L'électromobilité est la capacité ou propriété pour des personnes ou des objets à se déplacer dans un espace, par un moyen de transport utilisant partiellement ou totalement de l'énergie électrique. Elle constitue un sous-ensemble de solutions au besoin de mobilité.
Principes généraux
Domaine d'analyse L'électromobilité s'attache à la mise en œuvre, à l'exploitation à grande échelle et aux conséquences sociétales d'un moyen de transport utilisant l'énergie électrique avec des techniques éprouvées.
(Les sujets de recherche technique et les dernières avancées techniques en matière de nouveaux véhicules électriques, de voitures électriques ou de nouveaux moyens de recharge sont développés dans les articles dédiés.)
Genèse Le véhicule électrique est né en même temps que le véhicule thermique. Le véhicule thermique a envahi le marché du fait de la très grande densité énergétique (environ ) des carburants pétroliers. Cette densité énergétique permet, pour les véhicules thermiques actuels, des autonomies de plus de . Le véhicule électrique revient actuellement dans la course pour plusieurs raisons, principalement la prise en considération des effets des pollutions, la raréfaction des combustibles fossiles, l'amélioration des performances des batteries.
Transports individuel et en commun L'électromobilitéL'électromobilité en quête d’autonomie - Mobilite-durable.org, novembre 2013Électromobilité - Ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie allemand ne pose pas d’a priori sur le type de transport, individuel ou en commun. Si ces catégories étaient historiquement discriminées, elles se mélangent de plus en plus avec des véhicules de transport en commun plus légers pour un transport à la demande et des véhicules individuels en partage ou en covoiturage. Ainsi, de nouveaux moyens de transport électrique semi-individuel comme l'Hyperloop pourront apparaître.
Si les transports en commun ont été les premiers à généraliser l'usage de la propulsion électrique (trains, tramway), avec une forte contrainte de coût d'aménagement des voies de circulation, l'usage d'un véhicule sur chaussée non électrifiée est resté très minoritaire depuis plus d'un siècle, face à l’hégémonie du moteur à explosion.
La situation peut changer du fait de la raréfaction des produits pétroliers, de la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de la volonté industrielle Felix von Pechmann1, Christophe Midler, Rémi Maniak, et Florence Charue-Duboc, « Managing systemic and disruptive innovation: lessons from the Renault Zero Emission Initiative », in Industrial and Corporate Change, 29 avril 2015 de répondre à cette nouvelle demande.
Les trains (génératrices électriques) et les tramways sont des solutions d’électromobilité adaptées au transport public. Ils exigent néanmoins une infrastructure statique très coûteuse (rails, caténaires) et difficilement adaptable, mais sont constamment connectés au réseau électrique, ce qui limite le besoin en batterie.
Les véhicules individuels procurent une totale liberté d'usage (pas de rendez-vous, embarquement/débarquement rapide), mais engendrent leurs propres inconvénients (embouteillage, difficulté de stationnement, coût de construction et d'usage des routes et autoroutes).
Nombre de roues
Les véhicules électriques peuvent comprendre de une à quatre roues. Le vélo électrique est de plus en plus utilisé pour de petites distances ; de nombreuses métropoles voient un développement rapide des autres types de deux-roues motorisés électriques que sont la trottinette, le scooter et la moto électrique...
Caractéristiques communes
Dans l'état actuel des techniques de production et de transport d'énergie, un véhicule électrique composé d'un ou plusieurs moteurs électriques, d'une batterie de stockage de l'électricité, et associé à une infrastructure statique de recharge, constitue un moyen de transport des plus performants et générateur de moins de que les véhicules composés de moteurs thermiques utilisant un carburant carboné (essence, gasoil, gaz...).
Selon les moyens de production de l'électricité utilisés (centrale nucléaire, centrale à gaz ou à charbon, parc solaire, parc éolien, centrale hydraulique), selon le taux de remplissage des véhicules, et selon leur taux d'usage journalier, l'électromobilité respecte ou ne respecte pas les principes fondateurs de l'écomobilité.
Les critères analysés pour souscrire à un moyen de transport de type « électromobilité » sont, entre autres : le coût du transport (public et/ou privé) et de l'infrastructure ; l’efficacité et la densité du transport, avec risque de bouchons ; le confort et la sécurité des passagers ; les contraintes de rendez-vous, de temps d'embarquement et de débarquement ; la vitesse de transport ; les distances parcourues (vitesse, autonomie) ; la résistance aux intempéries et événements météorologiques ; les nuisances sonores et visuelles.
L’électromobilité s'inscrit aujourd'hui dans des projets de mise en œuvre industrielle, pour qu'un effet de masse ait un impact économique et écologique sensible. Elle entend satisfaire au mieux un besoin de liberté dans la mobilité, sans en contester l'usage, même pour des raisons écologiques. Elle ne doit pas être confondue avec l'écomobilité.
Le temps passé en transport est limité par les contraintes d'espace que ce transport impose. Si l'on peut aujourd'hui par exemple regarder un film en se déplaçant (en tant que passager d'un véhicule individuel, d'un transport en commun, ou d'un véhicule autonome), on ne pourra jamais mener à bien toutes ses activités dans l'espace limité du véhicule. Donc, malgré les progrès de la technologie, le besoin de quitter le véhicule restera prégnant.
Dans le domaine des véhicules individuels, passer à l'électromobilité pour une majorité de véhicules apporte plusieurs bénéfices : réduction des émissions de gaz à effet de serre ; réduction du bruit ; amélioration des flux (le couple élevé d'un moteur électrique permet une plus grande réactivité en circulation dense) ; réduction des résistances au roulement, de la taille des véhicules (concept de Key-Car au Japon) ; usure moindre des pièces des véhicules (régénération au freinage, pas d'embrayage, engrenage direct...) ; moindre complexité de conception ; délestage de la production électrique dans les batteries des véhicules.
Les quatre modes de recharge d'un véhicule
Mode-D (drive) Le véhicule est roulant, conducteur et/ou passagers à bord. Ce mode de recharge suppose un transfert d'énergie de l'environnement vers le véhicule en déplacement. Avec les techniques actuelles, soit une faible quantité d'énergie peut être transférée (exemple : panneaux photovoltaïques sur la carrosserie), soit l'infrastructure de transfert est très coûteuse (rail, caténaire). Des projets de recherche sont en cours avec un transfert d'énergie par inductionProjet VEDECOM de recharge par induction en roulant. L'aménagement des routes reste très complexe, il est très coûteux et ne peut pas concerner toutes les routes et tous les chemins existants.
Mode-P (park) Le véhicule est fermé et en stationnement, dans la rue, dans un parking commun ou dans un garage privé, pendant une période de temps où le conducteur ne souhaite pas l'utiliser. C'est le mode de recharge privilégié pour les véhicules électriques, du fait que ceux-ci sont, statistiquement, garés 23 heures sur 24. La recharge en mode-P peut être lente, ce qui endommage peu les batteries et permet une recharge complète. Le réseau électrique existant peut être utilisé sans adaptation et les chargeurs sont d'un investissement relativement faible, si bien que le coût du kWh peut être analogue à celui du kWh en résidentiel.
Ce mode de recharge implique une très forte densité des places de stationnement électrifiées, un processus simple de branchement et de paiement de l'électricité consommée. Par ailleurs, seul ce mode de recharge peut s'accompagner d'une stratégie économique et écologique de délestage électrique de type 'smart charging'..
Ce mode de recharge n'impose pas de recourir à de grandes capacités énergétiques transportées et permet donc d'optimiser le poids et le coût des véhicules (SREV). La problématique de ne transporter que l'énergie réellement utile ne se posait pas pour les véhicules thermiques car le carburant possède une concentration énergétique tellement élevée que l'on peut se permettre de transporter de grands réservoirs pour un coût et surpoids négligeables.
Ce mode de recharge est parfaitement adapté aux besoins de mobilité qui ne dépassent pas l'autonomie du véhicule. Dans ce cas, la charge n'est pas subie, il n'y a pas d'arrêt imposé, pas de détour de trajet. En revanche ce mode de charge n'est pas compatible avec un très long trajet devant être effectué d'une traite.
Le code de la route reconnait ce type d'usage de la chaussée par le terme "stationnement". Une taxe pour stationnement peut alors être exigée.
Mode-S (service) Ce mode est un arrêt temporaire dans une station service dédiée pour le transfert d'énergie au véhicule. Le conducteur et les passagers doivent rester aux abords du véhicule. C'est un arrêt forcé qui s'oppose au besoin même de déplacement et oblige parfois à faire des détours pour trouver une station disponible. Il peut y avoir une file d'attente pour accéder au service. C'est l'unique moyen de faire le plein de produits pétroliers pour les véhicules thermiques avec un temps moyen d’arrêt d'environ .
Pour les véhicules électriques, le temps de recharge peut varier de à selon la puissance du chargeur et selon le véhicule, soit au moins dix fois plus que le temps nécessaire aux véhicules thermiques. Envisager ce type de stations pour un parc devenu électrique imposerait d'installer plus de points de recharge que de pompes à essence, avec malgré cela un risque de files d'attente aux stations de recharge. Un véhicule thermique peut charger l'énergie lui permettant de parcourir en 2 minutes environ dans une station service. Par comparaison, pour un véhicule électrique de même autonomie très performant (consommation de 10 kWh/100 km), il faudrait une puissance de 1,5 MW (la puissance délivrée à plus de 200 logements) pour charger ce véhicule en 2 minutes. Or, en 2016, les plus puissants chargeurs sont de Supercharger Tesla, https://www.teslamotors.com/fr_FR/supercharger. La borne de recharge est nécessairement rapide ou très rapide, ce qui peut endommager les batteries et ne permet pas une recharge complète.
La station service électrique est un lourd investissement (foncier, équipement, maintenance), pouvant occuper une place convoitée pour d'autres utilisations urbaines et demandant un renforcement du réseau électrique, pour enfin une rentabilité qui n'est pas assurée (aucun retour sur investissement prévu).
Ce mode de recharge parie sur une augmentation rapide de l'autonomie des véhicules électriques pour limiter le nombre de points de recharge rapide à installer. Il alimente donc une course à la puissance entre constructeurs de véhicule (LREV) et empêche une chute des prix, et donc une démocratisation de l'électromobilité.
Un véhicule utilisant ce mode de recharge exige une disponibilité très élevée de la pompe. Son conducteur présuppose que la pompe fonctionne et qu'elle est disponible sans attente. La massification du véhicule électrique posera pour cela de plus en plus de problèmes en mode-S.
Le code de la route reconnait ce type d'usage de la chaussée par le terme "arrêt" ou "arrêt minute". Pour une recharge pouvant dépasser la demi-heure, le mode-S pose un problème de principe au code de la route dès l'instant qu'il y a concurrence entre usagers pour occuper la place de recharge et donc une attente potentiellement très longue et des risques de conflit ou d'incivilité.
Mode-E (external)