Les propulsions alternatives sur le banc d’essai

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Les propulsions alternatives sur le banc d’essai

La consommation de carburant des voitures particulières est généralement beaucoup plus élevée que celle indiquée dans les spécifications du constructeur. Cela s’applique également aux propulsions électriques et autres entraînements alternatifs, tel que le montre une étude de l’EPF de Zurich et de l’Empa. Les résultats aident à créer des scénarios réalistes de consommation et d’émissions.

Texte: Dr Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN)

Toute personne qui achète une nouvelle voiture découvrira rapidement que la consommation réelle de carburant est nettement supérieure aux données mentionnées par le constructeur. Les constructeurs basent leurs données sur des valeurs de laboratoire où la consommation est déterminée à l’aide de tests standardisés sur banc d’essai qui ne reflètent pas adéquatement l’utilisation réelle des véhicules. Le cycle de test utilisé précédemment a sous-estimé la consommation de 40% en moyenne. Avec le cycle de test, qui est appliqué à partir de 2020, l’écart devrait se réduire, mais pour les moteurs à essence et diesel, il sera encore de l’ordre de 20 à 30 %. Ces écarts sont déplaisants pour les conducteurs et les conductrices. Ils menacent également de saper les mesures politiques, par exemple en matière de politique climatique. Les seuils de consommation sont actuellement basés sur ces valeurs standard. S’ils sont systématiquement trop bas, les consignes politiques n’ont pas l’effet souhaité.

Cinq systèmes de propulsion à l’étude Une équipe de chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) et de l’institut fédéral de contrôle des matériaux et de recherche Empa à Dübendorf a examiné cinq systèmes de propulsion qui constituent actuellement la base des espoirs pour un système de transport plus respectueux du climat. Soutenue par l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), l’étude a examiné une flotte de cinq véhicules tests: un véhicule électrique (VW e-Golf), un hybride rechargeable (Audi A3 e-tron), un hybride complet (VW Jetta), un véhicule à gaz (Audi A3 g-tron) et un véhicule à pile à combustible (Hyundai

700

600

500

Véhicule hybride rechargeable à pile à combustible Véhicule hybride rechargeable au gaz

400

300

200

Véhicule purement électrique Véhicule hybride à propulsion à gaz

100

0

Hybride rechargeable au gaz

10 100 200 300 400 500 600 700 800

Teneur en CO2 de l’électricité (gCO2/kWh)

 En fonction des kilomètres parcourus par jour, les émissions de CO2 varient. ix35 Fuel Cell). La consommation de carburant des cinq véhicules a été mesurée sur un banc d’essai à rouleaux (13 cycles de conduite prédéfinis au total). Ils ont également été envoyés à l’Empa pour des essais sur le terrain entre le début 2016 et l’automne 2018.

«Une flotte entièrement électrifiée s’avère une stratégie de décarbonation efficace et solide.»

Dr Lukas Küng

Les véhicules ont parcouru un total de 115 000 kilomètres lors de 3000 déplacements, enregistrant ainsi un certain nombre de données de consommation.

Consommation de 20 à 30 % plus élevée que selon les données du constructeur L’évaluation de ces données a montré que même avec ces propulsions alternatives, la consommation réelle est de 20 à 30 % supérieure aux chiffres données par le constructeur. Et le coauteur Lukas Küng de résumer un des principaux résultats de l’étude: «En d’autres termes, dans la même mesure que pour les voitures à essence et diesel.» L’importance de cet écart dépend de la situation individuelle. Lukas Küng et ses collègues chercheurs ont pu montrer que les différences entre la consommation réelle et les

données des constructeurs s’expliquent principalement par quatre facteurs spécifiques à l’utilisateur: vitesse moyenne (trafic urbain vs autoroute), comportement d’accélération (style de conduite «ecodrive» vs «dynamique»), topographie (pays plat vs zone montagneuse) et température extérieure (déterminante pour la consommation des auxiliaires tels que le chauffage/la climatisation).

Modèle du parc automobile suisse Dans leur étude, les chercheurs de l’EPFZ et de l’Empa n’avaient pas pour but de déterminer la consommation de carburant d’un seul conducteur de manière aussi précise que possible. Leur objectif était plutôt de développer un modèle basé sur ces résultats qui permettrait d’estimer de manière fiable la consommation d’énergie du parc national de véhicules de tourisme. Celui-ci montre

comment la consommation et les émissions de CO2 du parc automobile suisse varient en fonction des systèmes de propulsion utilisés. Un constat important: «En Suisse, une

Réduction des émissions de CO2

L’électrification du parc de véhicules de tourisme permet de réduire le taux de CO2 – à condition que les véhicules soient chargés avec de l’électricité «propre». Les scientifiques du modèle du secteur suisse de la mobilité destiné à évaluer les mesures de durabilité (ESMOBIL-RED) ont calculé quels véhicules émettaient le moins d’émissions de CO2 en fonction d’une teneur en CO2 spécifique du courant (voir graphique à gauche). L’électricité qui provient aujourd’hui des prises de courant suisses est relativement pauvre en CO2.

• Les véhicules purement électriques sont ceux qui consomment le moins de CO2 sur des distances moyennes quotidiennes (50 à 350 kilomètres).

• Pour les distances quotidiennes plus longues – parce que les voitures purement électriques n’ont pas encore l’autonomie requise – il convient d’utiliser des hybrides rechargeables qui transforment l’hydrogène en électricité via les piles à combustible.

 L’Audi A3 Sportback g-tron au gaz naturel sur le banc d’essai à rouleaux de l’Empa à Dübendorf. C’est ici que s’effectue l’étalonnage pour une mesure des gaz d’échappement dans la circulation routière réelle. Un système portable de mesure des émissions (PEMS) est monté à l’arrière du véhicule. (Photo: Empa)

flotte entièrement électrifiée s’est avérée

être une stratégie de décarbonation efficace et solide», écrivent les scientifiques dans le rapport final.

• Toute personne parcourant moins de 50 km par jour peut conduire une hybride rechargeable à gaz car c’est elle qui émet le moins de CO2. Les voitures électriques lourdes équipées de batteries de grande capacité et utilisées pour des distances quotidiennes de moins de 50 km – ce qui représente 80 % des trajets quotidiens en voiture en Suisse – ne sont pas optimales en termes d’émissions de CO2.

• Pour les courtes distances d’environ 50 km/ jour, les voitures électriques équipées de petites batteries légères ou les hybrides rechargeables (également équipés d’une batterie légère), qui peuvent couvrir des distances de moins de 50 km de manière purement électrique, sont les véhicules avec le taux de

CO2 le plus faible. Il est important de noter que les considérations ci-dessus sont dans une certaine mesure théoriques, car aucun hybride propulsé au gaz ou par pile à combustible n’est actuellement construit. En Suisse, environ 4,5 millions de voitures particulières sillonnent les routes, et 300 000 d’entre elles sont remplacées par des nouvelles chaque année. Il faut donc 15 ans pour renouveler l’ensemble du parc. Pour rendre le parc automobile «plus propre», il ne suffit pas d’utiliser davantage de voitures électriques. C’est à la politique, en parallèle, de travailler à une substitution plus rapide des voitures à carburant fossile, par exemple avec des «primes à la casse» (bien que les scientifiques n’aient pas prévu d’énergie grise dans cette proposition). Dans le même temps, la généralisation des carburants à faible teneur en CO2 (e-fuels, biocarburants) devrait être davantage encouragée.

Vous trouvez le rapport final du projet de recherche «Realverbrauch konventionell und elektrisch angetriebener Fahrzeuge abbildendes, energiesystemisches Modell des schweizerischen Mobilitätssektors zur Bewertung von Nachhaltigkeitsmassnahmen» (ESMOBIL-RED)» (en allemand seulement) sur: www.aramis.admin.ch/Texte/?ProjectID=37078

Des informations sur le projet sont disponibles auprès de Luca Castiglioni (luca.castiglioni@bfe.admin.ch), responsable du programme de recherche Mobilité de l’OFEN.

Plus d’articles spécialisés sur les projets de recherche, les projets pilotes et de démonstration ainsi que les projets phares dans le domaine de la mobilité sur www.bfe.admin. ch/ec-pv.