Dans la perspective voulue par le gouvernement de commercialiser d’ici à 10 ans, un véhicule consommant 2 litres aux 100 km, IFP Energies nouvelles (IFPEN) admet qu’il faudra innover tant en termes de motorisations performantes, que d’électrification du véhicule, de diversification des vecteurs énergétiques, ou de réduction de la masse du véhicule.
Groupe motopropulseur (GMP)
En 5 ans, la consommation moyenne des véhicules commercialisés en Europe a été réduite d’environ 10 à 15 %. Ce résultat est le fruit de nombreuses améliorations apportées aux technologies des systèmes de propulsion : réduction de la cylindrée (downsizing) associée à la suralimentation, optimisation de la gestion thermique du moteur (thermo-management), généralisation progressive des systèmes micro-hybride (Stop&Start), etc.
Selon IFPEN, un gain de l’ordre de 40 à 50 % sur la consommation du véhicule est encore accessible. Dans cet objectif, IFPEN conduit des travaux de recherche visant, à la fois à poursuivre l’optimisation énergétique des motorisations Diesel et essence, tout en intégrant progressivement les technologies d’électrification du véhicule, et en développant des motorisations dédiées à des carburants bas carbone (biocarburants, gaz naturel, etc.).
Les programmes engagés à IFPEN sont ainsi orientés vers l’optimisation poussée des technologies (suralimentation, combustion essence diluée, etc.) et du contrôle électronique du GMP, notamment en phases de fonctionnement transitoire.
Dans le domaine de l’électrification, IFPEN travaille à la définition et la mise en œuvre d’architectures électriques en meilleure adéquation avec chaque type d’utilisation, au contrôle optimal des composants (électronique de puissance, moteur électrique et système de stockage) et à la supervision énergétique du système véhicule. IFPEN développe également les technologies de réduction des pertes mécaniques et thermiques, au travers notamment de la récupération de l’énergie perdue à l’échappement (cycle Rankine, turbocompound).
Enfin, IFPEN travaille à l’amélioration de la consommation d’usage via le développement d’outils d’aide à la conduite et d’exploitation de flottes, qui intègrent la dimension énergétique grâce aux technologies de communication et d’information.
Allègement de la masse du véhicule
Pour IFPEN, les innovations apportées au GMP ne suffiront pas à atteindre la cible de 2 litres/100km. Des progrès très significatifs devront être aussi réalisés au niveau des caractéristiques du véhicule, et en particulier de sa masse. En effet, en dehors du système de propulsion, la masse du véhicule est un paramètre d’ordre un vis-à-vis de la consommation : "sur un véhicule traditionnel, une réduction de la masse de 100 kg entraîne une réduction de l’ordre de 5g CO2/km !"
Malgré une évolution des ventes vers des voitures de plus faible taille et les efforts des constructeurs, la masse des véhicules a beaucoup augmenté ces dernières décennies. Pour parvenir à une consommation de 2 litres aux 100, il semble nécessaire de revenir, pour des véhicules de moyenne gamme, à des niveaux de l’ordre de 700 – 800 kg, tout en préservant la sécurité des véhicules et le confort auxquels les utilisateurs sont habitués : "ESP, ABS, régulateur de vitesse, conduite assistée, climatisation, etc."
Aérodynamique et frottements
De surcroît, cette démarche devra être accompagnée d’efforts au niveau de la trainée aérodynamique et des frottements (par exemple, pneumatiques à faible largeur) qui impactent également la consommation. Une limitation sensible des performances (accélération et vitesse maximale) permettrait également d’améliorer le rendement énergétique.
Vouloir mettre sur le marché, dans des conditions économiquement acceptables, un véhicule à très faible consommation d’ici à 10 ans est donc un objectif ambitieux mais réalisable, qui nécessite la conjugaison des efforts des différents acteurs de la filière automobile, a estimé pour conclure l’IFPEN.
Au passage pour la piste du cycle Rankine avec mini turbine ORC, des brevets ont été déposés il y a près de 10 ans par BMW dans ce domaine. Mais bon, l’imagination gouverne le monde comme disait Napoleon. J’ai bien peur que la première recherche soit d’abord une remise en question dans l’approche même des problèmes. Ce qui veut dire que les ruptures technologiques ne faisant pas bon ménage avec l’amortissement des frais de déveoppement dans la grande industrie, il est sûrement possible d’imaginer qu’on puisse utiliser les bonnes idées des autres. Exemple Steve Jobs avec les écrans tactiles et interfaces adhoc développés à l’INRIA au début des années 2000.
WV a présenté une voiture qui fait 1 litre aux cents l’année dernière au forum international des énergies renouvelables dans les Emirats Arabes Unis. Il aurait été sympa de le mentionner dans cet article. Si vous êtes industriels et que le stockage de chaleur vous intéresse, on peu peut-être travailler dessus ensemble? L.Traonvouez, INSULA France (44), visisble sur Linkedin
Vue qu’il est propre aux français de raler, critiquer, je dirais qu’en france on est pas mal à la rammasse. On parle de 2 L au 100 km comme si c’était quelque chose de très abstrait, demandant d’immense investissement dans la recherche et pour dans longtemps. C’est probablement vrai en France, ou si c’est pas compliqué c’est pas bon… Cependant, les allemands vont commercialiser la Volkswagen XL1 au second semestre 2013, un magnifique coupé ne consommant que 1L/100km. Voiture simple possédant un CX de 0,18, ne pesant que 770kg. Après la motorisation performante c’est sur que ça aide, mais avec une voiture lègere et un coeficient de friction faible vous avez fait une bonne partie du travail déjà effectué. cf
LA SOLUTION existe déjà, enfin presque… La VOLT/AMPERA est, de mon avis, la solution d’avenir mais nécessite quelques améliorations : – Une autonomie en “full élec” de plus de 50 km et la possibilité de recharger la batterie sur une prise 220 V : ce qui couvre la majorité des déplacements quotidiens réalisés, – Un moteur thermique qui n’entraine plus les roues mais recharge “simplement” les batteries : il faut remplacer le moteur essence existant très consommateur (8 l/100) par un diesel optimisé et on sera au 2 l/100 espérés !!! Il faut oublier le trip second véhicule full élec, faire un véhicule familial et polyvalent est, à mon avis plus pérenne…
Dans le même ordre d’idées, un prolongateur d’autonomie 2 temps injection directe boosté au gaz sous pression (la pression est exploitée aussi). L’avantage est que ce type de moteur est déjà largement utilisé en marine, permet un gain de 40% et une diminution du poids qui compense le surpoids de la réserve de gaz. Pourquoi chercher des cycles et des transmissions toujours plus complexes quand il ne s’agit que de produire du courant ? Le deux temps est bien plus simple et moins cher que le 4 temps, l’injection et le gaz résolvent les problèmes de pollution. Les plages régimes restreintes ceux du ralenti et des.. plages de couples moins larges que pour un 4 temps. Le refroidissement est assisté bien sûr comme pour les CPU ou tous les bijoux techniques récents Dans tous les cas, le prolongateur d’autonomie a un cahier des charges très différent du moteur relié aux roues. A ce titre le modèle Chevrolet Volt a un avenir plus prometteur que Toyota à long terme. Par contre Toyota a un avantage business en proposant des autos actuelles et agréables à conduire
Le système hybride de la Chevrolet GM a été realisé sous licence Toyota. A qualité egale il n’y a aucune raison technique pour que l’une ou l’autre hybride rechargeable ait un meilleur rendement Le moteur thermique plafonne aucune innovation, esszntielle n’est a attendre sauf si un physicien genial arrive a assasiner Carnot. La somme de beaucoup de petis details apporteront de petites ameliorations mais pas d’innovation. Les solutions electriques sont pleine d’avenir avec des rendements moteur et convertisseurs tout a fait remarquables et la reversibilité (reversibilité qui compte tenu de l’excellent rendement mnimise sans le supprimmer l’effet du poids en ville) la grande inconnue reste le stockage de l”energie electrique il y là un challenge pour les creatifs ; trouver une meilleure solution de stockage , aujourd’hui rien en vue (l’hydrogène est condamné par le rendement) mais demain la route est ouverte Quel que soit la solution on point essentiel est de limiter la vitesse sur la route. Les conducteurs toujours pressés dans ce monde du “toujours plus “sauront-ils l’accepter ?
En fait, le principal potentiel de progrès est probablement dans la petite phrase glissée vers la fin: ” Une limitation sensible des performances (accélération et vitesse maximale) permettrait également d’améliorer le rendement énergétique”, plus la limitation de masse évoquée plus haut. En gros, une deuche XXI eme siècle.
Décidément VW est à la pointe puisque l’entreprise vendait il y a plus de dix ans la lupo qui consommait 3 litres aux cent, au prix de quelques renoncements, soit (pas de clim, vitres manuelles..). Franchement, un petite berline sobre et pas trop lourde à 2 L/100, ça doit être facile à produire, reste que les gens qui se transforment souvent en gros beauf quand ils deviennent conducteur (c est curieux ce phénomène, me suis même surpris moi même) ne sont sans sans dote pas encore prêts à l’acheter..
Chevrolet vs Toyota Rien ne saurait être plus différent que ces deux concepts. Dire que la Chevy Volt ou l’Opel Ampera est basé sur le modèle Toyota est la contre vérité la plus criante qui soit. Le concept GM repose sur une voiture electrique avec un prolongateur d’autonomie. Il n’y a aucune transmission mécanique entre le moteur thermique et les roues. La concept Toyota est toalement fondé sur une transmission planétaire très particulière, 2 moteurs electriques et un moteur à cycle Atkinson : voir wiki pour les détails Ces deux concepts sont aussi novateurs l’un que l’autre et très difficiles à départager mais c’est une hérésie que de dire que l’un a acheté la licence de l’autre. On peut mal connaitre ces deux véhicules ou au contraire les décrire en analysant leurs différences (google est un ami) mais ô combien abominable est l’allégation qui dit qu’ils sont basés sur la même techno.. Ce que je reproche à Toyota c’est sa non-simplicité, impossible à reproduire et utilisant des composants jamais construits sur une auto auparavant. GM en revanche a une approche modulaire et surtout un prolongateur d’autonomie qui autorise des motorisations très diverses alors que Toyota apporte le mordant de l’accélération chimique au prix cependant de toute la rusticité qu’on aime trouver dans une voiture , surtout quand elle tombe en panne. Mais comme vous le savez peut être , les Toyota’s ne tombent jamais en panne ! Cette affirmation se traduit en chiffres par des taux de retour atelier 30% inférieurs à ceux des constructeurs occidentaux.. Je peux confirmer (j’ai 2 Toyota’s) Pourtant, au delà de la merveille technologique de leur système hybride , je suis plus attiré par les prolongateurs d’autonomie qui pourraient peut-être aussi sauver nos constructeurs domestiques bien peu visionnaires puisqu’ils n’en proposent pas et préfèrent vendre des voitures plus chères, avec 150km d’autonomie et plusieurs heures pour faire le plein. Qui sauvera donc nos constructeurs à la peine ? De leur propre stupidité , personne , mais de la faiblesse de leur offre , GM peut-être…
Ben, j’ai l’impression d’être d’accord avec Lionel. Pour ce que je connais de la Toyota (si on parle de la Prius), je crois que c’est un système assez génial mais complexe d’équilibre entre le moteur thermique, l’alternateur et le moteur électrique. Essayez de voir un éclaté du système dans un salon. La Chevrolet ou son clone Opel fonctionne de façon très différente puisque le moteur thermique ne sert que de groupe électrogène.
Oui, un prototype VW existe, qui est annoncé plutôt à 1,5 l aux 100, ce qui est de toutes façons remarquable. Combien coûterait et consommerait en conditions réelles annuelles le modèle de série qui serait issu de ce proto ? Est-il prévu pour 4 personnes et leurs bagages ? GM Volt/Ampera : rectificatif, le motheur thermique y est essentiellement un prolongateur d’autonomie, mais dans certaines phases entraine également les roues. D’où une complexité qui vaut presque celle des Toyota, bien que l’approche de base soit différente. C’est d’ailleurs l’explication principale du retard de mise sur le marché de ces modèles par rapport au calendrier initial. Moi qui ne suis pas mecano, l’idée de prolongateur électrique me semble à priori lameilleurs, mais sans doute suis-je naïf ? Je suis intimement persuadé qu’on a encore de grandes marges de progression pour mettre au point un “générateur” fonctionnant aux hydrocarbures ou aux “bio” carburants, vraiment optimisé pour la production d’électricité. Peut être que la thermoélectricité est (sera) un moyen de “récupérer” la chaleur inévitablement produite par une tel moteur, en produiant de l’électricité “gratuite et supplémentaire” ? Quant à l’H2, sur le papier il a presque toutes les qualités, les PAC font des progrès depuis…50 ans, sauf que rien n’est vraiment réglé au niveau de la production, du stockage et de la distribution, rien que cela, sans compter que le résidu de la combustion est “l’inoffensive” vapeur d’eau, par ailleurs principal gaz à effet de serre, et de loin…
pétrole = dollars = rente pour les états..la France à elle seule c’est 30 milliards d’euros, on est pas prêt de pouvoir les acheter.