Comment fonctionnent les véhicules à faible consommation d'énergie

Faible énergie, oui… mais ce n'est pas vraiment ce dont nous parlons. Envie d'en savoir plus? Découvrez ces photos de voitures électriques. MECKY / Choix du photographe / Getty Images

Un véhicule à faible consommation d'énergie est une voiture ou un camion qui consomme moins d'énergie qu'un véhicule à essence classique. Les véhicules à faible consommation d'énergie (ou LEV) prennent le plus souvent la forme d'hybrides essence-électricité ou d'électricité rechargeable, mais il existe quelques alternatives moins courantes.

Les adeptes des LEV comprennent les partisans des technologies propres et des ressources renouvelables, les conducteurs qui sont heureux de dépenser moins à la pompe et l'environnement. Les LEV ont été conçus pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles non renouvelables qui sont transformés pour produire de l'essence. Comme ils consomment beaucoup moins de carburant traditionnel (ou pas du tout), les LEV ne rejettent pas autant de produits chimiques nocifs dans l'air que les voitures à essence ordinaires. Donc, ils sont meilleurs pour une économie d'énergie durable à long terme, et ils sont meilleurs pour l'air que nous respirons.

Nous hésiterions, à ce stade, à qualifier les LEV de tendance, ce qui est une bonne chose. Ils ne sont plus particulièrement nouveaux, même si la technologie continue de s'améliorer pour devenir plus efficace, plus accessible et plus facile à utiliser, et plus comme une voiture normale qu'une personne moyenne voudrait acheter et conduire. Bien que les moteurs à carburant alternatif ne se trouvaient autrefois que dans les voitures compactes aérodynamiques qui étaient souvent ridiculisées comme étant trop maladroites pour gagner un attrait de masse, cette stigmatisation est pour la plupart dépassée. Les acheteurs de camions, de SUV et de voitures de luxe ont tous des options LEV… et la Prius jadis loufoque, désormais un spectacle de tous les jours, brandit toujours ses angles comme un insigne d'honneur.

Nous ne considérons plus les LEV comme des valeurs aberrantes; ils se sont intégrés en douceur dans le flux de trafic. Mais les différences sous-jacentes ne sont toujours pas largement comprises. Ils valent la peine d'être examinés de plus près. Et tout cela soulève la question: les LEV sont-ils la nouvelle norme… et comment cela fonctionnera-t-il?

Contenu

1. Deux fois la puissance, la moitié de la brûlure
2. Two Million and Counting: Les hybrides sont-ils la nouvelle norme?
3. Plug-ins précieux
4. L'électricité fournira-t-elle jamais la charge appropriée?
5. Et quand les hybrides et les électriques ne sont pas assez énervés…
6. Note de l'auteur

Les responsables de la ville ont annoncé en février 2012 que 92% de la flotte de taxis de San Francisco était composée de véhicules hybrides ou CNG, faisant de San Francisco la ville la plus verte du pays. Justin Sullivan / Getty Images

Les hybrides, l'un des LEV les plus anciens et les plus conviviaux, sont généralement des configurations essence-électricité. En général, un moteur à essence alimente la voiture et un moteur électrique entre en action pour aider en cas d'accélération ou de forte charge. Chaque fabricant a bricolé les ratios exacts de l'essence et de l'énergie électrique en fonction de son marché cible, certains se reposant davantage sur l'énergie électrique, tandis que d'autres se tournent vers l'essence. Pour la plupart, cependant, ils fonctionnent à peu près de la même manière. Cet arrangement réduit considérablement la quantité de carburant brûlée, car les voitures peuvent faire le travail avec des moteurs beaucoup plus petits. Certains modèles hybrides utilisent même le moteur électrique pour toutes les conduites à basse vitesse ou à faible charge.

Les hybrides ont une foule d'autres caractéristiques qui contribuent à leur réputation d'efficacité énergétique. Le freinage régénératif a été parmi les plus innovantes des premières caractéristiques hybrides et est toujours utilisé. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de frein, le moteur électrique agit comme un frein, envoyant un signal à travers la transmission pour dire aux roues de ralentir. Cependant, les roues contiennent encore de l'énergie, donc au lieu de perdre cette énergie (comme ce serait le cas lors d'un freinage mécanique régulier), elle est repoussée à travers la transmission vers le moteur, où elle est stockée jusqu'à ce que la voiture en ait à nouveau besoin pour l'accélération. De nombreux hybrides réduisent ou éliminent également le gaspillage de carburant au ralenti en coupant le moteur lorsque la voiture s'arrête et en le rallumant lorsque le conducteur frappe l'accélérateur..

La Honda Insight et la Toyota Prius, toutes deux lancées en 2000, ont été les premiers hybrides grand public disponibles aux États-Unis. Ils ont été adoptés par un segment restreint mais enthousiaste d'acheteurs de voitures, tant pour leur conception aérodynamique peu orthodoxe que pour leur réputation écologique. La plupart des consommateurs, cependant, étaient hésitants ... éteints par les berlines angulaires inclinées, le coût d'entrée initial et le sentiment suffisant de supériorité qui semblait envelopper les hybrides comme un nuage. Maintenant, ils sont disponibles chez pratiquement tous les fabricants sous presque toutes les formes. Alors, comment les hybrides ont-ils finalement réussi à charmer les masses?

Le consommateur moyen, confronté à la tâche d'acheter une nouvelle voiture ou SUV, n'a aucune raison pratique convaincante de ne pas envisager une option hybride. Le prix initial est le seul obstacle à l'entrée, et les constructeurs automobiles ont réussi à réduire cette différence de sorte qu'elle soit pratiquement négligeable sur un nouvel achat.

En supposant, bien sûr, toutes choses étant égales par ailleurs (ce qu'elles ne sont jamais vraiment). Les achats de voitures peuvent être aussi émotionnels que logiques, et il est compréhensible si quelqu'un est mort sur un modèle ou une finition qui ne vient pas dans un hybride ... ou si le grognement d'un V8 est tout simplement trop mauvais pour l'ignorer.

Mais pour la personne moyenne, ces choses n'ont pas d'importance, et un hybride répondra parfaitement à leurs besoins. C'est en soi une réalisation de l'industrie automobile. Quelques minutes de navigation en fournissent une illustration convaincante. Par exemple, Toyota, l'un des premiers leaders dans la promotion des hybrides grand public, a six modèles hybrides disponibles à partir de l'été 2012 - morts même avec la gamme de voitures et de fourgonnettes.

Deux millions d'hybrides ont été vendus depuis 2012, les ventes atteignant un sommet juste avant la récession et restant assez stables pendant le déclin [source: Essex et Hollande]. Ainsi, même si un hybride n'est peut-être pas le choix par défaut pour la plupart des acheteurs de voitures, ils continuent de gagner de nouveaux convertis..

Les véhicules électriques (nous les appellerons EV) sont dans leur phase d'adolescence, du moins par rapport aux hybrides. Les voitures électriques fonctionnent avec des moteurs électriques alimentés par des batteries. Lorsque la batterie est déchargée, elle peut être rechargée sur une station de charge publique ou via un adaptateur spécial qui fonctionne sur le courant domestique. Bien que les batteries EV se soient considérablement améliorées, elles restent un maillon faible dans l'économie de la possession d'un EV. Le coût de remplacement et l'impact de l'élimination peuvent amener certaines personnes à se tordre les mains avec anxiété. Et aux débuts des voitures électriques, les critiques ont souligné que les conducteurs devaient faire particulièrement attention à ne pas s'éloigner trop d'un point de charge. L'autonomie de la batterie a augmenté et l'infrastructure électrique s'est améliorée, mais la nécessité de se recharger après chaque trajet peut toujours être un inconvénient.

Un thème clé des VE est la durabilité. Par exemple, les constructeurs automobiles recherchent des alternatives aux moteurs électriques traditionnels à aimant permanent de haute puissance qui reposent sur des métaux des terres rares. Ils recherchent également des moyens plus efficaces pour alimenter les voitures - même si elles sont propres, l'électricité qu'elles utilisent peut provenir de sources sales (comme les centrales au charbon ou les combustibles fossiles)..

Les premières tentatives pour intégrer des panneaux solaires directement dans les voitures n'ont pas fonctionné, mais une entreprise du New Jersey a dévoilé une station de recharge pour véhicules électriques qui utilise l'énergie solaire pour alimenter les batteries des voitures. Ces SunStations sont beaucoup plus polyvalentes que l'infrastructure EV existante, car elles n'ont pas nécessairement à puiser dans le réseau électrique..

Il existe des propositions qui pourraient rendre les véhicules électriques encore plus efficaces, tout en augmentant la rentabilité pour leurs propriétaires. Une équipe de chercheurs de l'Université du Delaware suggère que les véhicules électriques pourraient principalement se mettre sous tension pendant les heures creuses, lorsque l'électricité est moins chère. Ensuite, si une voiture est garée et branchée sur son chargeur en cas de pointe inattendue de la demande de puissance, les voitures pourraient être exploitées pour réinjecter l'énergie stockée dans le réseau, et la société de services publics enverra un chèque de remise ou des crédits d'électricité au propriétaire.

Sur la liste des meilleurs rendements d'efficacité de l'EPA, les deux derniers sont évalués à une ville / autoroute combinée de 50 miles par gallon (21,3 kilomètres par litre) (les deux membres de la gamme Toyota Prius, l'un devançant l'autre en fonction du kilométrage en ville légèrement plus élevé. ). Le véhicule le plus efficace de la liste (et donc le véhicule le plus efficace disponible) est le Mitsubishi i-MiEV électrique, qui atteint l'équivalent de 112 miles par gallon (47,6 kilomètres par litre)..

Ne présumez pas que les constructeurs automobiles font ces investissements par bonté de cœur. Selon la loi, ils sont tenus de respecter des normes d'émissions, qui sont généralement appliquées par des moyennes. Par exemple, BMW peut compenser le kilométrage inefficace de ses voitures de performance en produisant des hybrides et des électriques haut de gamme qui plairont au public cible de BMW. Des matériaux tels que la fibre de carbone et d'autres composites solides mais légers améliorent l'efficacité et aident à justifier un prix élevé, ce qui renforce la réputation de la marque dans la rue.

Un autre exemple de luxe, la Tesla Roadster (qui est essentiellement une transmission électrique fourrée dans une carrosserie Lotus Elise) serait une petite voiture puissante selon la plupart des normes, et est très impressionnante pour un EV. Son moteur électrique produit 288 chevaux et transmet 88% de la puissance de la batterie aux roues [source: The Economist]. (La voiture moyenne atteint une efficacité de transmission d'environ 30 à 40%.) Une voiture de sport électrique comme celle-ci pourrait être une voiture de crise à mi-vie pour les riches, mais elle montre toujours ce qui est possible..

Les véhicules électriques ne seront acceptés par le grand public que si les acheteurs de voitures sont à l'aise avec leurs bizarreries - les caractéristiques et les caractéristiques qui les font paraître incommodes. Les constructeurs automobiles et les spécialistes du marketing ont travaillé dur pour que certains inconvénients perçus semblent être des avantages (par exemple, vous devrez brancher votre véhicule électrique pour recharger pendant que vous faites vos courses ... mais vous pourriez obtenir une place de parking prioritaire à la station de charge- épicerie sympathique). Trouver une terminologie est un défi avec un objectif similaire. Donc, pour mettre les véhicules électriques dans un contexte que les acheteurs de voitures comprendront, ils sont évalués en miles par gallon pour permettre des comparaisons avec les véhicules à essence. Bien sûr, il n'y a pas de gallons dans la batterie d'un VE, donc la norme est que 33,7 kilowattheures équivaut à un gallon d'essence (les deux produisent la même quantité d'énergie).

Jusqu'à présent, cependant, les ventes de véhicules électriques sont décevantes pour certains, mais inspirantes pour d'autres. La Nissan Leaf et la Chevy Volt, les deux premières options des États-Unis, ont vendu un total de 17 345 en 2011. Ces ventes sont en deçà des attentes de Nissan et de GM, mais représentent plus du double des ventes totales combinées de la première année des hybrides Honda Insight et Toyota Prius. de 9350 - et regardez le chemin parcouru depuis l'an 2000 [source: Szczesny].

Ils souffrent toujours de douleurs de croissance - jusqu'à présent en 2012, Chevy a rappelé Volts pour étudier les incendies de batterie réels, et peu de temps après le lancement, Fisker a rappelé tous leurs Karmas pour évaluer le risque d'incendies potentiels. De tels problèmes, cependant, sont caractéristiques de tous les véhicules - toute voiture peut rencontrer des problèmes mécaniques.

Il existe des preuves qui suggèrent que les véhicules électriques répondent aux attentes de leurs propriétaires ... mais ce n'est pas tout à fait simple. Une étude sur les prises électriques en Californie montre que les voitures parcourent en moyenne 41,8 kilomètres par jour, ce qui est considérablement moins que ce que les Américains pensent conduire. Voici la capture (ou, au moins, l'une des captures): ces voitures ont tendance à appartenir à des personnes à revenus disproportionnellement élevés, comme six chiffres et plus. Cela pourrait ne pas être considéré comme très riche, mais cela signifie que les conducteurs de véhicules électriques californiens ne représentent pas exactement la population générale. De toute façon, ils ont tendance à posséder des voitures électriques et peuvent le faire sans trop de crampes sur le style de vie.

À la mi-2012, les ventes de véhicules électriques étaient en avance sur le rythme de 2011, avec plus de modèles rejoignant la Leaf et la Volt. Les analystes du secteur prévoient une hausse qui imitera probablement l'ascension des hybrides essence-électrique depuis une décennie, même si l'amélioration continue des véhicules à essence traditionnels ralentit la croissance..

Un concept-car Honda FCX est présenté au 100e Salon de l'auto de Los Angeles le 30 novembre 2006 à Los Angeles, Californie David McNew / Getty Images

… Il y a toujours une alternative qui scintille à l'horizon. Comme l'eau. Ou champs de maïs.

Deux technologies qui se sont révélées très prometteuses au début étaient basées sur le principe des biocarburants: l'hydrogène et l'éthanol. Et bien que de nombreuses recherches soient encore en cours pour développer des méthodes efficaces et rentables de récupération de cette énergie et déterminer la durabilité à long terme, les premières tentatives de commercialisation de masse de ces sources de carburant ont été en deçà de leur potentiel..

Les voitures à hydrogène fonctionnent avec une pile à combustible qui fonctionne comme une batterie dans la façon dont elle stocke et fournit de l'énergie - la différence est qu'une pile à combustible s'épuise et doit être rechargée. La pile à combustible fonctionne en divisant l'hydrogène en ses éléments de base - un électron et un proton. Les électrons se réunissent pour former de l'électricité pour alimenter la voiture, ce qui laisse de l'hydrogène ionisé. Un rendez-vous rapide avec un peu d'oxygène en descendant le tuyau d'échappement, et c'est tout - les émissions de cette voiture sont constituées d'eau.

L'hydrogène est l'élément naturel le plus abondant de la planète, mais cela ne veut pas dire qu'il est facile de l'exploiter comme carburant. L'hydrogène peut être produit à partir d'eau et de gaz naturel, mais les processus sont pénibles. C'est aux scientifiques de trouver comment le rendre moins pénible - plus efficace et moins coûteux - que de produire de l'essence à base de pétrole à partir de combustibles fossiles. Il y a aussi la question épineuse de la récolte massive d'hydrogène d'une manière respectueuse de l'environnement. L'hydrogène est également inflammable, ce qui le rend difficile à stocker et à transporter, en particulier sous forme gazeuse.

Malgré tout cela, il existe quelques voitures à hydrogène sur le marché, mais le marché lui-même est assez limité. Plus précisément, les résidents de Californie peuvent, pour une somme mensuelle élevée, louer une voiture à hydrogène (la Honda FCX Clarity est la plus importante, avec une certaine concurrence de Mercedes) - le coût comprend l'entretien, l'assurance et l'hydrogène. Toyota et Hyundai espèrent commencer à vendre des voitures à hydrogène en 2015 (le prix de vente cible de Toyota est d'environ 50000 $), même si l'infrastructure rendra toujours la propriété un problème pour la plupart des Américains. GM et Toyota disent qu'ils peuvent construire les voitures pour 10 pour cent de ce qu'ils faisaient auparavant (bien que le coût de fabrication soit toujours bas à six chiffres chacun) [source: Valdes-Dapena]. Mais ne soyez pas trop excité. Ils ne seront pas disponibles à l'achat, en Californie ou ailleurs, tant que des progrès considérables n'auront pas été réalisés en termes de prix abordable (les fabricants doivent démontrer qu'ils peuvent construire des voitures à hydrogène à un coût qui signifie qu'elles seront à un prix abordable pour un segment plus important. de la population) et des infrastructures (l'hydrogène est raisonnablement disponible).

Bien que l'hydrogène ne soit pas un biocarburant à proprement parler, des chercheurs britanniques ont récemment découvert un moyen de produire du biohydrogène propre à partir de déchets alimentaires, sans émissions. Ce procédé pourrait même être utilisé pour fabriquer de l'hydrogène à partir des sous-produits de la production d'éthanol [source: Hill].

Bien sûr, cela nous conduit à l'éthanol, l'autre biocarburant majeur à potentiel, qui a également subi des revers considérables. Le E85, un tel exemple, est un carburant qui est un mélange de 85 pour cent d'éthanol (un carburant à base de maïs) et de 15 pour cent d'essence. (En revanche, l'essence ordinaire contient environ 10% d'éthanol.) En diluant l'essence, moins de combustibles fossiles sont utilisés et la voiture crache une plus petite concentration d'hydrocarbures nocifs à l'origine du smog. Certains experts de l'industrie espéraient que l'E85 aiderait à résoudre nos problèmes énergétiques, mais toute l'entreprise était un gâchis dès le début..

General Motors a investi massivement dans le développement et la commercialisation de véhicules polycarburants compatibles E85 qui pourraient fonctionner à la fois au biocarburant et à l'essence (les sceptiques disent que c'était pour aider à atteindre les moyennes des normes fédérales de carburant dans toute la gamme de GM). Pendant ce temps, les subventions gouvernementales ont encouragé les agriculteurs à cultiver du maïs pour la production d'éthanol plutôt que pour la nourriture. Les prix sont restés inférieurs à ceux de l'essence ordinaire grâce à des crédits d'impôt fédéraux de 38 cents le gallon. Malgré ces efforts, le petit pourcentage de personnes qui avaient fait le saut en achetant un nouveau véhicule E85 avait du mal à trouver le carburant - les stations-service qui vendaient du E85 étaient difficiles à trouver et situées uniquement dans certaines régions (une estimation 2% des stations-service). L'expiration de ces subventions pour le maïs signifie qu'il y a beaucoup moins d'incitation à fabriquer du E85, et les crédits d'impôt qui ont expiré au début de 2012 signifient que les prix sont considérablement plus élevés. Les prix sont particulièrement volatils pour E85 car le marché dépend à la fois des prix du carburant et des prix du maïs.

Si l'hydrogène et les biocarburants peuvent surmonter leur réputation ternie, ils peuvent encore jouer un rôle dans l'avenir des LEV. Il est optimiste de penser que nous pouvons alimenter nos voitures avec des ressources renouvelables, mais au moins nous savons que ce n'est pas vraiment impossible.

Il est difficile de déduire si la crédibilité des prises électriques est améliorée ou diminuée par la bourgeoisie californienne. Selon CleanTechnica, la moitié de tous les véhicules électriques en Californie appartiennent à des ménages dont le revenu dépasse 150 000 USD [source: Shahan].

Certes, cela ne va pas loin en Californie… alors j'entends. (Mais cela ne me dérangerait certainement pas de changer de lieu et de style de vie.)

La statistique n'est vraiment pas une surprise. Il est logique que la situation plutôt unique de la Californie ait été étudiée pour cet article, car l'État a tellement investi dans la technologie et l'infrastructure pour soutenir les véhicules électriques. En effet, les Californiens adoptent de manière stéréotypée les nouvelles innovations technologiques et ils sont stéréotypés intéressés par des activités respectueuses de l'environnement. De plus, la Californie doit pousser ces initiatives. C'est énorme, les gens conduisent beaucoup, et dans certaines parties de l'État (ici vous regarde, L.A.) l'air est sale.

Il semble un peu hypocrite, cependant, que ces ménages à six chiffres n'utilisent probablement pas un véhicule électrique comme leur seule voiture (sur la base des insinuations faites par l'article source susmentionné ... et soutenues par ma compréhension peut-être limitée de la nature humaine). Il est préférable, bien sûr, d'utiliser un véhicule électrique pour un voyage dans les limites de la portée, mais quand tous ces kilomètres de bonne humeur sont compensés par des manèges dans le mobile de la crise de la quarantaine, à quoi ça sert? (À moins, bien sûr, que nous parlions d'une Tesla.)

Peut-être que la déconnexion est le résultat de la pensée que l'évitement du consumérisme devrait être un effet secondaire naturel de l'éco-convivialité… mais les traits non plus associés à l'industrie automobile ne le sont pas non plus. À mesure que les véhicules électriques se propagent vers l'est, nous verrons probablement un changement dans leur rôle.

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Sources

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