’un système informatique complexe et donc fragile.

 

Maigrir pour mieux grossir

Toutes ces améliorations, fruits d’un travail d’orfèvre de modélisation de la composition et de l’allumage du mélange, ont été associées au fameux « downsizing » : dans un moteur plus petit, il y a moins de frottements des pièces, donc une moindre consommation d’énergie, et un moteur plus petit est moins lourd, il demande donc moins d’énergie pour être traîné. Or, on sait depuis Cugnot qu’en automobile, le poids est l’ennemi de la sobriété. La réalité de la recherche et développement de la plupart des constructeurs est bien là, elle ne réside ni dans l’électrique ni dans la pile à hydrogène, qui ne sont que de nouveaux gadgets marketing.

La miniaturisation du moteur est pourtant en partie contredite par l’effet rebond. Celui-ci est un défaut de notre faible nature humaine. Ce que nous économisons, nous le dépensons. Alors, puisque nos moteurs sont plus petits, nous en profitons pour combler les kilos perdus par des équipements supplémentaires, ou bien, avec des moteurs de même taille mais plus puissants qu’avant, nous faisons de même afin de profiter des kWh offerts. Le gain en consommation théorique permis par l’allégement et la sophistication des moteurs a du coup été en grande partie avalé par l’alourdissement des véhicules !

Équipements de sécurité, de climatisation, d’isolation, de confort, électronique embarquée, et voilà cent à deux cents kilos de plus dans une auto taille Kangoo. Génération après génération, les voitures ont un cœur plus petit, mais des organes plus nombreux et un corps toujours plus massif. Il n’est qu’à voir l’évolution de l’icône Golf depuis sa sortie. Elle en est à sa septième génération, toujours plus pataude et massive. Tous les modèles de voitures sont modernisés par un régime drastique qui précède l’atelier d’engraissement. Les constructeurs sont schizophrènes, ou bipolaires, on hésite. Les modèles sortent des usines, plus hautes, plus larges, plus longues, plus équipées, plus lourdes. Plus « habitables » : les commerciaux, lucides, n’ont plus que cet argument de vente, il est vrai plus sexy que celui du downsizing (« changez votre grosse auto pour la même, mais avec un plus petit moteur à l’intérieur », ça ne déclenche pas nécessairement l’achat), qui contredit le suivant, celui sur la sobriété et l’amour de la planète (les deux vont ensemble). À la pompe, avec cette démesure née de la modération des moteurs, c’est un demi à un litre en moins aux cent kilomètres qui est perdu. Malgré tout, une voiture de type Clio qui avançait grâce à un moteur de 2 litres de cylindrées il y a cinq ans, n’a plus besoin aujourd’hui que de 1,6 l, et 10 % environ de carburant en moins pour faire cent kilomètres. Imaginons ce dont elle serait capable avec moins d’embonpoint ! Mais la tendance semble bien être à l’amaigrissement en 2013.

Les marges de progrès existent encore, parce qu’elles sont déjà là, cachées derrière le superflu du confort. Elles se feront toutefois aux dépens du gazole. À lire en effet les infos techniques et de consommation des différents modèles de chaque gamme, on se rend compte, sans être sorti premier de l’école des Mines, qu’il n’y a plus grande différence entre diesel et essence. Puissance, cylindrée, émissions de CO2, consommation, ça converge. Aujourd’hui dans le haut et le milieu de gamme, demain pour tout le monde, les moteurs à essence dits « haute pression » sont aussi performants que les moteurs diesel, les microparticules et les dioxydes d’azote en moins. Un peu de benzène en plus. Bien que le gazole reste plus énergétique (donc plus émetteur de CO2…), son avantage sélectif a déjà disparu. D’autant que les moteurs qui l’utilisent seront toujours beaucoup plus lourds (cent à deux cents kilos) que les moteurs essence. Toutefois, cette convergence, de même que le traitement — théorique — de la pollution, se paie au prix d’une complexification ahurissante des mécaniques, celles-ci ne pouvant plus fonctionner sans une multitude de capteurs assurant que le bon mélange arrive dans les cylindres toujours au bon moment pour subir le meilleur allumage possible afin de délivrer la puissance adéquate tout en restant dans les clous des normes de pollution de l’air. Or, complexité rime avec fragilité… et cherté. Les pannes à répétition des moteurs diesel modernes, monstres d’électronique, sont de réjouissants augures pour les garagistes du futur.

Dans quelques années, les concessionnaires ausculteront plus souvent des automobiles allégées par les matériaux composites, qui consommeront moins de 4 litres aux cent kilomètres pour les berlines, 3 pour les petites citadines. Une diminution de l’ordre de 25 à 40 % qui se paiera au prix fort, les fabricants ne s’en cachent pas. Pour faire moins encore, il s’agira de continuer à alléger, de réduire la taille, mais ce sera de moins en moins rentable, à tous les sens du terme. Et si l’on changeait alors de carburant ?

 

De l’essence verte, mais pas mûre

Dans une chaîne très haute fidélité, on entend vite la différence entre un MP3 et un format non compressé. À un palais très éduqué on n’ose pas proposer une vieille vinasse. Dans une voiture moderne, les moteurs ont atteint un tel niveau de raffinement que la seule façon de les améliorer encore serait peut-être de leur donner à manger un carburant fait exprès pour eux. Du grand cru. À chaque moteur il y a une huile spécifique, demain, lui faudra-t-il son essence ? Une composition moléculaire, une viscosité calculée pour un type particulier de mécanique ?

Sans doute pas, car la production d’essences de synthèse est aussi complexe que coûteuse, sans parler même de l’empreinte environnementale ni de la consommation d’énergie de la fabrication. Les essences synthétiques c’est bien pour les Formule I, qui en ont les moyens. Pour une Polo Up ! Par contre… Et l’on n’imagine pas des dizaines de pompes à essence différentes dans chacune de nos stations-service. Pour la voiture banale, les bio-agro-carburants seront-ils une solution satisfaisante ? La réponse est simple comme un coup de frein : non plus. Qu’il soit un alcool (l’éthanol, pour les moteurs à essence, produit à partir de céréales, de betterave ou de canne à sucre) ou une huile (brute ou modifiée, « estérifiée » — le diester, pour les diesels, extraite de plantes oléagineuses telles que le tournesol ou le soja), un carburant d’origine agricole délivre une énergie plus ou moins inférieure, par litre, à l’essence et au diesel. Seul l’éthanol tient vraiment la comparaison. Et si l’on ôte de cette énergie celle qui a été consommée pour produire, récolter et transformer les plantes considérées, le bilan est nul. Au mieux. Sans compter que dans l’hypothèse où nous souhaiterions substituer tout le diesel et toute l’essence que nous brûlons par des alcools et des huiles végétales, la surface agricole du monde entier n’y suffirait pas. Et nous n’aurions plus rien à manger. Le rendement énergétique brut des plantes est en effet trop faible : pour produire l’équivalent d’une tonne de pétrole brut, il faut cultiver au moins un hectare. Pas en bio, mais de façon intensive, sinon le rendement serait encore moins favorable. Les bio-agro-agri-carburants, les termes sont nombreux, ne sont donc absolument pas la solution universelle nous assurant un avenir post-pétrole. Bien au contraire. Ils ne trouveront leur intérêt que dans des marchés de niche, comme celui… des engins agricoles. Un cultivateur de canne, de blé ou de maïs est parfaitement capable de remplir ses réservoirs avec son propre carburant ! Encore s’agit-il de lui en donner le droit. Et que ce qu’il produit pour ses tracteurs n’est pas prélevé sur ce qui devait nous nourrir.

Toutefois, les carburants végétaux de demain, pas avant cinq ans, au moins, ceux de « seconde génération », pourraient se révéler intéressants. Ce sont pour le coup de réels carburants de synthèse, car ils sont fabriqués comme le IIIe Reich puis l’Afrique du Sud, qui étaient étranglés par le manque de pétrole, produisaient de l’essence à partir du charbon.

Charbon, gaz, pétrole, végétal, animal, tout cela, c’est de la matière organique. Du carbone, et de l’hydrogène. En extrayant ces deux atomes on fabrique facilement… des hydrocarbures. Les processus sont connus depuis le début du XIXe siècle, ils ont été très améliorés dans les années 1930 par deux scientifiques allemands, Fischer et Tropsch. Le chemin est assez simple : prenez un arbre, un tas de charbon, du méthane, un cadavre de vache, des déchets de cantine, transformez-les d’une façon ou une autre en gaz, puis liquéfiez celui-ci. Raffinez comme vous le feriez d’un bon vieux pétrole but, réservez, et servez en station-service. C’est prêt ! Ou bien liquéfiez dès le départ, combinez le tout avec de l’hydrogène, et servez à température.

En pratique, l’affaire est un tantinet plus complexe. Les procédés CTL (coal — charbon — to liquid), GTL (gas to liquid) et BTL (biomass to liquid), s’ils fournissent notamment des gazoles remarquables, plus énergétiques (leur indice de cétane, qui mesure la capacité à entrer en combustion, est très nettement supérieur à celui du diesel classique) et bien moins polluants, sont… très consommateurs en énergie. Les émissions de CO2 sont également au sommet, en particulier dans le cas du CTL, le charbon étant une bombe à carbone. Associé à la séquestration du CO2 produit, une technique toujours balbutiante, le procédé Fischer-Tropsch pourrait néanmoins se révéler moins douteux pour l’atmosphère. De même si ce procédé était modifié de façon à produire à la fois du carburant, de l’électricité et de la chaleur : une telle « trigénération » améliorerait le bilan. En ce qui concerne le BTL, dès lors que la biomasse utilisée est en quantité inférieure à celle qui est produite naturellement, le bilan carbone est acceptable.

Tous les pétroliers travaillent sur ces filières, les armées des pays riches s’y intéressent afin de moins dépendre de leurs fournisseurs en pétrole. Compte tenu du coût gigantesque des installations à imaginer pour entrevoir un semblant de production industrielle de grande ampleur, et du bilan énergétique fort peu amusant à l’heure actuelle, on n’est tout de même pas près de se passer du pétrole. Le « diesel propre » ne sera pas la vedette du prochain salon de l’auto.

Viendra-t-il de la mer ? Les bio-agro-agri-carburants de troisième génération, encore plus hypothétiques que l’essence de blé, de carcasse d’abattoir ou de charbon, sont synthétisés par des micro-algues ou des bactéries sous forme d’huiles (pour les premières) et d’éthanol pour les secondes. Cultivés dans de longs tubes transparents, un hectomètre de long, quelques centimètres de diamètre, ces micro-organismes n’ont besoin que d’eau sale, salée ou saumâtre dont elles tirent leurs nutriments ; de lumière, d’un peu de chaleur et de CO2. Sur le papier, c’est idéal : ils nous recycleraient en carburants à la fois nos eaux polluées et notre dioxyde de carbone préalablement séquestré. Sur à peine 1 % de sa surface, l’Europe produirait toute son essence et son diesel. Miraculeux… dans un démonstrateur. L’Australie, le Texas ou encore la France, Audi, aussi, financent des essais à grande échelle, dans le désert et en mer. À une centaine d’euros le litre, l’algo-bactério-carburant aurait besoin d’un baril au prix du platine pour être concurrentiel. Ce n’est pas encore pour demain.

 

H2, le Saint-Graal

L’hydrogène est aussi alléchant que les algues. Il a pour lui l’antériorité et, il faut bien le dire, la célébrité. Encore une fois, sur le papier, c’est le Saint-Graal. On en trouve partout, c’est propre et plein d’énergie. De l’énergie illimitée pas chère et saine, ne cherchez pas plus loin, c’est la énième transfiguration de la manne divine.

L’hydrogène est un vieux fantasme, en vérité, d’abord par son nom. Si l’atome d’hydrogène est effectivement omniprésent, celui que l’on mettrait bien sous nos capots n’existe pas ! C’est une molécule d’hydrogène, formée de deux atomes d’hydrogène. H2, ou dihydrogène. La nature n’en offre pas. La laborieuse humanité est donc obligée de fabriquer sa manne. Comment donc ? En craquant à haute température du méthane, l’hydrocarbure le plus simple et le plus léger, de façon à dissocier l’hydrogène du carbone, lequel, s’oxydant au passage, s’échappe sous forme de CO2. Pas de chance Le craquage, c’est un mélange de méthane et de vapeur d’eau porté à une très haute température (au moins 900 °C), dont l’obtention demande de consommer beaucoup d’énergie. Autre méthode, l’électrolyse. Plongez dans une bassine remplie d’eau une électrode et une cathode, faites-y passer de l’électricité et, en attendant un peu, vous verrez l’hydrogène et l’oxygène faire des bulles. Récupérez-les, faites-en le tri, et vous voilà avec de l’hydrogène. Le procédé BTL pourrait aussi nous alimenter : la gazéification de la biomasse produit en effet de l’hydrogène, de même que la fermentation alcoolique. Il n’est pas dit que les brasseurs trouveront demain un débouché dans nos automobiles, mais cela pourrait leur ouvrir un débouché rémunérateur. Boire de la bière pour faire avancer l’auto, la publicité peut d’ores et déjà s’amuser à imaginer des slogans rigolos. Enfin, une dernière méthode, bien plus complexe, associe l’iode, l’hydrogène sulfuré (l’odeur d’œuf pourri) et l’eau aux températures très élevées générées par un surgénérateur nucléaire, lequel n’existe, dans le monde, que sur le papier.

Fabriquer du dihydrogène n’est pas simple. Cela coûte et consomme. Et puis, une fois qu’on l’a, qu’est-ce qu’on en fait ? Car même sous forme moléculaire, l’hydrogène reste très, très très léger et tout petit petit petit. Il s’échappe ! Il fuit, et prend une place démesurée. Il est paradoxal : au kilo, il est trois fois plus énergétique que le pétrole, mais au litre, c’est… trois cent fois moins. Une capacité supérieure en masse, moindre en volume. Quel est ce mystère ?

Le dihydrogène est très énergétique, mais comme il est très léger, très peu dense, un volume à pression ambiante ne produit que peanuts. En quelque sorte, il faut rapprocher le volume de la masse pour obtenir un peu de kilowattheures : compacter, mettre le gaz sous très forte pression ou bien au contraire en diminuer la pression de façon à ce que le froid ainsi créé n’entraîne sa liquéfaction. Cela complique sérieusement l’affaire. Car embarqué sous forme liquide ou gazeuse dans une automobile, dans le volume du réservoir ou du coffre, H2 représente un capital d’énergie potentielle bien plus faible que le diesel ou l’essence : le meilleur différentiel est obtenu par l’hydrogène liquéfié à très basse température (quatre fois moins d’énergie), le pire avec l’hydrogène sous forme gazeuse (à 200 bars, c’est dix-sept fois moins ; à 700 bars, cinq fois moins).

Autrement dit, dans une hypothétique hydro-voiture, le réservoir devrait être quatre à dix-sept fois plus gros que le réservoir d’essence habituel pour espérer bénéficier de la même quantité d’énergie, ou, si on préfère, d’une autonomie semblable. Espérer, car en réalité, le potentiel énergétique a été diminué avant le remplissage des bonbonnes par l’énergie qu’il a fallu consommer pour compacter ou liquéfier le dihydrogène. Pas fameux ! Moins encore : pour empêcher les bonbonnes d’hydrogène liquide ou gazeux d’exploser, et simplement le dihydrogène, si petit, si léger, de s’enfuir par le moindre interstice invisible, il faut les concevoir épaisses, denses, lourdes. L’autonomie s’en trouve réduite, car le poids, ça consomme, en déplacement. D’autant que sous forme gazeuse, même comprimé à 700 bars, l’hydrogène s’échappe toujours : le meilleur réservoir du monde, aussi épais et dense est-il, en laisse fuir 1 % chaque jour… Les passages à la pompe seront fréquents.

Au final, sur tous les prototypes testés, le moteur à dihydrogène n’a pas jusqu’à présent montré un meilleur rendement qu’un moteur à essence ou diesel : 30 %, au mieux. Avec une autonomie plus faible, un coût très supérieur, une usure accélérée, la toute petite molécule étant très corrosive, et des stations-service qui n’existent pas.

 

Une PAC, vite une PAC !

H2 sera encore longtemps dans les limbes. Pour autant, si on le place dans une pile, ne réussira-t-il pas à nous convaincre ? La pile à combustible excite tous les journalistes spécialisés dans l’automobile. Elle serait l’étape grâce à laquelle la fée électricité transformera enfin nos vulgaires moteurs thermiques en prodiges de silence. La PAC n’est pas nouvelle, elle est contemporaine de la conquête spatiale. Apollo, la station internationale, Mir, la navette étaient et sont équipées de piles à combustible.

Son principe est l’image inversée de l’électrolyse, un des moyens de fabriquer du dihydrogène. Dans une cellule, dressez une grille platine ; au bon moment, faites entrer, d’un côté l’oxygène, de l’autre le dihydrogène. Dans ce parloir chimique, le dialogue entre les deux espèces est électrique. Très électrique. Il produit beaucoup, n’émet rien, ne fait pas de bruit, ne tremble pas. Son rendement est fascinant : 83 %. En théorie. Car en pratique, cette valeur n’est mesurée que dans un véhicule (beaucoup de prototypes sont testés) roulant pépère sur une route tranquille. Aussitôt que le conducteur appuie sur l’accélérateur, le rendement de la PAC chute… Plus on lui demande, moins elle donne. Pas très pratique. En vérité, le rendement de la PAC ne dépasse pas 50 %. Et puis, une fois encore, dès que l’on entre dans l’équation tout ce qu’il a fallu consommer pour produire, transporter et stocker le dihydrogène, le rendement s’effondre. La Prius PAC annoncée par Toyota en 2015 émettra certes de la vapeur d’eau au pot d’échappement mais ne révolutionnera guère que les unes des magazines auto. Comme l’iX35 de Hyundai, la FCX Clarity de Honda ou les Porsche et BM très haut de gamme modifiées, l’hydrogène libre ou emPACté, c’est du flanc marketing. Qui n’existera que pour faire baisser les émissions moyennes de la gamme de la marque, afin de s’éviter les amendes européennes, mais fera grand bruit médiatique grâce à des clients triés sur le volet à qui la marque louera sans doute à prix d’ami les véhicules propres pour démontrer que si, ça roule. Pas longtemps, car en 2015, il n’y aura toujours pas de stations-service à hydrogène. Parce que l’hydrogène, à transporter en camion ou par pipelines, puis à stocker, c’est juste un enfer logistique hors de prix et dangereux.

 

Bon, alors, ces voitures bleues ?

Nous reste alors, pour continuer d’espérer en un monde meilleur, la voiture électrique. La fameuse. L’espérée. Renault Zoé, Exagon Furtive E-GT, Lumeneo Neoma, Courb C-Zen, Tesla, BMW I3, Peugeot Ion, Lightning GT ont déjà envahi les médias. Les pages des magazines grand public nous disent des louanges et de l’émotion : ces voitures sont l’avant-garde de ce monde de science-fiction entrevu, sans son, au cinéma. Un monde où les autos zozotent et se confondraient avec des œufs si elles en avaient la taille. Des routes empruntées par des voitures aux formes de doudou. Promis pour 2013, les « VE » (véhicules électriques) de seconde génération sont forcément une révolution. Le Grand Soir porte des moteurs asynchrones. Il est hors de prix, mais tout de même.

Ces Watthures démontrent à l’impardonnable suspicieux qu’est l’enquêteur, que les constructeurs en ont encore sous la pédale et ont résolument embrayé sur l’après-thermique. Le diesel, l’essence, le diester, c’est fini, voici le règne tant attendu de l’électron. L’élue est là, elle ne fait pas de bruit et sauve la planète. La voiture verte s’habille en bleu, la couleur de l’électron. Alimentée par une batterie bébête, ou le nec plus ultra, une pile à combustible, elle seule pourra pénétrer nos villes bientôt soumises au couvre-feu de l’Euro 6. Sur le catalogue, elle nous allèche : ces autos ont une autonomie qui dépasse enfin la barre mythique des 100 km (et même 480 pour la Tesla !), elles accélèrent comme des bolides (de 0 à 100 en quelques secondes, le rond-point suivant n’a jamais été aussi proche), certaines vont vite (plus de 200 km/h), toutes sont belles ! Dans un marché de niche, où le prix de vente compte d’autant moins que ledit marché n’existe que pour faire baisser la moyenne des émissions des gammes des constructeurs, on peut lâcher les designers autrement bridés par les basses contingences financières. Ils ont fait bonne chair ! Comme il n’y a plus de moteur thermique à refroidir, et que le (ou les) moteur électrique occupe moins de place, les entrées d’air sont moins contraignantes et l’on peut mieux jouer avec les formes. Du coup, les autos sont plus fluides, leur coefficient de pénétration dans l’air (Cx) est supérieur : chez Tesla, splendide essai de design, on en est à 0,24, record du monde. La plupart des voitures préhisto-thermiques sont à 0,3, les 4x4 à 0,4, la Prius à 0,26.

Le Cx meilleur n’est pas que le geste d’un designer inspiré. Il correspond aussi à un besoin vital pour les véhicules électriques, celui d’économiser la moindre quantité d’énergie. L’ennemi de l’auto, c’est son poids, mais aussi la résistance au roulement et celle de l’air. Un bon Cx ne fait pas forcément une bonne voiture, mais un mauvais Cx signe une très mauvaise automobile. Or, le souci avec les « électriques » est qu’ils embarquent une quantité d’énergie, délivrée par leurs batteries, bien plus faible que les 60 et quelques litres d’essence d’un réservoir classique. En conséquence, tout se voit sur la jauge : la moindre accélération, la plus petite pente, le vent léger de face, la mise en marche du chauffage, de l’éclairage, de la radio, des vitres électriques, se traduit par une chute de l’autonomie. Un autre monde quand on vient de la profusion de watts d’une thermique. Dans une électrique, on se rend compte très vite de la puissance incroyable demandée par le plus anodin de nos gestes de conducteur. On (re) découvre les lois de la physique, qui nous disent par exemple que passer de 110 à 130 km/h, c’est multiplier l’appel de puissance par 2,7, qu’un vent de face de 30 km/h entraîne un surcroît de consommation d’énergie de 40 %, qu’une côte à 10 % à petite vitesse la décuple… À chaque fois que l’on puise sur la batterie, plus que ce que la décélération ou le freinage ne la rechargent.

La beauté du moteur électrique est, en effet, non seulement d’avoir un rendement théorique proche de 100 %, à n’importe quel régime, contrairement au moteur thermique dont le rendement de 30 à 40 % chute à basse vitesse, mais aussi d’être réversible. Il sait aussi bien consommer que rendre des électrons : lorsque la voiture perd de sa vitesse, son énergie cinétique est transformée par le moteur en énergie électrique qui vient se reposer dans les batteries. Pour rouler longtemps, l’auto électrique doit donc rouler lentement, en faisant des bonds entre ronds points, ralentisseurs et chicanes. Si elle a un avenir, il sera en zone urbaine, pas sur l’autoroute.

 

Difficile de faire mieux qu’un litre d’essence

Toutefois, en dépit de cette magie qui nous porte à imaginer, pour comparer, une voiture à essence faisant le plein en empruntant une descente ou en freinant avant le feu rouge, lever une vitre dans une auto électrique est une menace sur l’autonomie. Il est bon de toujours avoir en tête des ordres de grandeur : dans un kilo d’essence (soit 1,3 l), il y a environ 10 kWh qui ne demandent qu’à s’exprimer ; dans un kilo de batterie lithium-ion dernier cri, par contre, c’est environ soixante-sept fois moins (150 Wh, au mieux). Un kilo de batterie équivaut finalement à 2 cl d’essence. Une cuillère à soupe. On va donc bien moins loin… Pour disposer d’autant d’énergie, donc d’autonomie, qu’il en existe dans un réservoir à ras bord (mettons 60 litres, 45 kg, donc 450 kWh), il s’agirait de caser sous le plancher et dans le coffre de l’auto électrique presque 4 tonnes de batteries. Même placées dans une remorque, c’est assez difficile à concevoir. Cela donne tout de même une idée de l’extraordinaire qualité de l’essence et du diesel, leur contenu énergétique faramineux. Avec une batterie électrique au maximum possible de ses capacités (une loi physique lui interdira toujours de dépasser 750 Wh/kg), et sans effectuer de recharge, il ne faudrait plus « que » 600 kg de batteries… Mais où mettra-t-on les valises ? Pour être réaliste, il convient de tenir compte du rendement médiocre des moteurs thermiques, et de celui, pratique, de 80 % pour les électriques (il y a des pertes à la charge et la décharge des batteries). Ce n’est dès lors plus « que » 1,5 t de batteries qu’il serait nécessaire d’atteler à la voiture, et 300 kg avec des accumulateurs qui n’existeront jamais.

Essayons d’être plus concrets. Dans une berline classique, la voiture de monsieur et Madame tout le monde, galopent une centaine de chevaux, en France, et plus de 130 en Allemagne. Cela équivaut à une puissance de 75 kW du côté gauche du Rhin, 100 kW du côté droit. Seule la Tesla S affiche une puissance équivalente, d’environ 85 kW. Du coup, son autonomie grimpe, sur catalogue, à 480 km, et sa vitesse de pointe dépasse les 200 km/h. En moyenne, selon les normes en vigueur qui, d’après le CAS, ne sont pas fiables, elle consomme en conséquence de l’ordre de 20 kWh/cent kilomètres. Ses concurrentes se situent entre 8 et 20 kWh. La Zoé Renault en est à 10, la Fluence, une autre Renault, et l’Autolib parisien ont besoin de 12, la Nissan Leaf d’un peu plus de 13, la Ford Focus électrique est à 14 kWh. 18-20 kWh au cent, c’est ce qu’un véhicule thermique moyen consomme, en tenant compte de son rendement bien plus faible. Équivalence !

Non, en fait, car la voiture qui fait du bruit dispose d’une réserve de 180 kWh (450 kWh x le rendement de 40 %), huit fois plus importante que celle de la Zoé, six fois celle de la BMW i3, plus de deux fois la réserve d’énergie de la Tesla modèle luxe. L’autonomie s’en ressent, 100 à 120 km en théorie, en réalité, surtout en hiver, en montagne et dans les embouteillages (car alors on utilise au maximum la clim’ou le chauffage), elle se situe aux alentours de 60 à 80 km, avec le vent dans le dos et sur terrain plat. C’est peu, à moins d’accroître la masse de batteries embarquées mais alors, le serpent se mordait la queue : plus de kilos, c’est en effet plus d’énergie à délivrer pour les déplacer, et donc moins d’autonomie. Que faire ? Al-lé-ger, af-fi-ner et surtout, é-co-no-mi-ser !

Les constructeurs s’attellent à améliorer la pénétration dans l’air de leurs modèles (le Cx), à réduire la traînée des pneus sur la chaussée de façon à contrarier ce qui s’oppose à l’auto en mouvement, à ramener la taille (donc, le poids) de l’auto à celle d’une voiturette de golf. Dans les habitacles, tout est pensé pour dépenser en comptant. Affichant en temps réel l’autonomie résultante du type de conduite, un bon tableau de bord tel que celui de la Nissan Leaf, modèle d’ergonomie, estime la capacité qu’aura la voiture à atteindre sa destination si le chauffage ou la clim’continue sur la même puissance. Au cas où, il précise aussi la localisation des points de recharge : la panne sèche est une donnée permanente pour les utilisateurs d’une voiture électrique. Avec elle, il faut réfléchir avant de tourner la clé, planifier son déplacement, et rouler cool. Sinon, c’est la panne.

Les chauffeurs-livreurs des grandes villes européennes ne se plaignent pas : roulant de plus en plus souvent dans des camionnettes électriques, seul moyen d’accéder aux centres où le bruit et la pollution sont strictement réglementés, ils constatent qu’ils perdent moins de temps parce que leurs tournées ont été optimisées, et qu’ils sont moins stressés parce qu’ils sont bien obligés de rouler pépère. La livraison urbaine est un laboratoire à ciel ouvert de l’auto de demain. Des groupes tels que Carrefour, des centres-villes comme celui de Toulouse, des sociétés à l’image de Goupil s’essayent à l’électrique. Contentes, tout en constant que l’optimisation de l’autonomie les oblige à remettre en cause la localisation extra-urbaine des entrepôts. Pour les élus, l’électrique est devenu un sérieux argument pour soutenir le discours du réaménagement du territoire.

 

Des voitures vraiment « zéro émission » ?

La voiture « e » ou « zéro émission » est entrée dans sa phase de maturité, car elle commence à pouvoir être dignement comparée à ses ancêtres à pétrole. Sa faible autonomie n’est en définitive pas vraiment un souci : la majorité des automobilistes fait moins de 40 km par jour pour aller travailler et revenir à la maison. En Europe, la moitié des trajets annuels s’effectue sur moins de 3 à 10 km, selon les pays. Rouler chaque jour dans une Zoé ou une voiturette à piles n’est donc pas un obstacle insurmontable. À ceci près que le conducteur y suera à grosses gouttes dans un embouteillage, aussitôt qu’il allumera sa radio ou, la nuit tombant, ses phares. L’hiver, ou sur une route fort pentue, il risquera le coup de sang, redoutant la panne d’électrons.

Jusqu’à 75 km/h, les pertes par les auxiliaires (clim’, radio, tout l’équipement électrique) sont égales à celles dues à la résistance de l’air et aux frottements sur la route. En vitesse urbaine, c’est-à-dire à 10 — 15 km/h (on ne roule pas plus vite que cela dans une agglomération européenne : les diligences à cheval trottaient mieux !), c’est l’inverse, la consommation des auxiliaires est très supérieure à celle liée à la traction. Dans les embouteillages, la chute d’autonomie est donc phénoménale. Pour autant, avec 60 à 80 km d’autonomie réelle, on a un peu de marge. En gérant bien ses kilowattheures disponibles, le conducteur devrait y parvenir. Les livreurs y parviennent, pourquoi pas nous ?

Pour résumer, il faut diviser par deux l’autonomie sur catalogue pour tenir compte de ce qui n’apparaît jamais dans les protocoles de mesure ; la consommation des auxiliaires et les conditions de conduite difficiles, face au vent, sur une pente et en hiver. Cela dit, même avec 150 km affichés sur papier glacé, alors qu’on a été habitué à 800, voire 1 000 km avec un diesel, on se sent tout riquiqui ! Surtout pour aller en week-end et en vacances. À moins que des prises de courant n’aient été installées dans toutes les stations-service. Après tout, s’arrêter tous les 150 km n’est pas si grave. On a le temps de faire pipi, de se promener un peu. La Prévention routière serait contente. Mais si c’est pour attendre 8 heures que le plein — d’électrons — soit fait, le week-end se transformerait en mois, et les vacances, en congé sabbatique. La seconde limitation des voitures électriques, après l’autonomie, est justement la capacité de recharge. Pour remplir les batteries de la BMW i3 ou de la Nissan Leaf dans le même temps qu’on bourre le réservoir d’une Clio essence dernier cri, il faudrait que la prise délivre quelques centaines de kilowatts, c’est-à-dire un bon millier d’ampères à la tension habituelle. À moins d’équiper les stations-service de câbles électriques gros comme des aussières de paquebots, plongés dans des piscines pour ne pas qu’ils brûlent, on ne voit pas comment les véhicules à électrons pourront même après-demain remplacer totalement les vulgaires thermiques. Rouler électrique c’est rouler périurbain. Et même, urbain. Au-delà, c’est l’aventure.

Comme il y a un siècle.

À la différence que nos électrons proviennent désormais, enfin, pour les Français, les Suisses ou les Belges, de centrales nucléaires. Celles-ci émettant très peu de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, nos voitures électriques n’en expirent pas plus. Tout de même, il faut tenir compte du carbone dépensé pour fabriquer l’auto et ses batteries, et du fait qu’en périodes de pointe, celles justement qui correspondraient à un branchement de milliers de voitures électriques en même temps, l’électricité est demandée aux centrales thermiques qui réagissent beaucoup plus vite que les lents réacteurs nucléaires. Le mix énergétique français entraîne en conséquence une émission d’environ 80 grammes de CO2 par kWh d’électricité produit. Chiffre équivalent au Brésil qui fabrique ses électrons à l’aide de canne à sucre. En Norvège, en Suède et en Suisse, c’est l’eau, le vent, le soleil, et le nucléaire, aussi : ce mix émet quatre fois moins, record mondial. En Allemagne, dont la sortie du nucléaire se fait dans le bruit du vent, la lumière aveuglante mais aussi la fumée du charbon, ainsi qu’en Corée du Sud, au Japon et au Danemark, le kilowattheure pèse 420 g. Israël et la Chine aiment le charbon et le fuel lourd, ils affichent un beau 800 g. Le pompon appartient toujours aux très charbonneuses Afrique du Sud et Australie : 1 kg d’émission de CO2 par unité d’énergie !

Ailleurs que dans de rares pays, la voiture électrique est donc loin d’être plus vertueuse qu’un vulgaire diesel. Et si l’on ajoute aux émissions liées à la fabrication de l’électricité celles de la fabrication de la voitureet de ses batteries, le compteur oscille entre 30 et 55 g de CO2/km pour les pays les plus décarbonés, de 40 à 70 g/km pour le club France-Brésil, entre 110 et 135 g pour l’Allemagne et consorts, Chine et Israël exhalent de 190 à 210 g tandis que l’Inde et l’Australie, évidemment, crèvent les plafonds avec 230 à 25 0 g CO2/km. Conclusion : les chiffres — gentils, car en calculant autrement on arrive au double — sont têtus, ils nous montrent que mis à part dans les pays où la production est peu carbonée, rouler en voiture électrique n’est absolument pas un geste pour la planète. À titre de comparaison, une Volkswagen Up ! Se situe à 105 g CO2/km et les progrès des moteurs thermiques devraient leur permettre d’ici deux à trois ans de descendre sous les 90 g. Un bon vieux 4x4 de luxe ou un gros monospace pour famille très nombreuse expire quant à lui dans les 200 g. Dans les pays sans nucléaire ni sources importantes d’ENR (énergies naturelles renouvelables), c’est toujours mieux qu’une petite auto électrique !

 

À moins que… le gaz ?

L’avantage de l’électrique est d’autant plus superficiel avec le bouleversement énergétique mondial en cours.

Le gaz de schiste est peut-être partout. Des poches de gaz « normal » ont été découvertes en nombre, notamment en Méditerranée orientale, entre Turquie, Chypre, Liban et Israël. Grâce à leurs ressources, les États-Unis ont déjà fait chuter les cours (au comptant), et pourraient se trouver indépendants en la matière en 2025. Ne sachant plus que faire de leur méthane, ils commencent à l’exporter, sous forme liquéfiée (le GNL, pour gaz naturel liquéfié). Auparavant contrariée par l’arrivée massive de gaz de schiste sur le marché, la rentabilité des navires méthaniers est aujourd’hui assurée par ce même. Cela permettrait à l’Europe d’atténuer sa dépendance au gaz russe. Suite à l’accident de Fukushima, le Japon s’est jeté sur cette nouvelle ressource, comme l’ensemble de l’Asie du sud-est. Les prix montent, un peu, alors que celui du charbon s’écrase : l’appétit américain pour le gaz entraîne un désintérêt pour la houille qu’ils produisent, et exportent désormais massivement. Du coup, les énergéticiens européens, qui ne sont par ailleurs plus vraiment embêtés par un marché du carbone qui s’est effondré, multiplient les projets de centrales thermiques au charbon. Avec une tonne de CO2 à moins de 3 € mi-2013, le pollueur a tout intérpet payer plutôt que d’investir dans le gaz !

Lequel gaz intéresse du coup les motoristes. Lors de l’édition 2013 de la Semaine internationale du transport et de la logistique (SITL), qui se tient chaque année à Paris, fin mars, le gaz naturel liquéfié était présent partout. Les camions sont prêts. Les villes veulent bien les accueillir. Moins de bruit, moins de pollutions, 20 à 30 % de CO2 en moins. Une révolution énergétique serait en marche. Nous entrons dans la civilisation du gaz. Du gaz que l’on se propose de produire aussi à partir de nos déchets ménagers, par le biais de la méthanisation, autre nom… du BTL. En mettant du lisier de cochon, des restes de cantines et des carcasses d’abattoir dans nos moteurs, nous participerions en plus au recyclage de nos déchets.

Alors, demain, la voiture au gaz ? La voiture hybride-gaz ? La voiture hybride, c’est certain (voir épilogue). Quelques-unes tournent déjà au GNV (en bicarburation avec l’essence), du gaz de ville comprimé. Rendement énergétique ridicule, mais cela fonctionne, sans risque d’explosion. Il y a des prémisses. Rien de concret. Mais pourquoi pas. Le gaz aurait l’avantage énorme de nous permettre de ne rien changer à nos habitudes tout en polluant et émettant moins de dioxyde de carbone. Hybridé avec des moteurs électriques, le bénéfice serait plus grand encore. Cela dit, un bouchon en diesel, à l’éthanol, au GNL ou à l’électron, c’est toujours un bouchon. Le problème de la voiture, c’est la voiture. Pas son moteur. C’est la place qu’elle occupe sur la voirie… et l’argent qu’elle coûte.

 

(fin du chapitre 3 de "La Fin du Tout-voiture", paru chez Actes Sud il y a un an. La première moitié se trouve sur le billet du 25 novembre)


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