Les véhicules automobiles demain

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Contenus Articles Véhicule propre

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Automobile hybride électrique

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Véhicule électrique

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Biocarburant

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Références Sources et contributeurs de l’article

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Source des images, licences et contributeurs

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Licence des articles Licence

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Véhicule propre

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Véhicule propre Un véhicule propre est un véhicule produisant peu ou pas d’émission polluante par personne ou par unité de charge transportée, lorsque le véhicule est stationnaire ou en mouvement.

Controverse sur le « transport propre » La notion même de véhicule propre est contestée, car : • hormis certains véhicules à traction animale, humaine (vélo et skate principalement) ou humaine assistée (vélo à assistance électrique), les véhicules émettent tous des polluants non biodégradables et/ou des gaz à effet de serre (principalement le dioxyde de carbone).

Leur usure et fonctionnement sont sources de pertes de fluides (liquides de freins, frigorigènes, huiles lourdes), de particules (suies, métaux, usure des pneus, micro ou nanoparticules perdues par les pots catalytiques…), hydrocarbures, monoxyde de carbone et NOx, etc.

Le GEM LXD, véhicule présenté comme à « zéro émission » par son constructeur (ici à Washington).

• les batteries posent toujours de sérieux problèmes de recyclabilité, et la filière énergétique qui alimenterait une vaste flotte électrique peut demeurer polluante ou dangereuse.

• la fabrication du véhicule lui-même emploie des ressources. Par exemple, le fer des carrosseries et du moteur nécessite une industrie sidérurgique lourde, qui reste parmi les premiers responsables des émissions de CO2. L’aluminium, les céramiques ou la fibre de carbone sont très consommateur d’énergie, les plastiques proviennent essentiellement du pétrole, etc. ; Version indienne REVA de la voiture électrique «

• enfin, les véhicules à roues nécessitent encore des infrastructures à zéro émission » (VZE) commercialisée dans lourdes (routes, ponts, tunnels, parkings, réseaux d’éclairage plusieurs pays d’Europe. contribuant à la pollution lumineuse), et réseaux de distribution de carburant ou de recharge de batteries, etc.). Les véhicules motorisés à roues circulant à l’air libre, même s’ils pouvaient être non-polluants, continueront à générer des effets collatéraux via leurs routes qui contribuent notamment au « roadkill » et à la fragmentation écologique des milieux, à la pollution par le sel de déneigement, etc.

La notion de véhicule propre est donc « relative » : certains véhicules sont plus propres que d’autres, mais aucun véhicule à moteur n’est propre dans l’absolu, quel que soit son mode d’alimentation. D’où peut-être le concept de « véhicule décarboné », c’est-à-dire un véhicule ayant les plus faibles niveaux d’émission de CO2 possibles, qu’il s’agisse de véhicules entièrement électriques ou de véhicules hybrides rechargeables. Ces deux concepts (« véhicule propre », « véhicule décarboné ») sont également associés au Transport Terrestre Avancé (TTA) et en France ils sont, ainsi que les « Véhicule Thermique Avancé » et véhicules électriques, intégrés dans les filières vertes prioritaires identifiées par le Commissariat général au développement durable[1] , ce rapport considérant alors aussi le besoin de développer les sources propres d’électricité, mais aussi une filière verte de production de batteries moins polluantes et plus légères et/ou une filière de biocarburants de troisième génération.

Véhicule propre

Transport terrestre avancé Cette notion est souvent associée au concept de recherche et développement dans le transport « durable ». Elle inclut la démonstration, la fabrication et l’intégration de techniques innovatrices améliorant l’efficacité énergétique des véhicules, diminuant la congestion routière, la pollution et les émissions de gaz à effet de serre, en contribuant à améliorer la sécurité et la qualité de vie. Le « transport terrestre avancé » s’applique notamment aux : • modes de transport (individuels et collectifs) de biens et personnes ; les modes collectifs ou partagés étant réputés énergétiquement et environnementalement les plus efficaces ; • infrastructures optimisées (dont voies réservées au transport collectif, stationnements ou horaires incitatifs), infrastructures de recharge ; • équipements intelligents ; • gestion intégrée plus efficiente, intermodale et en temps réel des transports (systèmes d’information, télégestion, assistance informatique, etc.), programme-employeur, covoiturage, systèmes de transport intelligent, écologisation des parcs de véhicules, voitures partagées ou en libre service, Vélib’, etc.) ; • intégration plus en amont des alternatives et de l’intermodalité, dans l’aménagement du temps et du territoire (schémas régionaux de transport, SRADT, etc. en France) ; • réglementations progressistes tenant compte de la sécurité des usagers, des exigences de la circulation, du partage de la voie publique et de l’environnement (définition et articulation du concept au Canada : Centre National du Transport Avancé - CNTA[2] , et Forum sur la mobilité urbaine et le transport avancé - MUTA).

Historique Le transport est devenu l’une des premières sources de pollution. Les véhicules automobiles, massivement développés et diffusés au cours du XXe siècle, étaient en effet conçus : • avant le choc pétrolier de 1973 sur des critères de performances, de confort, et de coût (d’achat et, dans une moindre mesure, de fonctionnement) ; • après cette date, en y ajoutant un objectif de faible consommation.

Si le virage de 1973 allait dans le sens de l’efficacité, il ne prenait pas en compte la question des émissions nocives.

Celle-ci ne sera abordée que vers la fin des années 1970 aux États-Unis avec les premiers carburants sans plomb en Californie.

Problématique autour des véhicules propres Pollution et effet de serre Parmi les problèmes environnementaux posés par les transports deux se distinguent tout particulièrement : • La pollution qui consiste en une question de santé publique immédiate, les moteurs conventionnels relâchent des produits directement toxiques qui finissent par présenter une concentration dangereuse en ville.

• Les gaz à effet de serre, avec pour l’essentiel dans les transports le CO2, qui n’ont pas de toxicité directe mais qui sont responsables du réchauffement climatique à l’échelle planétaire, ce qui laisse craindre une catastrophe écologique de très grande ampleur à moyen terme.

La notion de « véhicule propre » recouvre souvent ces deux questions dont le traitement n’est pas nécessairement compatible. La confusion est parfois entretenue par certains acteurs de la branche qui peuvent ainsi communiquer sur des progrès environnementaux qui ne traitent qu’une partie du phénomène.

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Véhicule propre

Véhicules propres et mobilité À la fin du XXe siècle, les normes d’émission se sont fortement durcies, avec notamment l’introduction des normes européennes d’émission Euro, les constructeurs ont donc été incités à réduire les émissions de toxiques et de polluants des véhicules. De plus, la prise en compte de l’ensemble de la filière a mis en évidence l’importance des carburants.

Mais dans le même temps, le parc automobile et le nombre de kilomètres parcourus augmentent et le poids croissant et la climatisation des véhicules modernes neutralisent les gains de consommation réalisés grâce à l’amélioration des moteurs. La question de pollution par les transports peut être attaquée en créant des véhicules propres, mais aussi en envisageant une réorganisation profonde des transports, pas forcément plus onéreuse. Par exemple aux heures de pointe, ce sont 21000 véhicules qui font du quasi sur-place sur les 35 km du périphérique parisien, ce qui représente un capital immobilisé d’environ 210 millions d’euros ainsi que 4525000 heures perdues par an.

Un président américain[Qui ?] émit d’ailleurs cette boutade : « Nous savons transporter efficacement trois personnes sur 340000 km, mais pas 340000 personnes sur 3 km ».

Véhicule propre et filière énergétique Les véhicules peuvent être propres mais ne fonctionnent pas nécessairement avec un carburant issu d’une filière énergétique qui le soit. Pour mémoire, la dépense énergétique actuelle de l’automobile en France équivaut à sa dépense énergétique électrique.

Si l’électricité est utilisée pour l’automobile ou pour créer des vecteurs d’énergie (hydrogène, air comprimé), cela pourrait dans le pire des cas signifier un quasi doublement de la capacité nucléaire française actuelle, ou la génération de l’équivalent de la capacité nucléaire à l’aide de centrales au charbon, ou issues d’un carburant comme le pétrole. Pour cette raison, certains considèrent que le terme de véhicule propre est usurpé, ou que pour le moins les véhicules propres ne résolvent rien puisque leur utilisation revient à déplacer le problème de la pollution.

D’autres avancent qu’il est plus facile de « nettoyer » une filière de production énergétique que des millions de véhicules individuels. Les véhicules propres sortiraient en tout état de cause la pollution des villes.

Cet argument néglige cependant le fait que la consommation d’électricité associée à l’utilisation des véhicules électriques peut très naturellement se faire en dehors des périodes de pointe d’utilisation du réseau, soit en rechargeant les batteries la nuit ou encore en profitant de la surcapacité du réseau pendant les périodes creuses pour créer des vecteurs d’énergie (hydrogène, air comprimé). Cela aurait pour effet de mieux répartir et d’optimiser la capacité actuelle du réseau qui est dimensionné pour les périodes de pointe.

De plus, selon les conclusions d’associations écologistes telles que [sauvons le climat], utiliser une production d’électricité par le biais du nucléaire, les émissions de CO2 étant quasi nulles avec ce vecteur, les gains en émissions pourraient être bien réels. L’association mentionne également fréquemment la possibilité d’utiliser des dispositifs de captage/stockage du CO2 sur les sites de production charbon notamment, ce qui soutient l’argument précédent en termes de « nettoyage » facilité.

La filière des biocarburants dits de « première génération » est régulièrement critiquée par certains rapports et publications de chercheurs (Science Express par exemple) : l’énergie nécessaire à l’exploitation agricole du bio-éthanol engendrerait une augmentation de 20 % des émissions de CO2. Pour autant, une étude de l’ADEME de septembre 2009 est venue tempérer ce constat, et semble confirmer l’intérêt du Superéthanol E85 qui s’équilibre entre fabrication (qui consomme du CO2) et émissions par la suite du véhicule.

Une distinction entre Diester (à base d’oléagineux, incorporé à 30 % dans le B30, parmi lesquels l’huile de palme est particulièrement pointée du doigt), et le superéthanol (en France, à base de Betterave 50 %, maïs 20 %, blé 10 %, 20 % autres dont déchets viniques) - Source CGB - doit être faite. Si les premiers sont essentiellement importés en France, les seconds sont produits pour la plupart en France, ce qui diminue d’autant le coût écologique du transport.

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Véhicule propre

Les carburants Les carburants peuvent être d’origines organiques, synthétiques ou fossiles.

Les agrocarburants Les biocarburants, ou agrocarburants, sont des carburants produits à partir de la biomasse. Le Brésil utilise le Bioéthanol (canne à sucre transformée en éthanol) comme carburant automobile. L’éthanol et les huiles végétales et le biodiesel sont utilisés dans les transports, le méthane (ou biogaz) issu de la fermentation des déchets est généralement destiné à la production d’électricité et pour chauffer des bâtiments. Son utilisation pour propulser un véhicule, comparable à celle du GNV (qui est le plus souvent un produit d’origine fossile, comme le gazole), reste encore très marginale.

L’utilisation des agrocarburants peut être intéressante du point de vue de la production de CO2 et de l’effet de serre qu’il implique. Le carbone des agrocarburants provient de l’atmosphère et ne fait que retourner d’où il vient lors de sa combustion alors que les carburants fossiles libèrent dans l’atmosphère du carbone initialement stocké sous terre.

Le GPL Le GPL (Gaz de pétrole liquéfié) utilisé dans les transports est un mélange de butane (C4H10) et de propane (C3H8).

Il a été mis au point dès 1910 aux États-Unis par l’ingénieur H. Stukman de la Riverside Oil Company, à la base pour récupérer les gaz évaporés des bacs à ciel ouvert contenant des essences minérales, produit de l’extraction du gaz naturel. Les premiers essais pour la carburation automobile débutent dès 1912 et se mettent en place de façon plus large dès la fin des années 1920 aux États-Unis. La France est le premier pays européen à l’introduire en 1932 pour l’usage domestique mais attendra 1979 pour l’autoriser en carburant, aujourd’hui dénommé GPL-c (« c » pour « carburant »).

Il réduit de 25 % l’émission de CO2 en comparaison avec un moteur essence classique, ne produit que très peu de NOx et aucune particule contrairement au moteur essence ou pire diesel (même équipé de filtre). Il reste pour l’instant le carburant fossile le plus « propre ».

Les techniques automobiles de carburation au GPL ont largement évolué. Le GPL s’installe toujours sur un véhicule à essence et il est nécessaire de démarrer le véhicule sur cette source d’énergie. La bascule au gaz s’effectue après la montée en température du moteur fonctionnant à l’essence.

Par ordre chronologique on distingue : • La technique par aspiration qui consiste à aspirer le gaz depuis le réservoir et à l’amener dans un vapo-détendeur réglé manuellement qui alimente les soupapes. Cette technique s’applique aux véhicules à carburateur ou à injection non catalysée. Son rendement est mauvais : surconsommation importante pouvant atteindre 30 % par rapport à l’essence et perte de puissance significative.

• La technique d’injection en phase gazeuse « Full Group » amène le gaz en pression au plus près des soupapes, toujours via un vapo-détendeur. L’électronique rentre en jeu puisqu’un calculateur dose la quantité de vapeur à injecter dans le collecteur. Elle peut équiper des véhicules à injection non catalysée.

• La technique de l’injection séquentielle en phase gazeuse est une amélioration sensible de la précédente : chaque injecteur est piloté séparément pour doser la quantité de gaz à injecter dans chaque cylindre, en se calquant sur la consommation d’essence. Elle a permis de réduire sensiblement les effets de surconsommation (de 15 à 20 % de surconsommation) et de limiter largement la perte de puissance.

• L’injection liquide (dernière innovation de pointe pour le GPL) diffère radicalement des précédentes : le « gaz » est ici injecté directement sous forme liquide et sous très haute pression dans la pipe d’admission de l’essence, qui subit une modification destinée à l’adapter (notamment la température de combustion du GPL est supérieure à celle de l’essence). Cette forme d’admission du carburant GPL peut s’assimiler au principe du « Common Rail » des injections directes en technologie Diesel. Un calculateur dose la quantité de gaz liquide injecté en copiant

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Véhicule propre fidèlement la cartographie du calculateur d’injection essence. Malgré son surcoût comparé à l’injection gazeuse, cette technique présente d’importants avantages : écologique (réduction encore supérieure des émissions de CO2 et CO), aucune perte de puissance voire un léger gain, surconsommation réduite. De l’ordre de 12 % en moyenne par rapport à l’essence, ce qui est une donnée physique inévitable étant donné le pouvoir énergétique moindre du GPL par masse volumique comparativement à l’essence.

Cette technique pourrait ne pas être favorisée en France, en raison d’incitations fiscales ne la favorisant pas.

Le GNV Le GNV (Gaz Naturel pour Véhicule), est composé de 90 % de méthane (CH4). Sa combustion ne produit ni oxyde de soufre, ni plomb, ni poussières, ni fumées noires et peu d’oxyde d’azote et de monoxyde de carbone. C’est aussi un produit des compagnies pétrolières, qui ne perdent rien à le substituer à l’essence ou au gazole. Le biogaz étant lui aussi du méthane pourrait parfaitement être utilisé à la place du GNV mais les filières de production font défaut pour l’utiliser dans les transports.

Caractéristiques du GNV dans les transports Il est essentiellement utilisé pour les autobus (en France près de 1400 bus roulent au GNV en 2009[3] ) et dans une moindre mesure pour les bennes à ordures. L’usage du GNV est assez répandu avec plus 4 millions de véhicules dans le monde, en Argentine et en Italie notamment. Les moteurs au GNV présentent de bonnes performances environnementales, Les émissions de substances nocives sont particulièrement faibles à l’exception des émissions de composés organiques volatils qui sont supérieures à celles du diesel. Les émissions de CO2 sont sensiblement inférieures mais en restent toutefois assez proches. Le GNV comme le GPL pourraient voir leurs performances s’améliorer considérablement avec un moteur spécifiquement conçu pour ces carburants.

Outre cette réduction directe des émissions polluantes, la distribution du GNV entraîne d’autres réductions. Alors que les stations classiques doivent être alimentées régulièrement par voie routière ce qui entraîne l’encombrement des villes et signifie donc encore plus de pollution, une station délivrant du gaz naturel est directement reliée au réseau de distribution de gaz de ville.

Toutefois, le méthane composant 90 % du GNV est également un puissant gaz à effet de serre à vie courte considéré comme étant 63 fois plus nuisible sur 20 ans que le CO2. Il faudrait donc, pour prendre la mesure de la contribution du GNV à l’augmentation de l’effet de serre, prendre en compte toute la filière, de l’extraction à la combustion et comptabiliser les pertes de gaz. Il est donc possible qu’en termes d’effet de serre et en l’état des techniques et de la filière, le GNV présente des performances inférieures au gazole.

Les réserves mondiales de GNV sont plus abondantes et moins concentrées que celles du pétrole ce qui assure un prix et un approvisionnement plus stable. Le prix du GNV est en outre inférieur à celui du gazole.

Avantages et inconvénients techniques Les principales raisons pour choisir les bus au gaz sont : • Moins polluants, les bus au GNV sont aussi plus silencieux que les autres bus (-5 à -8 décibels).

• Le GNV réduit également les vibrations des véhicules, améliorant ainsi le confort des passagers et des conducteurs.

• Le GNV est excellent pour la durée de vie du moteur qui présente un fonctionnement particulièrement souple qui réduit l’usure des véhicules.

• Le GNV démarre à toutes les températures sans surconsommation quand il tourne à froid.

Les bus avec une motorisation adaptée possèdent des réservoirs en toiture gonflés à 200 bars qui leur offrent une autonomie de 400 km.

• Le GNV est plus léger que l’air, en cas de fuite, la dispersion du gaz se fait sans difficulté sauf dans les milieux clos ou mal ventilés. Le GNV est difficile à enflammer (540 °C contre 235 °C pour le gazole). Le risque principal

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Véhicule propre est dû aux hautes pressions (> 200 bar) du réservoir du véhicule et de la station d’emplissage contrairement au GPL qui est stocké entre 2 et 10 bar.

Les moteurs actuels au GNV utilisent le cycle de Beau de Rochas et non pas le cycle Diesel, ce qui leur est défavorable en termes de rendement, donc en termes d’émission de CO2.

La voiture à azote Carlos Ordonez, professeur de physique à l’université du Texas du Nord (Denton, États-Unis), a conçu une voiture propulsée par de l’azote liquide, qui est converti en gaz par la chaleur de l’air ambiant. Dans la CoolCar, l’azote devenu gazeux actionne un moteur à air qui propulse l’automobile. Pour le moment, le prototype existant atteint une vitesse maximale de 70 km/h. Son réservoir de 180 litres ne lui permet de parcourir qu’une trentaine de kilomètres.

Autre avantage, le cycle de production de carburant beaucoup moins polluant que d’autres : les usines fabriqueront l’azote liquide directement avec l’air ambiant. Quant à la concurrence de la voiture électrique, les nuisances dues aux batteries au plomb mettent celle-ci hors course. D’autre part, il ne faudra que quelques minutes pour faire le plein du véhicule à air au lieu de plusieurs heures pour recharger les batteries électriques conventionnelles (cependant, certains supercondensateurs, comme le EESU, peuvent être chargés à 80 % en moins de 5 minutes).

Comment ça marche ?

L’azote est stocké dans un réservoir cryogénique composé de deux enveloppes séparées par du vide. En évitant ainsi tout échange de chaleur entre l’intérieur et l’extérieur du réservoir, l’azote reste à l’état liquide, à -125 °C. Pour actionner le moteur, le réservoir est équipé d’une pompe électrique qui met l’azote sous pression (entre 30 et 40 bars) et l’envoie vers l’échangeur. En passant dans l’échangeur, un tuyau sur lequel un ventilateur souffle de l’air ambiant, l’azote se réchauffe et devient gazeux. Dès lors, la pression de l’azote à l’intérieur de l’échangeur est suffisante pour engendrer une force capable d’actionner le piston à l’intérieur du cylindre. Poussé de bas en haut par l’expansion du gaz, le piston - par le biais d’un vilebrequin - transmet un mouvement de rotation à l’arbre de transmission qui fait tourner les roues.

• LN 2000 [4] (anglais) • CoolCar [5] (anglais)

Quel avenir ?

Comme pour l’ensemble des projets de véhicules à moteur à air comprimé, le bilan énergétique et environnemental n’est pas forcément meilleur que celui de la voiture traditionnelle, car la liquéfaction de l’azote demande beaucoup d’énergie. Le rendement théorique ne peut dépasser 50 %, quelle que soit la technique employée, pour des raisons thermodynamiques. En revanche, seule subsiste une batterie classique pour les équipements du véhicule.

L'air comprimé À part les tramways de la fin du XIXe siècle, les véhicules à air comprimé restent pour l’instant des prototypes qui n’ont pas pu être évalués indépendamment des tests de leurs constructeurs. De conception originale, ils annoncent une autonomie théorique de l’ordre de 200 km et une vitesse de pointe de 110 km/h.

On peut considérer ces voitures comme des véhicules électriques pour lesquels l’air comprimé n'est que le vecteur d’une énergie électrique actuellement produite par des centrales nucléaires et des centrales thermiques ; le réservoir d'air comprimé permet de stocker cette énergie électrique. Dans l'avenir, il pourrait être possible de remplacer les turbines fournissant de l’électricité par des compresseurs fournissant directement de l’air comprimé sans passer par l’intermédiaire « électrique ». L’avantage par rapport à une voiture électrique est, entre autres, de résoudre les problèmes de poids, de vieillissement et du recyclage des batteries électro-chimiques.

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Véhicule propre Ce type de véhicule bien moins puissant que les véhicules thermiques, est léger et a des ambitions essentiellement urbaines. La rusticité de la technologie mise en œuvre est séduisante, les médias parlent donc régulièrement de ces projets mais de nombreux spécialistes sont plus que sceptiques sur les performances annoncées. Les nombreux retards et les absences de tests ne favorisent pas la confiance.

La société MDI a été l’une des premières à se positionner pour la conception et la production de véhicules à air comprimé. Elle développe depuis 1998 l’idée d’un véhicule dont le moteur fonctionne grâce à l’air comprimé contenu dans des bouteilles à haute pression.

Au Québec, l’APUQ (Association de Promotion des Usages de la Quasiturbine[6] ) a proposé en 2004 une première intégration pneumatique d’un moteur rotatif Quasiturbine sur un karting. En juin 2009, lors d’un rassemblement sur les véhicules écologiques, l’APUQ dévoilait une petite voiture pneumatique équipée cette fois d’une Quasiturbine QT5LSC[7] . Ces prototypes n’ont pas la prétention d’être commerciaux, mais constituent une première base d’intégration pneumatique en développement. Également, l'association française K’Airmobiles était en 2006 un La voiture pneumatique « zéro pollution » de nouveau venu dans ce secteur, proposant des véhicules écologiques l’APUQ. très légers à propulsion assistée ou assurée par de l’air comprimé. Deux prototypes de véhicules à assistance pneumatique ont pu être réalisés ; mais le projet a été abandonné en 2009.

Véhicules électriques Les véhicules électriques fonctionnent sur apport continu de courant ou batteries rechargeables. L’apport continu de courant est réservé aux transports en commun en site propre et transports de marchandises en site propre (train (passagers et fret), trolleybus, tramway, métro).

Pour les autres types de transport (transport collectif ou de marchandise hors site propre, transport individuel), une solution de stockage d’énergie est nécessaire, comme les batteries rechargeables ou l’hydrogène avec une pile à combustible (cf. la section en question).

Les batteries modernes (Li-ion, Li-polymère, etc.) autorisent aujourd’hui une vitesse et une autonomie convenables pour un usage urbain et péri-urbain. On retrouve ainsi en termes d'applications possibles des véhicules électriques étant affectés à la fonction de transport en commun (bus et minibus électriques) dans les milieux (péri-)urbains, voire la fonction de transport de marchandises (fret) pour l'étape de la livraison dite du "dernier kilomètre" faisant appel à des véhicules de type utilitaire (comme le Maxity électrique par exemple)[8] . Certains véhicules de haut de gamme (Tesla) sont maintenant plus rapides que des véhicules sportifs de grande marque très coûteux[9] .

Les avantages principaux du véhicule électrique sont : • le faible entretien : les moteurs électriques ont peu de pannes, et l’ensemble du véhicule est plus simple, avec beaucoup moins de pièces en mouvement ; • l’absence de pollution et d’émission de dioxyde de carbone ; • un faible bruit ; • une facture énergétique très faible : de l’ordre de 2 à 3 Euro pour un « plein » pour une voiture avec batteries (ex: batterie de 24 kWh pour la Nissan LEAF et un coût du kWh en France d'environ 10 centimes), et de 10 centimes d’euro pour un vélo à assistance électrique.

Les principaux inconvénients à l’usage du véhicule électrique doté de batteries sont : • en cas de généralisation, la nécessité d'augmenter les ressources électriques du pays; • le coût, supérieur celui d'un véhicule ordinaire de taille comparable, sauf lorsque la batterie est exclue du prix d’achat et proposée à la location[10] ;

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Véhicule propre • l’autonomie inférieure des voitures électriques (souvent moins de 200 km) face aux voitures thermiques (plus de 800km); • le temps de recharge : 6 à 8 H sur une prise classique 220 V / 16 A. Récemment, est apparu un prototype de voiture électrique utilisant des supercondensateurs ayant une densité d’énergie supérieur à 30 Wh/kg et une usure quasi inexistante, permettant ainsi le remplacement des batteries conventionnelles.

Remarque sur le problème d'autonomie des véhicules électriques : Ce problème d'autonomie ne se pose pas pour les véhicules sans batterie embarquée (train et autres transports en commun en site propre), il est également moins gênant sur les véhicules électriques à charge embarquée roulant à faible vitesse, comme le vélomoteur électrique, ou le vélo à assistance électrique, car ceux-ci sont essentiellement destinés à un usage urbain ou périurbain.

Les véhicules hybrides Les véhicules hybrides constituent une solution intermédiaire entre les véhicules conventionnels et les véhicules électriques. Leur conception peut toutefois trahir une philosophie radicalement différente.

Le concept est de faire fonctionner le moteur thermique à une pression moyenne effective (charge) légèrement plus élevée que nécessaire, et utiliser ce surplus d’énergie mécanique pour charger une batterie. Le rendement du moteur augmentant vite à faible charge, ce surplus d’énergie est presque gratuit.

Ceci est vrai pour les moteurs à essence, les moteurs Diesels sont beaucoup moins sujets à des variations de rendement en fonction de la charge.

Toyota, avec la Prius puis en 2009 la Prius 3, a fait le choix de construire un véhicule pourvu d’un moteur thermique et d’une transmission mécanique épaulée par un moteur électrique (concept HSD). Il s’agit d’un véhicule fonctionnel destiné à entrer en concurrence directe avec les véhicules conventionnels. La Prius à l’origine ne recharge ses batteries que par l’action de son moteur thermique ou lors des freinages et décélérations ; depuis 2006, des « kits » sont commercialisés permettant d’augmenter l’autonomie de fonctionnement de la batterie, en proposant un chargeur externe, et une batterie additionnelle qui complète la batterie d’origine et autorise la recharge sur secteur.

La Prius se distingue par une consommation nettement plus faible que celle de voitures conventionnelles équivalentes. La recherche d’économie y est très poussée, ainsi au moment de l’arrêt le liquide de refroidissement est envoyé dans un contenant isolé[réf. souhaitée], au moment du départ il est redonné au moteur pour limiter la durée de mauvais fonctionnement thermique parce que le rendement d’un moteur thermique est plus faible à basse température qu’à la température normale de fonctionnement. Le tableau de bord permet de suivre la consommation instantanée, on peut ainsi constater une consommation de l’ordre de 10 L/100 km dans les cinq premières minutes puis de l’ordre de 5 L/100 km dans les cinq minutes suivantes. La Prius est comparativement plus économique en ville que sur route, le moteur thermique s’arrête dès que l’on n’accélère plus depuis quelques secondes. Il n’y a pas de démarreur classique, la voiture démarre avec le moteur électrique puis le moteur thermique embraye, ceci automatiquement et d’une manière totalement transparente, c’est ce qui permet à l’ordinateur de couper le moteur thermique n’importe quand même pour quelques secondes sans préjudice pour la mécanique. Le basculement de moteur électrique (en appoint du moteur thermique) au fonctionnement en génératrice (arrêt de l’appui sur la pédale d’accélération ou freinage) se fait très rapidement il n’est pas rare que plusieurs basculements aient lieu en quelques secondes. L’énergie consommée est donc totalement d’origine thermique (l’essence consommée par le moteur), la fonction génératrice permet de récupérer l’énergie perdue au freinage et d’éviter le gaspillage à l’arrêt. C’est ce qui explique la performance énergétique de cette voiture mais ceci s’accompagne d’une multitude de détails qui vont de la qualité aérodynamique à un réservoir à essence conçu de telle sorte qu’il n’y a pas de surface d’évaporation ce qui entraîne un gain de 1 à 2 % sur la consommation. À l’opposé, "l’Elect’road" de Renault était un véhicule électrique qui se rechargeait par une prise de courant et pourvu d’un « prolongateur d’autonomie » constitué d’un moteur essence de 500 cm3 destiné à ne fonctionner que 5 % du temps. Ce véhicule a été commercialisé à très peu d’exemplaires, et la fabrication a été arrêtée en 2004.

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Véhicule propre L’autonomie annoncée était de 150 km en cycle urbain.

Dassault en coopération avec Heuliez au sein de la SVE (Société des Véhicules Électriques) avait annoncé pour 2006 un monospace hybride créé sur la base d’un Kangoo de Renault nommé Cleanova II, lui aussi équipé d’un moteur de 500 cm3, pourvu de batteries de technologie lithium-ion et affichant une autonomie de 200 km en cycle urbain. Ce véhicule n’a jamais été commercialisé et la société SVE a été vendue par Dassault en 2009, puis dissoute.

En avril 2007, La Poste a lancé un appel d’offre pour une première livraison de cinq cent véhicules électriques ou hybrides (électriques à prolongation d'autonomie). Les sociétés PSA/Venturi et Fiat/Micro-Vett/Newteon ont été sélectionnées en 2008 en vue de la réalisation de tests[11] puis pour fournir les véhicules. Ces 500 véhicules électriques (2 x 250) ont été livrés à La Poste entre fin 2009 et juin 2011.

Plus prosaïquement, les services techniques de nombreuses communautés urbaines sont équipées depuis plusieurs années de camions-poubelles fonctionnant en logique hybride.

Les véhicules utilisant l'hydrogène Hydrogène comme carburant Un règlement européen a été voté en septembre 2008 visant à harmoniser les normes techniques relatives aux voitures à hydrogène dans l’ensemble du marché commun. Le commerce, l’homologation et la diffusion des voitures, et autres véhicules jugés plus propres (sous réserve que la filière de production d’hydrogène le soit aussi) devrait en être facilités. Selon l’UE, « les constructeurs automobiles devraient économiser 124 millions d’euros en frais de réception » mais ils devront identifier ces voitures pour alerter les services de secours en cas d’accidents. Ces voitures pourraient représenter 5 % du parc européen en 2020 selon le Parlement[12] .

Hydrogène et pile à combustible Choisir une source d’énergie alternative au pétrole répond au double impératif de la pollution et de la raréfaction annoncée des énergies fossiles. L’application de cette nouvelle source d’énergie aux transports rajoute un impératif de dimension et de sécurité. La pile à combustible fonctionnant à partir de l’hydrogène semble constituer la piste privilégiée des pouvoirs publics pour l’avenir, en Europe mais également partout ailleurs dans le monde.

Une pile à combustible est un appareil produisant un courant électrique à partir d’une réaction chimique, généralement entre l’hydrogène et l’oxygène contenu dans l’air. Le fonctionnement d’une telle pile est particulièrement propre puisqu’il ne produit que de l’eau. Les piles à combustible sont aujourd’hui très onéreuses, notamment parce qu’elles nécessitent des quantités non négligeables de platine.

L’hydrogène nécessaire au fonctionnement des piles à combustible peut également être utilisé dans un moteur à combustion interne conventionnel mais il est considéré plus efficace de l’utiliser comme moyen de stockage de l’énergie que comme combustible. Toutefois, l’hydrogène est particulièrement difficile à stocker, tous les réservoirs étant poreux par rapport à cette molécule. Pour limiter les fuites et les problèmes, il faut procéder à une liaison chimique (par exemple en méthane ou avec des hydrures métalliques) et libérer l’hydrogène juste avant utilisation.

En octobre 2005, Amnon Yogev ancien professeur de l’institut Weizmann annonce avoir trouvé une méthode pour produire un flux d’hydrogène à partir d’eau en utilisant du magnésium ou de l’aluminium d’eau. Le système n’a pas encore été montré au public et semble relativement lourd (100 kg). Cependant si cette nouvelle méthode est confirmée, elle pourrait permettre d’éviter les problèmes liés au stockage de l’hydrogène.

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Véhicule propre

Bilan écologique de l'hydrogène Si la propreté des piles à combustible est exemplaire, la production de l’hydrogène nécessaire à leur fonctionnement est quant à elle plus problématique. Il existe actuellement deux possibilités pour produire de l’hydrogène, l’une consiste à l’extraire du gaz ou du charbon (technique mise au point par l’ENEL à Pise), l’autre à électrolyser l’eau.

La première méthode produit du CO2 et contribue donc à l’effet de serre, à moins de capturer ce carbone.

La seconde méthode nécessite de l’électricité dont la production ne doit pas elle-même produire du CO2. On pense notamment aux énergies renouvelables qui trouveraient dans l’hydrogène un moyen de stocker leur production d’énergie nécessairement irrégulière. Plusieurs projets ont ainsi vu le jour, le Japon envisage une station offshore portant une éolienne géante, un système espagnol convertit le mouvement des vagues en énergie, une tour solaire d’un kilomètre en Australie est en projet. Harry Braun du « Hydrogen Political Action Committee » estime qu’il faudrait 12 millions d’éoliennes d’un mégawatt pour assurer la production, par l’hydrogène, de la consommation énergétique des États-Unis.

Des recherches récentes de l’Institut Californien de Technologie montrent que l’hydrogène lâché dans l’air devrait avoir un effet particulièrement néfaste sur la couche d’ozone, d’autres équipes de recherche font valoir des résultats moins catastrophiques, la question reste en débat. Il existe toutefois la crainte que de simples fuites inévitables dans un réseau de distribution de l’hydrogène n’aient des conséquences désastreuses sur l’environnement.

Une troisième solution tirerait parti des projets de centrale nucléaire à haute température de fonctionnement qui permettraient de générer de l’hydrogène directement. Ces centrales sont appelées par leur type de réacteur : Réacteur Haute Température et utiliseraient de l’hélium comme fluide caloporteur et du graphite pour diffuser la chaleur. La dissociation de l’eau en ses composants se fait naturellement à température élevée.

Des méthodes plus propres de produire de l’hydrogène sont régulièrement proposées. Un procédé d’oxydation d’un mélange en poids de 80 % d’aluminium et de 20 % de gallium dû à Jerry Woodall permettrait à un véhicule équipé d’une pile à combustible embarquant 80 kg d’un mélange d’eau et de cet alliage roulant à 100 km/h de parcourir 560 km pour un coût trois fois moins cher qu’avec la quantité d’essence nécessaire d’un poids équivalent[13]

Les politiques énergétiques innovantes La commission européenne de recherche sur l’énergie prend des positions particulièrement marquées en faveur de l’hydrogène et des piles à combustible. Le projet CUTE introduisant des autobus à l’hydrogène dans neuf villes Européennes est d’ores et déjà en marche.

Dans la foulée, PSA mise également sur ce duo. Il envisage à moyen termes de produire des véhicules hybrides électriques recevant une pile à combustible comme source d’énergie complémentaire. Il envisage ensuite de passer à l’horizon 2010-2020 à des véhicules dont la source principale sera une pile à combustible équipée d’un reformateur produisant l’hydrogène à partir du bioéthanol ou d’essence de synthèse. À partir de 2020, considérant que les circuits de distribution de l’hydrogène seront en place, PSA projette de construire des véhicules fonctionnant grâce à une pile à combustible alimentée par les seules réserves d’hydrogène embarquées.

Le Japon, leader mondial des véhicules à pile à combustible, marque également une très forte volonté dans les transports propres et plus particulièrement pour l’utilisation de l’hydrogène. La politique japonaise, très en pointe, est résolument tournée vers l’action, les véhicules hybrides à essence étant déjà largement favorisés. Le Japon met en place à titre expérimental des stations de distribution de l’hydrogène pour une flotte de véhicules dotée de piles à combustible à l’essai. Le Japan Automobile Research Institute et le Japan Electric Vehicule Association travaillent conjointement à produire une proposition de norme sur la pureté de l’hydrogène comme carburant pour les véhicules propulsés par une pile à combustible.

Les États-Unis mènent des recherches équivalentes au travers notamment du programme freedom CAR, Cooperative Automotive Research visant à construire des véhicules hydrogène/pile à combustible. Le Canada se distingue également avec un institut de recherche sur l’hydrogène et des tests grandeur nature à Vancouver. Le Canada et sa

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Véhicule propre capacité de production hydroélectrique sont particulièrement bien placés pour faire de l’hydrogène propre.

Un accord de coopération entre l’Union Européenne et les États-Unis sur la technologie des piles à combustible vient d’être signé, montrant ainsi leur convergence de vue sur l’avenir de l’énergie dans les transports.

Une économie de l'hydrogène L’hydrogène n’est pas une source d’énergie (l’hydrogène sous sa forme H2 ne se trouve pas dans la nature), ce n’est qu’un vecteur, un moyen de transporter de l’énergie qu’il faut produire, par exemple via le nucléaire, les carburants fossiles ou les énergies renouvelables.

L’idée de transition d’une économie du pétrole vers une économie de l’hydrogène est un thème récurrent. Un choix si massif pour des technologies encore en développement implique en effet des modifications importantes du schéma de distribution.

Jeremy Rifkin, auteur de « L’économie hydrogène », remarque que la production n’est plus dépendante de certaines régions du monde. Elle peut être éparpillée, décentralisée, produite localement, ce qui serait alors un changement radical en termes de fonctionnement économique qui demande une sérieuse adaptation de la part des géants de l’énergie.

Certes l’utilisation des énergies renouvelables permet d’accéder à l’indépendance énergétique et le choix de l’hydrogène comme moyen de stockage pourrait permettre de tirer parti de cette source à la production erratique.

Critique Un problème vient de la finesse de la molécule d’hydrogène : elle est tellement fine qu’elle passe à travers la plupart des réservoirs. Dans une économie « hydrogène », 10 % de l’hydrogène serait ainsi perdu.

Le débat sur la sécurité est intéressant mais avant que l’hydrogène « propre », donc produit à partir d’électricité renouvelable (seul procédé industrialisé aujourd’hui), soit pertinent Efficacité comparée. pour l’utilisation dans des véhicules automobiles face au banal stockage dans des accumulateurs, il devra faire face au dilemme actuel sur son efficacité énergétique, illustré par la figure ci-contre.

On devra ensuite diviser par dix le coût de l’ensemble réservoir plus pile à combustible puis quadriller le territoire de postes d’électrolyse, de stockage et de remplissage sous pression (700 bars), ensemble beaucoup plus complexe qu’une station-service actuelle. Ensuite, seulement viendra le problème de la sécurité qui est probablement le plus simple à résoudre (cf. les véhicules au GPL). Données recueillies par le projet de recherche européen StorHy[14] .

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Véhicule propre

Avantages fiscaux France En France, en 2010/2011, la loi accorde un bonus écologique de 2000 € lors de l'immatriculation de véhicules neufs qu’elle considère comme propres à condition qu’il s’agisse d’un véhicule automobile terrestre à moteur dont la conduite nécessite la possession d’un permis de conduire et qui remplisse l'une des conditions suivantes : • qui fonctionne au gaz de pétrole liquéfié (GPL), exclusivement ou non (bonus accordé jusqu'à fin mars 2011) ; • qui fonctionne au gaz naturel véhicule (GNV) exclusivement ou non (bonus accordé jusqu'à fin mars 2011) ; • qui soit un hybride énergie électrique et carburant fossile conventionnel (essence ou à gazole) ; A noter que les émissions de CO2 de ces véhicules doivent aussi être inférieures à une limite maximale réévaluée chaque année et que des bonus de plus faibles valeurs (jusqu’à 800 € en 2011) sont aussi accordés à des véhicules à moteurs thermiques ayant de faibles émissions de CO2.

Cette définition légale seule semble toutefois bien insuffisante et demeure contestée. Le terme « véhicule propre » recouvre donc des réalités et des problématiques disparates mais n’en demeure pas moins usité.

Notes et références [1] Rapport 2009.

[2] Site du Centre National du Transport Avancé (CNTA) (http:/ / cnta. ca/ ).

[3] Séverine Alibeu, « Dossier spécial : de plus en plus de villes françaises adoptent le carburant GNV (http:/ / ecologie. caradisiac. com/ Le-reseau-de-stations-service-GNVert-516) », 26. Consulté le 31 janvier 2010.

[4] http:/ / www. aa. washington. edu/ AERP/ CRYOCAR/ CryoCar. htm [5] http:/ / www. mtsc. unt. edu/ CooLN2Car. html [6] Site de l’Association de Promotion des Usages de la Quasiturbine (APUQ) (http:/ / www. apuq. com).

(en) Quasiturbine QT5LSC Pneumatic - 12 kW (http://quasiturbine.promci.qc.ca/EProductQT600SCPneumatic.htm) - Quasiturbine Agence, Montréal.

[8] http:/ / www. voitureelectrique. net/ renault-maxity-le-camion-electrique-arrive-2978 [9] Un véhicule électrique bat une Porsche et une Ferrari : http:/ / www. youtube. com/ watch?v=8qDZOBQs60w [10] Le prix d’achat et d’usage de la voiture électrique : http:/ / www. voiture-electrique-populaire. fr/ enjeux/ economie [11] Avem (http:/ / 300gp. ovh. net/ ~avemlfod/ actualite-appel-d-offre-de-la-poste-plus-d-info-sur-le-vehicule-electrique-psa-venturi-442. html) Appel d’offre de La Poste - 08/05/2008 [12] Communiqué (http:/ / www. europarl. europa. eu/ news/ expert/ infopress_page/ 054-35973-245-09-36-909-20080902IPR35972-01-09-2008-2008-false/ default_fr. htm) de la commission du 3 septembre 2008.

[13] Science et Vie de décembre 2007.

[7]

[14]

(en) StorHy-Hydrogen Storage Systems for Automotive Application. (http://www.storhy.net)

Annexes Articles connexes • • • •

Transport | Véhicule Pétrole | Énergie renouvelable | Taxe générale sur les activités polluantes Écologie | Développement durable Bicyclette

Liens externes • Rapport de travail, Commission Interministérielle Véhicule Propre et Economie (http://www.ecologie.gouv.fr/ IMG/pdf/BioCIVEPEOKAD20janvier.pdf) [PDF] lien mort peut être ici (http://www.developpement-durable. gouv.fr/IMG/pdf/Vehicules_propres-2.pdf) • Centre National du Transport Avancé (CNTA) (http://www.cnta.ca)

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Véhicule propre

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• Définition et implications du concept de voiture propre en France (http://www.assembleenationale.fr/12/ rap-off/i2757.asp)

Automobile hybride électrique Une automobile hybride électrique est une automobile faisant appel à deux stockages d'énergie distincts pour se mouvoir, dont l'un de nature électrique. Un tel véhicule n'a pas besoin d'une source extérieure d'énergie électrique (de type branchement au réseau électrique), mais peut bénéficier d'un tel système. C'est alors une automobile hybride rechargeable.

La Toyota Prius est une automobile hybride essence-électricité, équipée du système Hybrid Synergy Drive (HSD).

On les désigne généralement simplement comme voiture hybride dans le cas de l'association d'un moteur thermique et d'une machine électrique réversible. Un véhicule hybride « électrochimique-électrique » utilise une pile à combustible pour produire le courant destiné au moteur électrique. Les hybrides font appel à un dispositif de stockage électrique réversible (supercondensateur ou batterie d'accumulateurs).

Principe de fonctionnement Le principe général de fonctionnement consiste à combiner un moteur électrique (souvent réversible en générateur) avec un moteur thermique pour propulser un véhicule.

Les différentes phases de fonctionnement : • Lorsque le véhicule est immobile, les deux moteurs sont à l'arrêt ; • Au démarrage, c'est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu'à une vitesse de l'ordre de 50 km/h ; • Lorsqu'une vitesse plus élevée est atteinte ou qu'une accélération forte est demandée, le moteur thermique prend le relais ; • En cas de très forte accélération, les deux moteurs fonctionnent simultanément, ce qui permet une accélération supérieure ; • En phase de décélération, de descente et de freinage, une part de l'énergie cinétique est transformée par le moteur/générateur en électricité pour recharger les batteries assurant ainsi le rôle de frein moteur et soulageant les freins mécaniques. Étant donné les modes de fonctionnement possibles, la gestion de l'ensemble est en général confié à l'électronique embarquée qui tient compte de l'état de charge de la batterie, de la température du moteur thermique et de celle du catalyseur, des besoins de chauffage ou de climatisation et de la pression sur les pédales d'accélérateur et de frein.

Toutefois, la récupération d'énergie au freinage n'est pas disponible sur tous les véhicules hybrides.

Automobile hybride électrique

Niveaux d'hybridation On classe les véhicules hybrides en fonction de l'importance de la partie électrique et de la façon dont elle est combinée avec le moteur thermique.

La nomenclature varie selon les sources et les constructeurs ; la plus utilisée est d'origine américaine : • Le mild hybrid est le niveau d'hybridation minimal. Sauf à l'arrêt, le moteur thermique tourne en permanence. Le moteur Système full hybrid parallèle » ; ENG=moteur thermique (engine) ; Clutch=embrayage ; électrique récupère l'énergie MOT=moteur électrique ; PE= électronique de commande ; BATT=batterie ; cinétique (pendant un freinage ou TX=transmission une descente, le moteur électrique fonctionne alors en générateur et fournit un couple résistant s'ajoutant au frein moteur). L'énergie récupérée est stockée dans des batteries ou des super-condensateurs et fournit un appoint de puissance pour aider les reprises.

Ce système est appelé Urban Hybrid chez PSA (concept-car C5 Airscape), c'est un stop & start aux fonctionnalités élargies. Des technologies comparables existent chez BMW ou encore Ford. Un système analogue, le SREC est utilisé en compétition automobile, notamment en Formule 1. Ce niveau d'hybridation correspond à des puissance de 8 à 15 kW[1] .

• Le full hybrid est la formule la plus répandue. La voiture peut être entraînée par chaque moteur séparément ou par les deux moteurs ensembles. Cela nécessite donc des puissances supérieures à 20 kW[1] . Une gestion de la transmission complexe permet toutes les combinaisons. Le pourcentage d'utilisation du moteur électrique dépend de la capacité de la batterie, dont la charge est effectuée en roulant par le moteur thermique et par l'énergie cinétique récupérée.

• L'hybride rechargeable, ou plug-in hybrid, est un véhicule hybride qui peut se recharger sur le réseau électrique, ce qui permet de l'utiliser en mode tout électrique pour les petits trajets. La configuration peut être série ou parallèle. Ainsi les Chevrolet Volt et Opel Ampera, premières utilisatrices de ce système, permettraient à leurs utilisateurs de rouler jusqu'à 60 km par jour sans utiliser d'essence, en rechargeant les batteries la nuit. Le moteur thermique est mis en route lorsque les batteries sont épuisées ou au-delà d'une certaine vitesse, allouant jusqu'à 600 km d'autonomie au total sur les Volt et Ampera.

Disposition mécanique • Hybride série. C'est le moteur électrique qui entraîne le véhicule, le moteur thermique entraîne une génératrice qui recharge les batteries; le moteur thermique n'est pas relié aux roues et peut tourner à son régime optimal (de meilleure consommation spécifique). De plus, il y a moins de pertes mécaniques dans la transmission. Des batteries d'accumulateurs ou des supercondensateurs permettent de stocker l'énergie et de rouler en « tout électrique ». Le freinage est, bien sûr, régénératif. La Chevrolet Volt (véhicule issu d'un concept-car dont la commercialisation a débuté en décembre 2010 aux États-Unis[2] ) illustre cette technologie.

• Hybride parallèle. Les deux moteurs sont reliés à la transmission. Les mouvements des moteurs thermique et électrique sont raccordés au même arbre. Exemples, la Honda Insight et le prototype hybride HDi de PSA. • Hybride série-parallèle. Combinaison complexe des deux solutions. Les mouvements des moteurs thermique et électriques sont combinés de manière plus élaborée avec un train épicycloïdal qui permet des vitesses de rotation différentes pour les moteurs thermique et électriques. Exemples, les Toyota Prius et Auris HSD, Nissan Altima

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Automobile hybride électrique Hybrid, Lexus Rx400h, GS450h, LS600h utilisent des variantes de ce principe (système Hybrid Synergy Drive).

• Un concept particulier de véhicule hybride intégral consiste à utiliser un moteur thermique classique sur les roues avant et un (ou deux) moteur électrique sur les roues arrières. On dispose ainsi de quatre roues motrices sans la complication de la transmission mécanique. Le concept-car Citroën C-Metisse utilisait ce principe ainsi que les Peugeot 3008 Hybrid4[3] et Peugeot 508 RXH hybride[4] (commercialisation prévue début 2012). Le premier véhicule à utiliser ce principe en série faisait encore plus compliqué, puisque le Lexus RX400h combinait un groupe hybride entrainant les roues avant (système Toyota série-parallèle) avec un moteur électrique entrainant les roues arrière[5] .

Tout véhicule à moteur thermique peut être équipé d'une coupure automatique du moteur thermique lorsque le véhicule s'immobilise, réduisant ainsi sensiblement la consommation en parcours urbain (et uniquement là). Sur les modèles non hybrides, l'alternateur et le démarreur d'une voiture classique sont remplacés par un alterno-démarreur, un moteur électrique réversible. Bien que parfois présentés sous le terme de micro-hybride, le moteur électrique ne peut être utilisé pour le déplacement du véhicule, faut d'une puissance suffisante. Ces techniques peuvent cependant permettre une optimisation du fonctionnement du groupe propulseur ou des accessoires électriques, voire être associés à de la récupération d'énergie cinétique. L'appartenance de ces véhicules à la famille des hybrides fait débat[6] .

Histoire La première automobile de ce type est présentée en 1899 par les Établissements Pieper (de), de Liège[7] . Étonnamment similaire dans ses caractéristiques aux hybrides modernes, elle utilise un moteur à pétrole de 3.5 ch qui entraîne directement les roues. Sur l'arbre de transmission, en amont d'une boite de vitesses à engrenages à 2 rapports avec embrayage, est intercalée une dynamo réversible, selon le principe de l'hybride parallèle. Le moteur fonctionne toujours à pleine charge, et la dynamo permet la charge d'accumulateurs, pour un poids de seulement 25 kg. Si la tension de la dynamo devient inférieure à celle de la batterie, celle-ci se décharge et la puissance de l'ensemble moteur-dynamo peut alors atteindre 6 ch.

Plusieurs autres constructeurs se lancent, pendant la première décennie du vingtième siècle, dans ce qui est alors appelé l'automobile mixte, ou pétroléo-électrique, dont la Lohner-Porsche (en)[8] mixte, créée par Ferdinand Porsche en 1900 pour Ludwig Lohner (de). Aucun de ces coûteux modèles ne rencontrant le succès, le technologie disparaît avec la première guerre mondiale.

Il fallut attendre plus de 80 ans avant la mise sur le marché, en grande série, de la Toyota Prius, fin 1997 au Japon, dans une version jamais commercialisée en dehors de l'archipel. La troisième version de la Prius (modèle NHW20) a reçu le titre européen de voiture de l'année en 2005.

Le coupé deux-places Honda Insight sorti en 1999 a été exporté aux États-Unis et dans quelques autres pays mais pas en France. Sans approcher le succès de la Prius, Honda commercialise depuis plusieurs années une version hybride dite IMA de la Honda Civic et un modèle spécifique, l'Insight.

En 2007, Toyota remporta avec sa Camry Hybride plusieurs prix d'importance dans le monde automobile, l'Association des journalistes automobile du Canada ayant octroyé à la Camry Hybride 2007 le titre de voiture canadienne de l'année, ainsi que celui de meilleure voiture familiale de plus de 30000 $ CAN. L'Association canadienne des automobilistes leur a décerné le prix tant convoité : Pyramide 2007 CAA pour des initiatives environnementales. En 2008, Toyota avait vendu un million d'exemplaires de sa Prius. Lexus, la marque haut de gamme de Toyota, commercialise des berlines et un 4x4 hybrides, ce dernier (Lexus RX400h) rencontrant un certain succès, malgré son prix.

D'autres constructeurs ont également vendu des modèles hybrides mais avec des parts de marché marginales (Mazda, General Motors, Renault...). En France, Renault a produit quelques milliers de Kangoo hybrides[9] .

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Automobile hybride électrique Crise du pétrole et contrainte écologique obligent, de nombreux constructeurs automobiles ont annoncé des programmes de recherche importants dans ce domaine, notamment General Motors, qui s'associe dans ce domaine avec Mercedes et BMW, Ford ayant acquis la technologie de Toyota de première génération, et plus récemment PSA Peugeot Citroën qui s'est associé à divers grands équipementiers pour réaliser la première voiture hybride diesel-électrique, dans le cadre d'un important programme de développement soutenu par l'Agence pour l'Innovation Industrielle.

En France, un bonus écologique de 2000 euros est accordé depuis début 2008 pour l'achat de la plupart des véhicules hybrides. Au Canada, le Premier Ministre, Stephen Harper, annonçait dans le nouveau budget 2007 qu'à compter du 20 mars 2007 un programme sous forme de remboursement en espèces sonnantes sur plusieurs modèles éco-énergétiques verrait le jour ; ce remboursement a existé au niveau fédéral jusqu'au 1er janvier 2009.

Avantages Ce type de motorisation diminue de 10 à 30 % la consommation des véhicules suivant l'utilisation (la conduite urbaine offrant les plus grands gains et la conduite autoroutière les plus faibles) et permet également de limiter les émissions polluantes proportionnelles à la consommation de carburant. La motorisation hybride est donc particulièrement intéressante pour les taxis et elle commence à être appliquée aux autobus et camions aux États-Unis, en Europe et au Japon.

Ne puisant son énergie que dans le carburant, au moins dans les réalisations actuelles, une motorisation hybride ne doit pas être comparée à une motorisation électrique ; il s'agit simplement d'une motorisation thermique optimisant l'usage de l'énergie. L'hybridation est à l'origine d'importants progrès lors des années 2000, permettant à des véhicules hybrides à essence de présenter un bilan en termes d'émissions de polluants meilleur que celui des véhicules diesel, similaire en termes de CO2 mais avec moins d'émissions de polluants aériens[10] .

Inconvénients Les accumulateurs électrochimiques de ces véhicules n'auraient pas une durée de vie aussi longue que le véhicule lui-même, il faudrait donc changer ceux-ci une ou plusieurs fois avant le recyclage total du véhicule, ce qui entraînerait un surcoût de maintenance et une obligation importante de recyclage pour le fabricant. Cependant, des marques proposant les systèmes hybrides garantissent spécifiquement le système hybride dont la batterie (8 ans ou 160000 km pour la Prius en France, 8 ans et kilométrage illimité pour la Honda Civic IMA).

Critiques Certains constructeurs ont avancé le fait que l'économie en carburant occasionnée par la technique hybride pour des véhicules à essence était proche de celle du passage de l'essence au gazole, et qu'elle n'était donc pas intéressante pour eux sur les marchés ayant fait le choix d'un fort taux d'utilisation de moteurs diesel comme l'Europe. Ce discours occulte l'impact supérieur des émissions de NOX et de particules fines de carbone des moteurs diesel.

Certains fabricants européens projettent des hybrides diesel, espérant obtenir des émissions de CO2 encore inférieures.

Enfin, d'autres critiques notent que des 4x4 bien que hybrides (Lexus...) restent néanmoins très énergivores comparés à des berlines, mais bien moins toutefois que des 4x4 essence non hybrides.

Selon Patrick Coroller, Directeur national Air et Transport de l'ADEME, "les solutions hybrides ne sont pas pertinentes et ne soutiennent pas la comparaison par rapport aux dernières générations de véhicules purement électriques utilisant des batteries à haute capacité de stockage"[11] . Toujours selon lui, "les solutions d'hybride essence et à plus forte raison Diesel ne seraient pas adaptées aux marchés des prochaines décennies et sur un plan environnemental, seule la voie de l'hybride rechargeable mérite un soutien à condition de maintenir une origine très majoritairement non polluante de l'électricité" (c'est la voie choisie pour la Toyota Prius III, par exemple).

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Automobile hybride électrique Toutefois, l'avantage des hybrides sur l'électrique pur est leur autonomie non limitée par les batteries qui les rend utilisables sur de plus longs trajets sans avoir à se préoccuper de la recharge des batteries (et à vitesse plus élevée, sur autoroute par exemple).

On peut cependant souligner les problèmes de recyclage des batteries d'une solution purement électrique ou hybride, ainsi que le problème de ressources qui se poserait si le nombre de véhicules devait être très élevé, par exemple la disponibilité du lithium utilisé dans les batteries de type Lithium-Ion (Chevrolet Volt...). Rappelons que près de 14 millions de véhicules (tous types confondus) se vendent chaque année dans la Communauté Européenne.

Notes et références [1] Compte-rendu de la conférence Hybridation de l’énergie pour les transports (http:/ / www. iledescience. org/ photo/ Cpte rendu final Hybridation(3). pdf) du jeudi 22 octobre 2009

(en) Livraisons 2010 GM. (http://media.gm.com/content/dam/Media/gmcom/investor/2011/DeliveriesDecember2010.pdf), Rob R Cole, 4 janvier 2011. Consulté le 19 février 2011 [PDF] [3] La Peugeot 3008 hybride livre ses secrets (http:/ / www. cartech. fr/ news/ peugeot-3008-hybride-caracteristique-consommation-39755079. htm) Cartech.fr [4] Peugeot 508 RXH, l'hybride (http:/ / www. lefigaro. fr/ automobile/ 2011/ 07/ 12/ 03001-20110712ARTFIG00452-peugeot-508-rxh-l-hybride-gagne-encore-du-terrain. php) lefigaro.fr [5] Lexus RX400h : l'hybride chic, cher mais performant, qui fait vraiment rêver (http:/ / www. moteurnature. com/ actu/ 2005/ lexus_rx400h_hybride. php) sur moteurnature.com, 2005.

[2]

[6] Approche systématique de l'optimisation du dimensionnement et de l'élaboration de lois de gestion d'énergie de véhicules hybrides (http:/ / hal. archives-ouvertes. fr/ docs/ 00/ 14/ 52/ 36/ PDF/ scordia_2004. pdf), thèse de doctorat de J. Scordia, université de Nancy, 2004. p.19 [7] Gérard Lavergne, « L'automobile en 1902 », dans Revue générale des sciences pures et appliquées, vol. 13, 1902, p. 973-983 [ texte intégral (http:/ / gallica. bnf. fr/ ark:/ 12148/ bpt6k17077f/ f985) ( le 20 octobre 2011)] [8] Lohner Porsche, une hybride de 111 ans... (http:/ / www. guideautoweb. com/ articles/ 6858/ ) - Le Guide de l'Auto, 1er mai 2010 [9] Kangoo Hybride, L'électrique va plus loin (http:/ / www. planeterenault. com/ news-60-Kangoo+ Hybride. html) - Planète Renault, 20 novembre 2002 [10] Quelles sont les voitures les plus « propres » ? (http:/ / ecologie. blog. lemonde. fr/ 2011/ 06/ 08/ quelles-sont-les-voitures-les-plus-propres/ ) par Audrey Garric sur un blog du Monde.fr, publié le 8 juin 2011, consulté le 22 octobre 2011.

[11] allocution de Dijon 4 mai 2006 - journée EDF

Annexes Articles connexes • • • • • •

Biocarburant Polycarburant Pile à combustible Accumulateur électrique Propulsion alternative Hybrid Synergy Drive

Liens externes • Un utilitaire : le Mercedes-Benz Sprinter en propulsion hybride (http://www.clean-auto.com/article. php3?id_article=2821) sur clean-auto.com, publié le 25 aout 2004.

• Voitures hybrides - Les voitures hybrides actuellement disponibles en France (http://avem.fr/index. php?page=hybrid)Sur le site AVEM.fr • Description de la technologie (http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3& catid=13655) sur le site de l'ADEME

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Véhicule électrique

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Véhicule électrique Un véhicule électrique est un véhicule dont la propulsion est assurée par un moteur fonctionnant exclusivement à l’énergie électrique, à la différence des véhicules hybrides, disposant fréquemment de deux moteurs dont un électrique.

Véhicules ferroviaires Le transport ferroviaire est celui qui fait le plus largement appel à la traction électrique. Si la traction à vapeur a quasiment disparu, il reste de nombreuses locomotives Diesel. Les modes de transport ferroviaires urbains sont quasiment tous électriques.

Une Tesla Roadster, voiture de sport électrique.

Véhicules routiers Les véhicules routiers électriques ont vu le jour au début du XXe siècle. La Jamais contente fut ainsi la première voiture à franchir les 100 km/h. De nombreux petits véhicules de livraison électriques furent également utilisés dans le passé. Cependant, les progrès du moteur à combustion interne furent plus rapides que ceux touchant les accumulateurs, et le véhicule routier électrique tomba vite en désuétude. Le transport automobile commencera à se préoccuper de rechercher dans la voiture électrique un moyen de transport ne polluant pas l'air durant son fonctionnement, avec l'avènement des questions de pollutions atmosphérique (gaz à effet de serre et particules) et sonore.

EDF, qui possède encore 1500 véhicules électriques, a annoncé le 5 septembre 2007 un partenariat technologique avec Toyota, portant sur l'évaluation et le développement des véhicules hybrides rechargeables et des bornes de recharges, dans les parkings et sur le réseau routier[1] .

Les voitures électriques sont globalement plus efficaces énergétiquement que des voitures utilisant des moteurs à combustion (diesel, essence, hydrogène). En effet, la charge d'une batterie peut atteindre un rendement de 98 %[réf. insuffisante], idem pour la décharge[réf. insuffisante]. L'utilisation de l'énergie dans un moteur électrique est de 97 %[réf. insuffisante], d'où un rendement de la prise à la roue de 83 %[réf. insuffisante]. Rappelons que le rendement d'un moteur thermique conventionnel est inférieur à 20 % en usage normal, ce qui signifie que 80 % de l'énergie consommée est perdue.

Une batterie moderne permet d'effectuer plus de 1000 cycles (soit plus de 200000 km dans le cas d'une batterie offrant une autonomie de 200 km) pour un coût moyen de 2 centimes d'euros par kilomètre et de 0.25 centime par kilomètre pour l'électricité. À ce jour, il n'existe aucune technologie plus écologique et meilleur marché.

Les batteries les plus modernes permettent une autonomie jusqu'à 500 km et peuvent souvent être rechargées à domicile. La mise en place d'un réseau de stations de recharge resterait cependant la solution finale pour résoudre complètement les questions d'autonomie de ces véhicules. Israël, le Danemark, l'Australie, la Californie et Hawaï mettent en place actuellement des systèmes de ce type afin de permettre la démocratisation du véhicule routier électrique.

Les véhicules électriques présentent d'autres avantages. Leur « carburant » (batterie + électricité) peut-être moins cher que l'essence (calculé sur la base du prix du litre d'essence à 1 euro) à partir d'un certain kilométrage annuel permettant d'amortir le surcoût initial de batterie par les pleins d'électricité peu couteux[2] . Ils sont très simples d'entretien, demandant très peu de changements de pièce, et le moteur peut effectuer jusqu'à 1 million de kilomètres pour les voitures.

Véhicule électrique Leur principal inconvénient réside aujourd'hui dans leur faible autonomie (pouvant atteindre de 200 à 480 km à une vitesse de 110 km/h), leur prix d'achat élevé, notamment pour les batteries qui sont généralement proposées en location par les constructeurs, un service après vente inadapté (tant au niveau du savoir-faire que de la répartition géographique) et un prix de revente totalement dépendant de l'état des batteries. L'économie du véhicule électrique fait que son prix de revient kilométrique (« prk »), intégrant l'ensemble des coûts et produits (coût d'acquisition, aides de l'état, produit de revente), est largement supérieur à celui d'un véhicule Diesel.

Véhicules lourds électriques Les autobus électriques sont généralement de petits véhicules équipés de racks interchangeables de batteries au plomb, utilisés sur de très courtes distances. Ils sont par exemple employés à Rome et à Arcachon pour transporter les passagers dans les petites rues du centre ville fermées à la circulation. L'autonomie reste un point sensible, d'abord parce qu'elle impose de changer souvent les batteries et que ces changements doivent se faire dans un lieu proche de la ligne. Il est donc nécessaire de posséder un hangar proche de la zone d'exploitation. En 2003, plus de 500 bus électriques étaient en service en Europe, dont plus de soixante-dix en France[3] . Cependant, une nouvelle génération de batterie lithium a permis de fortement améliorer l'autonomie de ces véhicules (de 100 à 200 km d'autonomie avec une charge). Bien que cette technologie soit encore peu répandue, des villes comme Coulommiers ou encore Provins exploitent déjà des bus 100 % électriques avec des batteries lithium construits par la société PVI (ou Power Vehicle Innovation).

On trouve aussi des véhicules hybrides et le trolleybus qui est un autobus électrique alimenté par des perches branchées sur deux lignes de contact aériennes.

Parmi les variantes, il existe également le trolleybus/autobus électrique utilisé en mode autobus électrique en centre ville, ce qui permet de s'affranchir des lignes d'alimentation électrique dans la ville, puis alimenté par des lignes électriques en dehors du centre. Ce second mode permet alors l'alimentation du système de propulsion et la recharge des batteries pour le fonctionnement autonome dans la partie centrale du trajet. Cette approche permet de s'affranchir du problème de changement de batterie pour recharge évoqué précédemment.

Les camions[4] et véhicules de voirie, notamment les bennes à ordures, connaissent aussi des versions électriques.

Ces véhicules peuvent bénéficier d'une propulsion bimodale, électrique en ville et thermique vers l'usine de retraitement, ou encore 100 % électrique avec des batteries lithium comme à Courbevoie depuis mai 2011[5] .

Les scooters électriques Le scooter électrique est une application intéressante car la limitation légale en France de performance imposée aux deux roues de moins de 50 cm³ permet d'obtenir des performances très proches de celles des véhicules thermiques. Les scooters électriques se rechargent en quelques heures sur une simple prise de courant 220 V, 16 A. En 2006, seuls les VAE (vélos à assistance électrique), sont équipés d'une batterie amovible rechargeable à domicile.

On peut attendre d'un scooter électrique une vitesse de 45 km/h pour une autonomie de 40 à 70 km. Les prochaines générations de scooters scooter électrique en train de charger devant un électriques devraient avoir des performances comparables aux scooters magasin de Suzhou en Chine de 125 cm³ : vitesse jusqu'à 110 km/h et une autonomie de 100 km (l'autonomie d'un scooter X9 125 cm³ est comprise entre 280 et 300 km pour une vitesse atteignant 120 km/h).

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Véhicule électrique

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Les quads électriques Des quads électriques sont testés par La Poste française pour la distribution du courrier car l'engin est à mi-chemin entre le deux-roue motorisé et la voiture. Si l'expérience est concluante, La Poste pourrait se doter de 3000 de ces modèles d'ici à 2012[6] .

Les vélos électriques Pour l'ensemble véhicule + passager : • le plus léger (moins de 120 kg contre 1200 kg en moyenne pour une voiture) ; • le plus lent (40 km/h contre 120 km/h pour une voiture) ; • la moitié de l'énergie est fournie par le passager.

Ainsi, du fait des lois de la physique, de l'énergie cinétique (

),

c'est le véhicule électrique nécessitant le moins d'apport d'énergie externe pour se déplacer, et nécessitant donc le plus faible stockage d'énergie, réduisant ainsi l'importance des problèmes posés par les batteries.

(10x(3x3)x2, soit, pour une distance donnée, 180 fois moins d'énergie électrique nécessaire pour le VAE (vélo à assistance électrique) que pour une voiture, dans l'exemple. Comme une charge fournissant une autonomie de 60 km est généralement suffisante pour un VAE destiné à un usage urbain ou péri-urbain, le rapport entre les deux est encore meilleur.

A l'opposé, on attend une autonomie supérieure à une voiture, ainsi, beaucoup de voitures thermiques ont une autonomie, par plein, de plus de 1 000 km. Une voiture électrique, avec une autonomie de 120 km, pour les usages autoroutiers (week-end, vacances ou autre), fait pâle figure face aux voitures thermiques. Ainsi une autonomie double pour la voiture électrique (120 km) par rapport au VAE (60) est un minimum; en fait, une autonomie triple ou quadruple pour la voiture électrique serait appréciée.

Une réussite conditionnée par l'amélioration des batteries Dans le courant de l'année 2005, l'idée de la voiture électrique a refait son apparition. Des projets portés par des industriels étrangers au monde de l'automobile, ont misé sur des technologies de batteries nettement plus performantes que les antiques batteries au plomb. Quelques prototypes ont été produits, dont certains ont été conçus comme des véhicules à part entière et non pas comme des véhicules conventionnels électrifiés.[réf. nécessaire] Ces progrès techniques à venir laissent entrevoir de nettes améliorations. L'évolution du marché du pétrole, des autres technologies de véhicules propres et de la sensibilité de l'opinion publique sur les questions de la pollution et des gaz à effet de serre décideront de l'avenir de ces véhicules.

Les batteries futures devront vieillir sans perdre leur capacité, que ce soit avec le temps comme avec les cycles de charge et de décharge, et être composées de matériaux recyclables et non polluants (c'est-à-dire sans métaux lourds), pour correspondre à cet idéal écologique[7] .

Véhicules aériens Le transport aérien ne fait pas appel à l'énergie électrique. Essentiellement, cela tient au poids important des batteries ou à l'énorme surface de capteurs solaires nécessaire pour produire l'énergie. Ces éléments vont vivement à l'encontre de l'implantation dans un avion qui a de drastiques contraintes de poids et de taille.[réf. nécessaire] Toutefois, l'énergie, la puissance disponibles et le poids des nouvelles batteries permettent leur incorporation à certains aéronefs, tels que les motoplaneurs ultra-légers à motorisation électrique. L'énergie disponible à bord permet l'envol, et même plusieurs envols successifs sans recharge des batteries. Le vol se poursuit alors après rétraction de l'ensemble propulsif dans le fuselage, en retrouvant les qualités de vol et de finesse d'un bon planeur (finesse 40 typiquement). Plusieurs modèles sont disponibles sur le marché tels que l'« Apis E », le « Silent E », l'"Alatus ME"

Véhicule électrique par exemple, ou le «Lange Antares 20E» (Lange Aviation). Existent également des ULM pendulaires à moteur électrique, comme par exemple Electro-Trike d'ELECTRAVIA. Il faut également citer l'intérêt grandissant dans le domaine des drones de toutes tailles à usage civil et militaire pour la propulsion électrique.

Des développements se poursuivent pour améliorer les performances de l'ensemble propulsif et font l'objet de multiples projets, tant dans les universités que chez les industriels. Bien évidemment, l’idéal serait de recharger en vol les batteries, ce qui est envisageable par des panneaux solaires ou par l'utilisation du moteur en générateur électrique à l'occasion d'une descente prolongée, hélice en moulinet. Cette conception permettrait alors d'imaginer un vol diurne au gré du soleil. L'évolution des performances des panneaux solaires photovoltaïques, en performance et coûts, laisse à penser que cette idée n'est plus une utopie (voir à ce sujet le prototype Icare 2). Il y a eu le vol d'un appareil électrique modèle réduit, appelé SoLong UAV, (avec batteries et panneaux solaires), d'une durée de plus de 24 heures, puis plus de 48 heures en Californie en 2005[8] .

Des projets associant propulsion électrique, panneaux photovoltaïques et pile à combustible font aussi l'objet d'études en vue de pouvoir réaliser des vols de longue durée à haute altitude.

Un projet de tour du monde en avion solaire est actuellement en développement en Suisse par une équipe réunie auprès d'un célèbre aéronaute : le projet Solar Impulse. Celui-ci a déjà réalisé, du 7 au 8 juillet 2010, un vol de 26 heures et 9 minutes sans interruption incluant une nuit entière.

Le 5 sept 2010, le bimoteur de construction amateur MC15E Cri-Cri a établi un record absolu de vitesse en avion 100% électrique (moteurs Electravia[9] , hélices E-PROPS, batteries KOKAM) à 262 km/h lors du meeting de Pontoise, en présence des commissaires de l'Aéro-Club de France[10] .

Le 13 avril 2011 le démonstrateur MC30E de la société luxembourgeoise LSA[11] a établi lors du salon Aero Friedrischafen le premier record FAI impliquant un aéronef à propulsion électrique, en Le MC30E en vol, lors de la campagne d'essais volant à 135 km/h sur un aller retour de deux fois 15 km (catégorie d'Août 2011.

RAL1E ID 16214). Ce démonstrateur a depuis subi un chantier de modifications pour installer une motorisation mieux adaptée et plus performante, en vue d'une nouvelle campagne de records FAI à l'horizon de fin 2011. Un compte rendu technique de la campagne d'essais de début août 2011 peut être consulté sur le site du motoriste Electravia[12] . Il faut noter qu'avec une efficacité énergétique équivalente à 3.4 g de carburant fossile dépensé par kilomètre parcouru en ligne droite et à altitude constante (soit 5 kWh à la vitesse de finesse max de 125 km/h), cet aéronef est l'objet volant piloté le plus économique jamais mis en opérations, et ce malgré le fait que son potentiel d'améliorations soit loin d'être épuisé. (l'ambition à court terme étant de descendre sous la barre des 3 g équivalents/km)

Navires La propulsion électrique est utilisée pour des navires de guerre : sous-marins (pour son fonctionnement anaérobique dès 1860 et pour son avantage acoustique) et porte-avions. Ils fabriquent leur énergie grâce à une centrale nucléaire embarquée. Très tôt, certains paquebots de luxe et navires de fort tonnage ont également utilisé la propulsion turbo-électrique comme - dans les années 1930 - Le Normandie (France), Le Patria (Allemagne) ou - plus récemment - Le Queen Mary 2.

Des avantages de la propulsion électrique sont alors : • la réduction des vibrations engendrées par une motorisation de haute puissance (sous-marins ou navires de croisière) ; • parfait contrôle du couple moteur (pour les brise-glaces, les navires à positionnement par satellite ou les ferries) ;

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Véhicule électrique • la simplification de l'architecture du navire, en séparant physiquement production de l'énergie et motorisation (pour les tankers) ; • maintenance diminuée (pour tous les navires).

Modélisme Depuis quelques années et la démocratisation de l'utilisation des accumulateurs Lithium-Polymère (LiPo), le monde du modélisme radio-commandé s'est considérablement transformé.

Le poids de ces accumulateurs est nettement moins important que les générations précédentes (NiMh ou NiCd), à pouvoir de décharge équivalent, et associé à des moteurs à haut rendement (« brushless »), permet une utilisation dans bon nombre d'applications.

Ainsi le vol en salle (« indoor »), initialement réservé à des appareils ultra légers (catégorie « cacahuète ») à propulsion moteur à caoutchouc, est désormais quasi acquit à la cause électrique, de la maquette à l'avion de voltige et les hélicoptères de quasi de toutes tailles (selon la taille de l'indoor) On retrouve l'utilisation de l'électrique dans tous les domaines du radio-modélisme : naval, sur roues, aérien (avion, planeur, jet, hélicoptère) À titre d'indication, le record du monde de durée d'un vol sans couper le moteur a été établi en France le 30 juillet 2008 à la Selles-Saint-Denis par l'équipe Vincent Labrouve et Daniel Lentin avec un appareil Volenbulle XXL, avec un temps de 12 h 36 min 46 s[13] [réf. insuffisante].

La technologie LiPo est la plus répandue, mais des nouvelles générations d'accumulateurs sont désormais disponibles proposant un pouvoir de décharge encore supérieur (légèrement plus lourds, ils sont utiles uniquement dans certains domaines d'applications), comme les LiFePo4 (batteries nanophosphate).

Notes et références [1] VHR France (http:/ / www. vhr-france. com) [2] Le cout d'usage de la voiture électrique par rapport à la voiture thermique (http:/ / www. voiture-electrique-populaire. fr/ enjeux/ economie/ cout-usage) [3] Les bus et navettes électriques (http:/ / www. avem. fr/ index. php?page=bus) - Association pour l'avenir du véhicule électrique méditerranéen (AVEM) [4] Smith Electric Vehicles : lancement d’un camion électrique aux Etats-Unis (http:/ / www. caradisiac. com/ Smith-Electric-Vehicles-apres-l-Europe-lancement-de-son-plus-gros-camion-electrique-aux-Etats-Unis-2708. htm) Caradisiac.com - décembre 2007 [5] Un camion à ordures electrique (http:/ / www. leparisien. fr/ courbevoie-92400/ un-camion-a-ordures-100-electrique-13-05-2011-1447329. php) Le Parisien - mai 2011 [6] Fini le facteur en vélo, place au quad électrique (http:/ / www. enerzine. com/ 15/ 4457+ fini-le-facteur-en-velo-place-au-quad-electrique+ . html) - Enerzine.com, 19 mars 2008 [7] Les enjeux autour de la batterie des voitures électriques (http:/ / www. voiture-electrique-populaire. fr/ enjeux/ technologie/ batterie)

(en) Solar-powered UAV flies two days straight (http://machinedesign.com/article/solar-powered-uav-flies-two-days-straight-0818) MachineDesign.com, 18 août 2005 [9] Electravia (http:/ / www. electravia. fr/ ) [10] Le Parisien, édition Ile de France, 06/09/2010 [11] Luxembourg Special Aerotechnics (http:/ / www. lsa-aerotechnics. com/ ) [12] Electravia MC30E (http:/ / www. electravia. fr/ mc30e. php) [13] record du monde de durée électrique battu (http:/ / forum. modelisme. com/ viewtopic. php?id=152412& p=1) - Forum, sur modelisme.com, 3 août 2008 [8]

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Véhicule électrique

Annexes Articles connexes • • • • •

Véhicule propre Transport Véhicule Véhicule hybride rechargeable, qui allie un moteur thermique et un moteur électrique.

Vélo à assistance électrique

Liens externes • Strasbourg teste la voiture électrique (http://www.parolesdeclients.schneider-electric.fr/video/ recharge-des-voitures-electriques-a-strasbourg/) • Recharger son véhicule électrique en toute sécurité selon Schneider Electric (http://www.schneider-electric.fr/ sites/france/fr/solutions-ts/energie-et-infrastructures/transports/recharger-en-toute-securite.page) • Livre Vert sur les infrastructures de recharge ouvertes au public pour les véhicules décarbonés (http://www. developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/ Livre_vert_L-_NEGRE_Infrastrucutres_recharge_pour_les_vehicules_decarbones.pdf) de Louis Nègre.

Biocarburant Un biocarburant ou agrocarburant est un carburant produit à partir de matériaux organiques non fossiles, provenant de la biomasse. Il existe actuellement deux filières principales : • filière huile et dérivés (biodiesel) ; • filière alcool, à partir d'amidon, de cellulose ou de lignine hydrolysés.

D'autres formes moins développées voire simplement au stade de la recherche existent aussi : carburant gazeux (biogaz carburant, dihydrogène), carburant solide.

La canne à sucre peut être utilisée pour produire des agrocarburants.

En Europe, à partir de juillet 2011, pour être en Europe certifiés soutenable un biocarburant devra répondre à de nouvelles « normes de durabilité[1] , via 7 mécanismes ou initiatives[2] » (chiffres susceptible d'évoluer).

Dénomination La langue anglaise ne possède qu'un seul terme, biofuel, qui peut être également retrouvé dans des textes francophones.

Plusieurs expressions concurrentes coexistent en langue française : • Biocarburant.

L’expression « biocarburant » (formée du grec bios, vie, vivant et de « carburant » [3] ) indique que ce carburant est obtenu à partir de matière organique (biomasse), par opposition aux carburants issus de ressources fossiles.

L'appellation « biocarburant » a été promue par les industriels de la filière[4] et certains scientifiques. Biocarburant est la dénomination retenue par le Parlement européen[5] .

• Agrocarburant.

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Biocarburant L'expression « agrocarburant » (du latin ager, le champ)», plus récente (2004)[6] , indique que le carburant est obtenu à partir de produits issus de l'agriculture. Elle est privilégiée par certains scientifiques, une partie de la classe politique française (à sensibilité écologiste) et des médias qui estiment que le préfixe « bio » est associé en France au mode de production de l'agriculture biologique[7] et soupçonnent les industriels de la filière de profiter de l'image positive de celle-ci. En 2007, l'association Bio Suisse demande dans un communiqué de presse à l'Office fédéral de l'agriculture (OFAG) de modifier les textes de lois et l'usage en Suisse pour que ne soit plus utilisé que le terme agrocarburant[8] . « Agrocarburant » est le plus souvent utilisé pour marquer la provenance agricole de ces produits, et la différence avec les produits issus de l'agriculture bio.

• Nécrocarburant.

Certains courants écologistes recourent à l'expression « Nécrocarburant » pour dénoncer les risques écologiques et sociaux posés par le développement des agrocarburants[9] .

• Carburant végétal.

Cette expression est utilisée par l'ADECA, une association dédiée au développement de ce type de carburant[10] .

• Carburant vert » Dénomination appliquée parfois à des carburants contenant une fraction de biocarburant.

Première et deuxième générations On distingue aussi les biocarburants de première et de seconde génération. Plusieurs définitions complémentaires coexistent. La distinction entre un biocarburant de première génération et un biocarburant de seconde génération devrait cependant s'affiner (ou se confirmer) avec le temps. Parmi ces définitions, on compte celles qui distinguent les carburants issus de produits alimentaires des carburants issus de source ligno-cellulosique (bois, feuilles, paille, etc.).

Une autre définition repose sur les moyens utilisés pour produire le carburant avec : d'une part les biocarburants produits à partir de processus techniques simples et d'autre part ceux produits à partir de techniques avancées. Une troisième définition distingue les cultures agricoles à vocation générique (utilisables pour remplir des besoins alimentaires, industriels ou énergétiques), de cultures à vocation strictement énergétique.

Certains experts[Qui ?] du monde agricole et scientifique estiment que la première génération de biocarburants (ou agrocarburants) repose sur l'utilisation des organes de réserve des cultures : les graines des céréales ou des oléagineux (colza, tournesol, jatropha), les racines de la betterave, les fruits du palmier à huile. Ces organes de réserves des plantes stockent le sucre (betterave et canne), l'amidon (blé, maïs), ou l'huile (colza, tournesol, palme, jatropha). Ces organes de réserves étant également utilisés pour l'alimentation humaine, la production de biocarburants se fait au détriment de la production alimentaire. Les biocarburants issus des graisses animales ou des huiles usagées transformées en biodiesel pourraient aussi entrer dans cette catégorie puisque leurs productions utilisent un procédé identique à celui servant à transformer les huiles végétales (transestérification). [11] [réf. insuffisante]

Cette même définition affirme que les biocarburants de seconde génération n'utilisent plus les organes de réserve des plantes mais les plantes entières. Ce qui est valorisé est la lignocellulose des plantes qui est contenue dans toutes les cellules végétales. Il est alors possible de valoriser les pailles, les tiges, les feuilles, les déchets verts (taille des arbres, etc) ou même des plantes dédiées, à croissance rapide (miscanthus). Pour cette raison, certains considèrent que la production de biocarburants de deuxième génération nuit moins aux productions à visée alimentaire.

La Commission européenne souhaite définir les biocarburants de seconde génération suite à l’évaluation à mi-parcours de sa politique de biocarburants[12] . Les critères pouvant être pris en compte sont les suivants : les matières premières utilisées, les technologies utilisées ou encore la capacité à lutter contre les émissions de gaz à effet de serre…

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Biocarburant Pour l'Office fédéral de l'agriculture suisse, les biocarburants de seconde génération sont issus « des sous-produits et déchets agricoles ou encore des plantes qui ne servent pas à l’alimentation humaine »[13] . Pour Jean-Louis Borloo, ministre de l’Écologie : « La position de la France est claire : cap sur la deuxième génération de biocarburants » et « pause sur de nouvelles capacités de production d’origine agricole » [14] .

Approche historique À la naissance de l'industrie automobile, le pétrole et ses dérivés n'étaient pas encore très utilisés ; c'est donc très naturellement que les motoristes se tournaient, entre autres, vers ce qu'on n'appelait pas encore des biocarburants : Nikolaus Otto, inventeur du moteur à combustion interne, avait conçu celui-ci pour fonctionner avec de l'éthanol.

Rudolf Diesel, inventeur du moteur portant son nom, faisait tourner ses machines à l'huile d'arachide. La Ford T (produite de 1903 à 1926) roulait avec de l'alcool. le , 28 février 1923 les efforts d'Edouard Barthe pour la promotion d'un carburant national à base d'alcool de grains sont entérinés par la loi .

Lors des deux guerres mondiales, les gazogènes sont rapidement apparus pour parer au manque de gazole ou d'essence.

Au milieu du XXe siècle, le pétrole abondant et bon marché explique un désintérêt des industriels pour les biocarburants. Le premier et second choc pétrolier (1973 et 1979) les rendirent à nouveau attractifs, pour des questions stratégiques (sécurité d'un approvisionnement en énergie) et économique (réduction de la facture pétrolière, développement d'une industrie nationale dans un contexte de chômage croissant). De nombreuses études furent ainsi menées à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Le Brésil engagea un vaste programme de production d'éthanol à partir de canne à sucre, et de conversion de son parc automobile à cette énergie (programme Proalcool, décret-loi du 14 novembre 1975, renforcé en 1979)[15] . Aux États-Unis, les travaux du NREL (National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy, DOE) sur les énergies renouvelables ont commencé dans les années 1970 dans le contexte du pic pétrolier américain. Il est alors apparu indispensable au gouvernement américain de se tourner vers des sources pétrolières étrangères ou de développer d’autres carburants.

Le contre-choc pétrolier de 1986 (baisse des prix du pétrole), et le lobbying des multinationales pétrolières[réf. nécessaire] ont fait chuter l'enthousiasme pour les biocarburants. Cependant, durant les années 1980, l'IFP (Institut Français du Pétrole) se penche sur la transformation des huiles végétales en esters méthylique d'huiles végétale (biodiesel). Les tests réalisés révèlent la possibilité d'utiliser du biodiesel en mélange avec le gazole[16] . La mise en place de jachères agricoles dans le cadre de la Politique agricole commune de 1992 est alors perçue par certains comme une occasion pour développer ce type de production. Une première unité industrielle de production de biodiesel est ainsi mise en place à Compiègne en 1992. [réf. à confirmer] [17] ,[18] ,[19] .

Mais en 2000, une nouvelle hausse du prix du pétrole, l'approche du pic pétrolier [réf. nécessaire], la nécessité de lutter contre l'effet de serre, les menaces sur la sécurité d'approvisionnement et last but not least la surproduction agricole ont conduit les gouvernements à multiplier les discours et les promesses d'aides pour le secteur des biocarburants.

Les USA lancent un grand programme de production d'éthanol de maïs. La Commission européenne souhaite que les pays membres incluent au moins 5.75 % de biocarburants dans l'essence, et, à cet effet, les directives adoptées autorisent les subventions et détaxations, ainsi que l'utilisation des jachères à des fins de production d'agrocarburant[20] . Enfin, la Suède vise une indépendance énergétique dès 2020.

En avril 2007, un rapport de l'ONU n'arrive pas à quantifier les avantages et inconvénients de ces produits. Il propose aux décideurs d'encourager leur production et utilisation durable ainsi que d'autres bioénergies[pas clair], en cherchant à maximiser les bénéfices pour les pauvres et pour l'environnement tout en développant la recherche et le développement pour des usages d'intérêt public[21] ,[22] . Deux projets de directives européennes sont en cours d'examen en 2007 ; sur la qualité des biocarburants et sur leur promotion.

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Biocarburant En 2007, les demandes de subvention à l’Europe ont porté sur 2,84 millions d’ha, alors que le dispositif d’aide de la PAC a été prévu (en 2004) pour 2 millions d’ha consacrés aux agrocarburants. Seuls 70 % de l'aire pourra donc être subventionnée (45 € par ha - alors qu’on en cultivait 1,23 million d’ha). Cette subvention pourrait être remise en question par la commissaire européenne à l’agriculture Mariann Fischer Boel car d'après une étude intitulée le « Bilan de santé de la PAC », le prix du pétrole (100 USD le baril en janvier 2008) ne justifierait plus cette aide[23] . Le dernier écobilan effectué en France a été réalisé par PWC (consultants) en 2002. Suite au Grenelle de l'Environnement (en octobre 2007), le gouvernement français en a commandé un nouveau à l'Ademe.

Technique Filières de première génération Pour utiliser ces carburants dans les moteurs, deux approches sont possibles : • Soit on cherche à adapter l'agrocarburant (par transformation chimique pour obtenir du biodiesel par exemple) aux moteurs actuels, conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole ; c’est la stratégie actuellement dominante mais elle n’a pas le meilleur bilan énergétique ni environnemental.

• Soit on cherche à adapter le moteur au biocarburant naturel, non transformé chimiquement. Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans ces adaptations. La substitution peut être totale ou partielle. Le moteur Elsbett fonctionne par exemple entièrement à l’huile végétale pure. Cette stratégie permet une production locale et plus décentralisée des carburants, mais nécessite la construction d'une filière entièrement nouvelle.

Filière huile De nombreuses espèces végétales sont oléifères comme le palmier à huile, le tournesol, le colza, le jatropha ou le ricin. Les rendements à l'hectare varient d'une espèce à l'autre. L'huile est extraite par pressage (écrasement) à froid, à chaud, voire (pour un coût plus élevé) avec un solvant organique.

Deux grandes voies d'utilisation sont ouvertes : • L'huile végétale brute (HVB, ou HVP) peut être utilisée directement, dans les moteurs diesels, pure ou en mélange, mais, notamment à cause de sa viscosité relativement élevée, l'utilisation d'une fraction d'huile importante nécessite l'usage d'un moteur adapté.

• Le biodiesel (aussi appelé en France diester), obtenu par la transformation des triglycérides qui constituent les huiles végétales ; la transestérification de ces huiles, avec du méthanol ou de l'éthanol, produit des Esters d'Huile Végétale, respectivement méthyliques (EMHV) et éthyliques (EEHV), dont les molécules plus petites peuvent alors être utilisées comme carburant (sans soufre, non toxique et hautement biodégradable) dans les moteurs à allumage par choc electrique

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Biocarburant

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Filière alcool De nombreuses espèces végétales sont cultivées pour leur sucre : c'est le cas par exemple de la canne à sucre, de la betterave sucrière, du maïs, du blé ou encore dernièrement de l'ulve.

• Le bioéthanol est obtenu par fermentation de sucres (sucres simples, amidon hydrolysé) par des levures du genre Saccharomyces. L'éthanol peut remplacer partiellement ou totalement l'essence. Une petite proportion d'éthanol peut aussi être ajoutée dans du gazole, donnant alors du gazole oxygéné, mais cette pratique est peu fréquente.

• L'éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE) est un dérivé (un éther) de l'éthanol. Il est obtenu par réaction entre l'éthanol et l'isobutène et est utilisé comme additif à hauteur de 15 % à l'essence en remplacement du plomb. L'isobutène est obtenu lors du raffinage du pétrole.

• Le biobutanol (ou alcool butylique) est obtenu grâce à la bactérie Clostridium acetobutylicum[24] qui possède un équipement enzymatique lui permettant de transformer les sucres en butanol-1 (fermentation acétonobutylique)[25] ,[26] ,[27] ,[28] ,[29] . Du dihydrogène, et d'autres molécules sont également produites : acide acétique, acide propionique, acétone, isopropanol et éthanol (voir le schéma des voies métaboliques de Clostridium acetobutylicum [30]).

Les entreprises BP et DuPont commercialisent actuellement le biobutanol ; il présente de nombreux avantages par rapport à l'éthanol et est de plus en plus souvent évoqué comme biocarburant de substitution à l'heure du pétrole cher. Les unités de production du bioéthanol peuvent être adaptées pour produire le biobutanol[31] .

La fermentation éthanolique en allemand.

• Le méthanol (ou « alcool de bois »), obtenu à partir du méthane[32] est aussi utilisable, en remplacement partiel (sous certaines conditions) de l'essence, comme additif dans le gasoil, ou, à terme, pour certains types de piles à combustible. Le méthanol est cependant très toxique pour l'homme.

Biocarburant

Autres filières Filière gaz • Le bio-méthane est le principal constituant du biogaz issu de la fermentation méthanique (ou méthanisation) de matières organiques animales ou végétales riches en sucres (amidon, cellulose, plus difficilement les résidus ligneux) par des bactéries méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobies. Les principales sources sont les boues des stations d'épuration, les lisiers d'élevages, les effluents des industries agroalimentaires[33] et les déchets ménagers. Les gaz issus de la fermentation sont composés de 65 % de méthane, 34 % de CO2 et 1 % d'autres gaz dont le sulfure d'hydrogène et le diazote. Le méthane est un gaz pouvant se substituer au gaz naturel (ce dernier est composé de plus de 95 % de méthane). Il peut être utilisé soit dans des moteurs à allumage commandé (technologie moteurs à essence) soit dans des moteurs dits dual-fuel. Il s'agit de La fermentation méthanique ou méthanisation moteurs diesel alimentés en majorité par du méthane ou biogaz et pour lesquels la combustion est assurée par un léger apport de biodiesel/huile ou gazole. Lorsqu'il est produit à petite ou moyenne échelle, le méthane est difficile à stocker. Il doit être donc être exploité sur place, en alimentation d'un groupe électrogène par exemple.

Une possibilité qui est développée en Europe et aux États-Unis est son épuration aux normes du gaz naturel, pour qu'il puisse être injecté dans les réseaux de gaz naturel et ainsi s'y substituer en petite partie pour les utilisations traditionnelles qui en sont faites. Le rendement énergétique de cette filière biocarburant est actuellement bien meilleure que les autres et techniquement plus simple, mais elle est très peu médiatisée en France.

• Un gaz naturel de synthèse issu du bois : fin juin 2009, a été inaugurée une centrale de production d'un gaz naturel de synthèse (GNS) obtenu à partir de copeaux de bois par un procédé appelé méthanation. Ce gaz bio, très prometteur, est de meilleure qualité que le gaz naturel fossile (il est constitué à 98 % de méthane).

• le dihydrogène (bio-hydrogène) : le reformage du bio-méthane permet de produire du dihydrogène. Ce dernier peut également être produit par voie bactérienne ou microalgale[34] ,[35] ,[36] ,[37] .

Filière charbon de bois (biocarburant solide) Le charbon de bois est obtenu par pyrolyse du bois, de la paille ou d'autres matières organiques. Un ingénieur indien a développé un procédé permettant de pyrolyser les feuilles de cannes à sucre, feuilles qui ne sont presque jamais valorisées actuellement.

Autres • La filière BTL (ou Biomass to liquid) permet d'obtenir des carburants grâce au procédé Fischer-Tropsch[38] .

• Le gazogène : inventé par Georges Imbert (1884-1950), le gazogène est un système qui peut remplacer l'essence dans les moteurs à combustion interne par des carburants solides gazéifiés, dont le bois.

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Biocarburant

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Filières de deuxième génération De nouvelles filières purement énergétiques, aux meilleurs rendements [réf. nécessaire] et plus intéressantes sur le plan environnemental [réf. nécessaire] émergent progressivement ; on parle alors d'éthanol cellulosique.

• La transformation de la lignine et de la cellulose (du bois, de la paille) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible[39] ,[40] ) fait l'objet d'intenses recherches dans le monde entier. Les technologies de la transformation de la cellulose (la macromolécule la plus commune sur terre) sont complexes, allant de la dégradation enzymatique à la gazéification. Des entreprises canadiennes (comme par exemple Iogen[41] ), américaines (Broin Co.) et deux universités suédoises (Usine pilote d'Örnsköldsvik[42] ) passent actuellement à la phase de production industrielle d'éthanol cellulosique. Un problème est que l'utilisation des pailles prive encore les sols agricoles de la matière organique dont ils manquent déjà.

• En France, le PROJET FUTUROL a été lancé en 2008, avec pour ambition de constituer une véritable filière éthanol deuxième génération. Les axes majeurs de ce projet servent de fils conducteurs à la R&D s'appuyant sur une installation pilote puis sur un prototype : une filière et un procédé « durables » permettant d’obtenir les meilleurs bilans énergétiques et GES possibles, sur l’ensemble du processus, du champ à la roue ; un pilote flexible (multi matières premières) ; un procédé économiquement pertinent (innovations et optimisations de procédés)[43] .

D'intenses recherches sont en cours afin de transformer la lignine et la cellulose des végétaux (paille, bois, déchets divers) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible).

Le tube digestif des termites abrite des bactéries capables de transformer efficacement et économiquement certains déchets de bois en sucres pour la production d'éthanol.

• Selon le directeur du Programme des Nations unies pour l'Environnement, les termites possèdent des bactéries capables de transformer « de manière efficace et économique les déchets de bois en sucres pour la production d'éthanol »[44] . Les enzymes trouvées dans le tube digestif des termites et produites par ces bactéries symbiotiques sont en effet capables de convertir le bois en sucre en 24 heures[45] . Le potentiel de la filière cellulosique est énorme et les technologies évoluent rapidement.

• La fermentation des sucres (provenant directement de plantes comme la canne à sucre, de la betterave sucrière, de l'hydrolyse de l'amidon du blé, du maïs, ou encore de l'hydrolyse de la cellulose présente dans le bois ainsi que les tiges et les feuilles de tous types de végétaux) en éthanol génère de grandes quantités de CO2 (à concentration élevée) qui peuvent nourrir les microalgues. La production de 50 litres d'éthanol par fermentation alcoolique s'accompagne de la production de 15 litres de CO2. En ce qui concerne la filière huile, les tourteaux obtenus après extraction de l'huile végétale (Jatropha curcas, karanj, saijan, tournesol, colza etc.) peuvent servir à produire du biogaz (méthane). Le méthane peut alimenter une centrale thermique (production d'électricité) et le CO2 libéré peut aussi nourrir les microalgues. Le bilan carbone global et le caractère durable de la filière dépendent donc de la source de CO2 utilisée. Le couplage filière éthanol cellulosique - filière microalgue est une voie d'avenir dans la perspective d'un développement durable. À noter que la croissance des microalgues est bien entendu possible dans les conditions atmosphériques actuelles (concentration en CO2 de 380ppm), mais les rendements sont alors beaucoup plus faibles.

• Ulva lactuca, la laitue de mer ou ulve est en ce moment à l'essai au Danemark. À l’Université d’Aarhus, Michael Bo Rasmussen est déjà passé aux tests. L’idée d’utiliser la côte paraît intéressante dans ce pays[46] .

Biocarburant

• Jatropha curcas. Il existe des plantes qui poussent en zone aride.

C'est le cas par exemple de Jatropha curcas, qui produit en moyenne 400 à 500 litres d'huile par hectare et par an[47] . Sa culture (réalisée de manière éco-responsable) permet idéalement de lutter contre la désertification. À l'occasion du Biofuel Summit 2007[48] qui s'est tenu à Madrid, Winfried Rijssenbeek (de l'entreprise RR Energy qui a investi dans les biocarburants)[49] a fait la promotion des qualités de cette euphorbiacée : « Cette plante, qui produit des graines Fruits de Jatropha curcas oléagineuses, est une alternative intéressante aux palmiers à huile et au soja pour le sud. En premier lieu parce qu'elle n'est pas comestible et donc n'entre pas en concurrence avec le secteur alimentaire. Autre avantage, Jatropha curcas peut être cultivée sur des sols difficiles, impropres aux autres cultures et permet de lutter contre la désertification »[50] . Mais ces plantes sont des êtres vivants comme les autres et ne font pas de miracles : sans apports d'eau réguliers, les rendements sont extrêmement faibles, non rentables. Cette conclusion logique a été confirmée, par exemple, par des expériences, il y a plusieurs années, en zone aride, avec la variété mexicaine de Jatropha curcas, par des ingénieurs agronomes mexicains[réf. nécessaire]. Or l'eau est une ressource précieuse en zone aride…

• Pongamia pinnata (ou Karanj) est un arbre à croissance rapide, fixateur d'azote, très résistant à la sécheresse, qui pousse en plein soleil, sur des sols difficiles, même sur des sols salés, et producteur d'huile. L'Inde, qui souhaite mélanger 20 % de biocarburants dans les carburants traditionnels en 2017[51] , encourage actuellement fortement la plantation de cet arbre (ainsi que de l'arbuste Jatropha curcas) dans les zones impropres aux cultures traditionnelles, ceci dans l'optique de produire de l'huile végétale. Les rendements moyens sont, d'après certains auteurs et dans les meilleurs conditions, de 5 tonnes de graines/ha/an (1.7 tonne d'huile et 5.3 tonnes de cakes) la dixième année.

• D'autres espèces oléifères cultivables en zone aride offrent également des perspectives intéressantes : Madhuca longifolia (Mahua) - Moringa oleifera (Saijan) - Cleome viscosa etc.

La polyculture (association de plusieurs espèces) est de loin préférable d'un point de vue environnemental aux monocultures. On peut ainsi envisager de planter des forêts où se mélangent Mahua, Saijan, Karanj ainsi que d'autres essences utiles aux populations locales.

Le bilan énergétique, ainsi que le bilan carbone, est en général meilleur quand on adapte le moteur à l'huile végétale pure (moteur Elsbett, par exemple) plutôt que d'adapter l'huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole.

Une équipe de l'université du Wisconsin dirigée par James Dumesic a exposé en juin 2007 dans la revue Nature un nouveau procédé de transformation de l'amidon afin de produire un nouveau carburant liquide, le diméthylfurane[52] .

Ses propriétés semblent plus avantageuses que celles de l'éthanol.

Application dans l'aviation Des biocarburants dits de deuxième génération sont développés pour se substituer, au moins partiellement, au kérosène. Un premier vol d'essais a eu lieu le 30 décembre 2008 sur un Boeing 747-400 d'Air New Zealand dont un des réacteurs RB 211 a été alimenté avec 50% de Jet-A1 et 50% de carburant à base de Jatropha curcas. Il a été suivi d'un autre le 7 janvier 2009 sur un Boeing 737-800 de Continental Airlines dont un des moteurs CFM56-7B a été alimenté par un mélange de moitié de kérosène traditionnel et pour moitié d'huiles de jatropha et d'algues. À chaque fois, les mélanges se sont comportés sans altérer le fonctionnement des moteurs, sinon une légère baisse de consommation de 1 à 2%. Un troisième essai est prévu le 30 janvier 2009 avec un Boeing 747-300 de Japan Airlines équipé de moteurs Pratt & Wittney JT9D, dont un alimenté avec un mélange de 50% de kérosène et 50% de cameline (« lin bâtard »), de jatropha et d'algues. L'objectif est d'obtenir la certification de ces mélanges en 2010 et de biocarburants purs en 2013. Le carburant à base de jatropha présente un point d'éclair à 46°, contre 38° pour le

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Biocarburant Jet-A1, avec une énergie de 44,3 MJ/kg (contre 42,8 MJ/kg pour le Jet-A1), son principal avantage étant d'émettre 75% de gaz carbonique de moins que le kérosène sur l'ensemble de son cycle de vie (incluant le CO2 absorbé par les plantes dans leur croissance), pour un prix de revient de 80$ le baril[53] .

Filière de troisième génération Les biocarburants à partir d'algues, algocarburant, sont dits de « troisième génération »[54] .

C'est probablement à partir des cultures de microalgues[55] ,[56] ,[57] ,[58] ,[59] , d'un point de vue théorique 30 à 100 fois plus efficaces que les oléagineux terrestres d'après certains auteurs, que des biocarburants pourront être produits avec les meilleurs rendements, rendant ainsi envisageable une production de masse (par exemple pour l'aviation), sans déforestation massive ni concurrence avec les cultures Il existe environ 100000 espèces de diatomées alimentaires. Pour obtenir un rendement optimal en huile, la croissance (microalgues) connues dans le monde — plus de 400 nouveaux taxons sont décrits chaque année. des microalgues doit s'effectuer avec une concentration en CO2 Certaines espèces sont particulièrement riches en d'environ 13%. Ceci est possible à un coût très faible grâce à un huile. couplage avec une source de CO2, par exemple une centrale thermique au charbon, au gaz naturel, au biogaz, ou une unité de fermentation alcoolique, ou encore une cimenterie. La culture de microalgues dans des bassins ouverts est aussi expérimentée dans des fermes d'algues au Nouveau Mexique et dans le désert du Néguev[60] . Cependant, d'importants défis subsistent : • À 10 euros le litre (soit 2060 dollars le baril), taxes non comprises, selon l'équipe Shamash[61] et selon Seed Science Ltd[62] , l'huile de microalgue est très loin d'être compétitive sur le marché.

• La combustion du carburant micro-algal dans un moteur thermique, comme avec n'importe quel carburant, s'accompagne de pertes très importantes (80% de pertes en cycle d'usage ordinaire).

• La culture de micro-algues nécessite de très importants apports en engrais et en substances chimiques afin d'inhiber la croissance des bactéries et autres micro-organismes qui ont tendance à envahir les bioréacteurs ou les bassins.

• Certaines équipes qui travaillent sur le sujet utilisent des OGM. Que se passera-t-il si ces organismes sont libérés dans l'environnement ?

• Aucune étude d'impact environnemental de ces cultures n'a été réalisée à ce jour.

• Le rendement de conversion de l'énergie solaire en biomasse par les microalgues est meilleur qu'avec les cultures terrestres mais reste très faible, de l'ordre de 1,5 %, soit 10 fois moins que le rendement de conversion de l'énergie solaire en électricité via le solaire photovoltaïque ou le solaire thermodynamique (15 %). Comme souligné dans le rapport « Agrocarburants et Environnement » publié fin 2008 par le ministère de l’Écologie, « les agrocarburants se situent dans la zone des rendements les plus faibles. Ils sont de fait limités par le rendement de la photosynthèse, qui est très faible (<1 %). La troisième génération, utilisant des algues, restera largement moins efficace que les solutions « électriques » quelles qu'elles soient, notamment l'utilisation de l'énergie solaire » [63] .

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Biocarburant

Bilan et analyses Chiffres clefs Chiffres clés 2005[64] ,[65] : • Production mondiale d'EMHV (biodiesel, « Diester ») en 2005 ~ 4 millions de tonnes (Allemagne : 45% de la production mondiale - France : 15% - Italie : 11% - USA : 7%) • Production mondiale de bioéthanol en 2005 : 36 millions de tonnes dont 75% utilisés pour la carburation (37% de la production mondiale : Amérique du Sud - 36% : Amérique du Nord et Amérique centrale - Asie : 15% - Europe : 10%) • Consommation mondiale de pétrole dans les transports en 2005 : 2 milliards de tonnes (60% de la consommation totale). « En 2005, la production européenne d'éthanol « carburant » a été de 750000 tonnes pour 950000 tonnes consommées : 200000 t ont donc été importées. Premier producteur jusqu’en 2001, la France est désormais devancée par l’Espagne, la Suède et l'Allemagne. En ce qui concerne la filière EMHV, la production a augmenté de manière très importante sur les 5 dernières années (taux de croissance moyen annuel : 35 %). La France a produit 492000 tonnes en 2005, dont une partie a été exportée vers l'Allemagne. L’Allemagne est désormais le principal producteur et consommateur européen d’EMHV : 1,7 Mt ont été produits en 2005 à comparer avec les 450000 tonnes produits en 2002, soit une multiplication par presque 4. » - Source : IFP[66] Les deux plus grands producteurs de bioéthanol sont les États-Unis et le Brésil, avec 16 et 15,5 milliards de litres produits en 2005. L'Union européenne produit 0,9 milliard de litres (le principal producteur est l'Espagne)[67] .

Chiffres clés pour l'année 2008 : • En 2008, les biocarburants mélangés aux produits pétroliers classiques ont représenté 5,71% de l'ensemble des carburants vendus en France. Ceci correspond pratiquement à l'objectif français visé pour 2008, soit 5,75% d'incorporation. Source : Les Echos[68] .

• En Europe, les agrocarburants consommés ont représenté l'équivalent de 10 millions de tonnes équivalent pétrole (Mtep). Biodiesel et bioéthanol ont ainsi représenté 3,3% du contenu énergétique des carburants consommés en Europe pour les transports routiers. Source : actu-environnement.com[69] et rapport EurObserv'ER 2008[70] .

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Biocarburant

Bilan économique et intérêt géostratégique des biocarburants Les biocarburants représentent • une source supplémentaire de carburant, favorable à l'indépendance énergétique et, éventuellement, substitut au pétrole qui se raréfie • un débouché agricole et une activité agro-industrielle nouvelle, séduisante en période de crise économique Les différentes filières d'agrocarburants peuvent stimuler l'activité agricole. Les récentes périodes de relative surproduction de produits agricoles et de baisse des prix ont conduit les milieux agricole à promouvoir et demander des mesures gouvernementales en faveur de cette production. Cette stimulation dépend des conditions sur le marché des produits agricole : en sens inverse, la fin de la période de prix anormalement bas a été un signal très négatif pour les agrocarburants Possibilité de remplacement des énergies fossiles En théorie, les biocarburants sont techniquement Évolution de la part importée dans la consommation totale de pétrole aux USA. capables de produire la totalité de l'énergie consommée par l'humanité ! Un calcul rapide le montre : la consommation mondiale d'énergie aujourd'hui est de l'ordre de 400 exajoules, soit 1014 kWh (source : Agence Internationale de l'Energie pour 2007). La productivité la plus élevée pour un biocarburant de première génération est celle du palmier à huile, qui atteint 5.000 L/ha/an, avec une densité d'énergie de 10 kWh/L. Il faudrait donc 20 millions de kilomètres carrés de palmier à huile pour assurer notre autonomie énergétique. C'est beaucoup (deux fois et demie le Brésil), mais en aucun cas impossible. D'autant plus que dans le futur des progrès très importants sont attendus de la recherche : conversion en carburant de la totalité de la plante (deuxième génération) ; production en réacteurs pour ne pas consommer de terres agricoles (troisième génération) ; augmentation du rendement de la photosynthèse par enrichissement de l'air en dioxyde de carbone... En fait la limite est le rendement de conversion de l'énergie solaire en biomasse par la photosynthèse, qui est de l'ordre de 2% sans enrichissement de l'air en dioxyde de carbone. Si on récupérait la totalité de cette énergie, il suffirait de moins d'un million de kilomètres carrés pour assurer l'autonomie énergétique de la planète, soit seulement deux fois la France.

Une grande partie de la production pétrolière a lieu dans des pays dont il serait imprudent de dépendre excessivement : Irak, Nigéria, Iran, ... et les trois principales crises pétrolières sont le fruit d'une crise politique. En outre, on sait que le pétrole s'épuise. Les biocarburants permettent aux pays qui les produisent de devenir moins dépendants sur le plan énergétique[71] ,[72] . À l'échelle locale, la production et l'autoconsommation d'agrocarburants (huile végétale carburant par exemple) permettent une autonomie énergétique des agriculteurs.

En 2003, le biologiste Jeffrey Dukes[73] a calculé que les énergies fossiles brûlées en un an (1997) provenaient d’une masse de matière organique préhistorique qui représentait plus de 400 fois l'énergie qui à l'inverse se fixe et s'accumule naturellement dans le même temps sur la planète[74] ,[75] . L'interprétation de ce résultat est que la nature non gérée (forêt primaire) accumule le carbone avec une extrême lenteur, alors que la culture de plantes énergétiques fournit de grandes quantités de carbone renouvelable évitant de rejeter du carbone fossile. Dans le même article, Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22 % de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50 % l'appropriation de cette ressource par l'homme.

Dans le cas de la France, par exemple, Jean-Marc Jancovici calcule que, compte tenu des consommations intermédiaires par l'activité agricole et pour les productions actuellement maîtrisées (colza, betterave, etc.), la

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Biocarburant production des 50 Mtep actuellement utilisés pour les transports sous forme de biocarburants nécessiterait une surface agricole supérieure à la surface totale du pays[76] (sachant que la surface agricole utile en représente environ la moitié, et décroît). Il en conclut que les biocarburants sont donc un intéressant problème de politique agricole, mais un élément négligeable d'une politique énergétique[77] .

Ces analyses présentent évidemment des limites, et on peut espérer que les progrès des biocarburants, notamment le passage à la seconde et surtout la troisième génération, augmentent la production nette par unité de surface (variétés de végétaux moins exigeantes en consommations intermédiaires, plus productives, sur une période plus longue de l'année, etc. ; les algocarburants, notamment, ne nécessitent ni eau douce ni terre cultivable) ou que la valorisation des co-produits suffise à justifier la culture, mais en l'état actuel les agrocarburants ne peuvent être qu'un appoint.

Il ne faut pas en conclure que ces raisons s'opposent définitivement aux biocarburants ; un monde fonctionnant aux énergies renouvelables devrait consommer bien moins et de façon plus efficace, ce qui leur laisse une place. Des études prenant en compte d'autres cultures et d'autres modes de production agricoles ont conclu que la bioénergie pourrait assurer une part significative de nos besoins en déplacement. Les conditions nécessaires à ce scénario seraient des mesures importantes d'efficacité énergétique et un passage vers une agriculture locale peu consommatrice d'énergie[78] .

Bilan environnemental Depuis juillet 2011, les biocarburants pour être en Europe certifiés soutenables devront répondre à des « normes de durabilité[1] ,[2] » être contrôlée, soit par les États membres, soit dans le cadre de mécanismes volontaires soumis à l’approbation de la Commission européenne (au nombre de 7 en octobre 2011 ; ISCC[79] , Bonsucro EU[80] , RTRS EU RED[81] , RSB EU RED[82] , 2BSvs[83] , RSBA[84] et Greenergy[85] )[1] . Le bilan environnemental des biocarburants comporte généralement trois aspects principaux : • le bilan d'économie réelles d'énergie fossile et de réduction des gaz à effet de serre (GES), ces deux questions, bien que distinctes, étant très liées ; En Europe, pour être dit durable, « les émissions de gaz à effet de serre sur l'ensemble de la chaîne de production doivent être inférieures d'au moins 35 % à celles de la chaîne de production des combustibles fossiles. Ce seuil sera relevé progressivement »[1] et les régimes ou mécanismes reconnus et leurs rapports d'évaluation seront publiés sur la plateforme Transparency [86] • les impacts environnementaux des cultures (eau, sol, déforestation, destruction d'habitats dont tourbières et zones humides, végétaux non indigènes, biodiversité ...) ; • la pollution due aux moteurs lors du remplacement de carburant pétrolier par un biocarburant.

Économies énergétiques et émission de gaz à effet de serre La combustion (et, dans une moindre mesure, la production) des carburants participe aux émissions massives de gaz à effet de serre (GES) et contribue au réchauffement climatique[87] .

Au contraire, le carbone émis lors de la combustion de biocarburants (filière huile ou filière éthanol) a préalablement été fixé par les plantes (palme, colza, maïs, blé, bois, …) lors de la photosynthèse. Le bilan carbone semble donc a priori neutre et le recours à cette énergie permet d'éviter des émissions supplémentaires de gaz à effet de serre.

Mais la production de ces biocarburants requiert un travail humain, donc une consommation de carburant et éventuellement d'autres produits, dont l'usage produit aussi des GES. Pour mesurer le gain en termes d'émission de GES, il s'agit de faire le bilan énergétique de la production d'agrocarburants.

Selon un sondage réalisé en 2007 par l’UICN et la Banque mondiale auprès d’experts et de décideurs du secteur climatique, les biocarburants de première génération sont au 18e rang (avec 21 %) des technologies pouvant diminuer les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors que les biocarburants de seconde génération sont au 7e rang (avec 43 %) [88] .

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Biocarburant Dans une étude[89] publiée dans Nature resources research, les chercheurs David Pimentel et Tad Patzek concluent « qu'il n'y a aucun bénéfice énergétique à utiliser la biomasse des plantes pour fabriquer du carburant », au terme d'un calcul tendant à montrer que l'énergie globale nécessaire à la production d'éthanol à partir de maïs, à la production du bois et à celle de biodiesel à partir de soja ou de tournesol est pour chacun de ces cas supérieure de 27 à 118 % à l'énergie produite. Il est donné pour cela des quantités d'énergie dépensées à la fabrication et lors du conditionnement, transport et épandage des pesticides et des engrais, à la fabrication des outils agricoles, au drainage, à l'irrigation ainsi que l'énergie dépensée par les travailleurs eux-mêmes en dehors de leur travail. Cette étude a été néanmoins dénoncée comme fortement biaisée par les hypothèses prises et l'interprétation des résultats.

Les postes de dépenses énergétiques sont par exemple non vérifiables ou s'appuient sur des techniques obsolètes[90] .

D'autre part, il faut tenir compte dans le calcul des émissions de CO2 par les carburants fossiles du bilan énergétique de leur extraction, de leur transport et de leur raffinage.

En France, l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) et le Réseau Action Climat publient des études sur l'intérêt des agrocarburants pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

L'ADEME a réalisé une synthèse des différentes études, en normalisant les résultats. La conclusion du rapport de synthèse de 2006 est : « Alors que les résultats publiés sont radicalement différents et donnent lieu à des conclusions opposées, les résultats normalisés permettent de tirer une conclusion commune aux trois études : l’éthanol et le biodiesel permettent tous deux de réduire la dépendance aux énergies non renouvelables par rapport aux carburants fossiles. En ce qui concerne les GES, les indicateurs publiés soulignent les mêmes bénéfices des agrocarburants par rapport aux carburants fossiles »[91] .

La valorisation effective des coproduits (par la filière éthanol cellulosique ou par méthanisation par exemple) permettra d'améliorer considérablement ce bilan. Les conclusions d'un rapport du Department for Transport britannique vont dans le même sens[92] , tout en soulignant cependant l'impact environnemental non négligeable du développement des filières classiques en zone tropicale. Ces impacts peuvent, selon l'ONG Via Campesina, conduire à rendre les agrocarburants pires que le pétrole qu'ils remplacent[93] .

Cependant, une étude récente de P.J. Crutzen[94] prétend que l'usage des agrocarburants issus des cultures de colza et de maïs pourrait en fait augmenter l'effet de serre[95] ,[96] . Selon ces auteurs, l'augmentation des émissions de protoxyde d'azote, dus à l'usage d'engrais azotés pour la production d'agrocarburants à partir de ces cultures, pourrait avoir un effet plus défavorable sur l'effet de serre que la réduction de la production de CO2 à cause de la persistance du protoxyde d'azote dans l'atmosphère[97] . Selon Crutzen, les émissions de protoxyde d'azote auraient été sous-estimées jusqu'à présent. D'après les auteurs de cette étude, la production d'huile de palme ou d'éthanol cellulosique basé sur des plantes pérennes semblent ainsi plus adaptée à un objectif de réduction des gaz à effets de serre[98] .

Selon le Réseau Action Climat, dans une étude publiée en mai 2006[99] , les résultats de la filière éthanol présentent une économie énergétique limitée, très relative pour l'ETBE, voire négative pour l'éthanol de blé, et permettent quelques économies de GES. Toujours selon la même étude, la filière oléagineuse est plus intéressante, surtout en ce qui concerne l'huile pure. Le bilan énergétique ainsi que le bilan carbone serait bien meilleurs quand on adapte le moteur à l'huile végétale pure (moteur Elsbett, par exemple) plutôt que d'adapter l'huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole, à plus forte raison si l'on préfère des plantes pérennes implantées dans des zones où elles n'entrent pas en concurrence avec d'autres. Des plantes qui peuvent se développer en zone aride comme Jatropha curcas, Pongamia pinnata ou Madhuca longifolia pourraient présenter de bien meilleurs résultats.

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Biocarburant

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Économie énergétique et Indicateur d'émission de GES[100] , Éthanol de blé

Essence classique [101]

• •

EE = 0,87 • IES= 85.9 g éq • CO2/MJ .

IES comparé à l'essence ordinaire :

EE = 1,35 IES environ 47 g eq CO2/MJ

55 %

Éthanol de maïs

• •

EE = 0,98 IES environ 65 g éq CO2/MJ

76 %

Éthanol de betteraves

• •

ETBE

EE = 1,25 IES environ 59 g éq CO2/MJ

• •

69 %

EE = 0,93 IES de 75.2 g éq CO2/MJ

88 %

Ester méthylique d'huile de colza (EMHV) • •

EE = 2,23 IES environ 25.8 g éq CO2/MJ

Huile brute de colza

• •

33 %

EE =3,80 IES de 4 à 10.5 g éq CO2/MJ contre 79,3 pour le gazole

9%

Économie énergétique et Indicateur d'émission de GES[100] , Éthanol de blé

• •

IES comparé à l'essence ordinaire :

EE = 1,06 IES 79,1 à 97.2 g éq CO2/MJ

98 %

Éthanol de betteraves • •

EE = 1,14 IES 67,0 à76.6 g éq CO2/MJ

83 %

Ester méthylique d'huile de colza (EMHV) • •

EE = 1,66 49,6 à 63.2 g éq CO2/MJ

71 %

Huile brute de colza

• •

EE = 1,88 IES 51,2 à 69.8 g éq CO2/MJ contre 79,3 pour le gazole

76 %

L'utilité des agrocarburants dépend ainsi de façon importante • de la filière choisie (huile ou éthanol) et • de la valorisation effective des coproduits, d'où l'importance de leur trouver des débouchés, notamment pour les tourteaux de colza et de tournesol[102] .

En France, d'après le ministère de l'industrie[103] ,[104] , deux principaux agrocarburants sont utilisés à l'heure actuelle : l'ETBE (éthyle tertio butyle éther, à partir de l'éthanol) pour les véhicules essence (90 % de la consommation d'agrocarburants en France) et l'EMHV (biodiesel ou Diester) pour les véhicules diesel. Côté éthanol, l'ETBE reçoit la préférence du ministère par rapport à l'E85, plus riche (85 %) en éthanol : Au plan technique, l'ETBE est la meilleure façon d'incorporer de l'éthanol au carburant, grâce à son indice d'octane élevé autant qu'à sa faible volatilité. Cette conclusion technique fait l'objet d'un consensus dans les milieux professionnels.[103] Ce qui amène le Réseau Action Climat à dire : « Le plan gouvernemental ambitieux et coûteux qui prévoit de remplacer 7 % des carburants pétroliers par des agrocarburants d’ici 2010 diminuerait les émissions de GES des transports routiers de moins de 7 % (alors que les transports routiers en France ont vu leurs émissions de GES augmenter de 23 % depuis 1990) »[105] .

Biocarburant

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Impacts sur la biodiversité, la ressource eau et les sols La production d'agrocarburants demande les moyens de la production agricole intensive en termes d'engrais et de produits phytosanitaires. Dans une étude[106] parue dans Bioscience, les chercheurs Marcelo Dias de Oliveira et al. (université d'État de Washington) concluent que la filière éthanol à partir de canne à sucre réduit la biodiversité et augmente l'érosion du sol.

La production d'éthanol au Brésil se base notamment sur l'exploitation de nouvelles terres défrichées pour cela.

Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22% de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50% l'appropriation de cette ressource par l'homme, et pourrait compromettre la survie des autres espèces qui en dépendent[107] .

Tyler Volk, professeur du Earth Systems Group du département de biologie de l'université de New York, estime que « la production massive d'éthanol pourrait augmenter la pression sur les terres cultivables, faire monter les prix de la nourriture et accélérer la déforestation»[108] .

Le développement exponentiel des cultures de palmier à huile en Malaisie et en Indonésie et la destruction corrélative des forêts constituent une grave menace pour l'orang-outan, une espèce au bord de l'extinction.

Le caractère durable de la production des agrocarburants peut être mis à mal si elle est réalisée de manière non durable : épuisement des sols, pollution des eaux et destruction de milieux naturels pour cette production[109] . Selon les estimations de Les amis de la Terre, la plantation de palmiers à huile a été responsable de 87 % de la déforestation en Malaisie entre 1985 et 2000. 4 millions d’hectares de forêts ont ainsi été détruits à Sumatra et Bornéo. 6 millions d’hectares en Malaisie et 16,5 millions en Indonésie sont voués à disparaître. Selon certains écologistes, la menace est sérieuse[110] .

D'après le Global Canopy Programme[111] , regroupant les leaders scientifiques sur le sujet des forêts tropicales, la déforestation est l'un des principaux responsables des émissions de gaz à effet de serre. Avec 25 % des émissions totales, elle n'est devancée que par l'énergie, mais se place bien au-dessus des transports (14 %).

Plusieurs articles récents[112] ,[113] ,[114] dénoncent dans les agrocarburants un mirage qui nous ferait perdre de vue l'essentiel : stopper la déforestation et diminuer la consommation de carburant. Le danger est que la production d'agrocarburants accompagne une consommation croissante de carburant, se bornant à en faciliter l'approvisionnement.

Biocarburants et qualité de l'air La combustion du bioéthanol produit davantage d'aldéhydes que l'essence, mais ceux du bioéthanol sont moins toxiques (acétaldéhydes contre formaldéhydes pour l'essence). Selon Mark Jacobson[115] de l'université Stanford, la combustion de l'éthanol entraîne la formation d'oxydes d’azote et de composés organiques volatils (COV) qui réagissent pour former de l’ozone, principal responsable de la formation du smog. « Une hausse même modeste de l'ozone dans l'atmosphère peut être à l'origine d'une augmentation des cas d'asthme, d'un affaiblissement du système immunitaire. Selon l'Organisation mondiale de la santé, plus de 800 000 personnes meurent annuellement dans le monde à cause de l'ozone et de la pollution atmosphérique. »[116] - « Au final, l’incidence des cancers liés à l’E85 serait similaire à ceux liés à l’essence. Par ailleurs, dans certaines régions du pays, l’utilisation du E85 aurait pour conséquence d’augmenter la concentration en ozone, un parfait ingrédient du brouillard ».

Biocarburant

Bilan socio-économique À l'exception des algocarburants, la production d'agrocarburants augmente la demande de produits agricoles, avec deux effets principaux : • déplacement éventuel de la production, de l'alimentation vers l'industrie, dont certains estiment (voir infra) que cela pourrait provoquer une hausse des prix alimentaires, voire une pénurie alimentaire, avec des conséquences sociales ; • augmentation de la demande de terres cultivées : hausse des prix, mise en culture de désert (pour les espèces oléagineuses envisagées dans ces zones), déforestation, …

Concurrence avec la production alimentaire Certains comme Jean Ziegler, ancien rapporteur de l’ONU pour le droit à l’alimentation, considèrent que toute production agricole doit, par principe, être alimentaire, pour maintenir des prix les plus bas possible, au risque sinon de graves conséquences sociales[117] ,[118] . En proposant à l’ONU un moratoire de cinq ans sur la production des biocarburants, il avait affirmé que « consacrer des terres agricoles fertiles à la production de denrées alimentaires qui seront ensuite brûlées pour fabriquer du biocarburant constitue un crime contre l’humanité ».

Utilisation de terre arable En plus de la réduction actuelle des terres arables disponibles, la perspective de voir de nouvelles terres déforestées (avec les risques d'érosion mentionnés ci-dessus) ou des terres actuelles soustraites à la production alimentaire pour la production d'agrocarburants suscite des oppositions.

C'était pourtant un des buts de la production de biocarburants : trouver un débouché pour une production qui ne trouvait pas place sur un marché agricole déprimé, en termes de prix. Mais « l'image des montagnes de beurre, de viande et de céréales stockées sans espoir de trouver acheteur appartient au passé. » et la Commission européenne a décidé la suppression des quotas et des jachères de la politique agricole commune[réf. souhaitée].

En général, le développement de l'activité agricole, au détriment des espaces naturels, pose des problèmes environnementaux. Par exemple en Indonésie, pour le développement de la production de l'huile de palme pour l'industrie agro-alimentaire et la chimie organique, les forêts millénaires (tourbières) sont brulées (brulant parfois pendant des mois) pour être transformée en terres agricoles (les sols de l'indonésie concentrent 60 % de la tourbe mondiale). En tenant compte de ces rejets, l'Indonésie serait devenue le troisième émetteur de carbone après les États-unis et la Chine[119] .

La demande en agrocarburants participerait à la colonisation humaine massive de l'ensemble des espaces de l'espace.

Pour autant, les biocarburants ne sont pas le principal moteur de cette évolution et leur abandon ne suffirait pas à la prévenir.

Hausse des prix agricoles Après une longue période de baisse, le prix des aliments a fortement augmenté, et les biocarburants ont été accusés d'en être la cause.

Par exemple, le prix de la tortilla, aliment de base en Amérique latine, a flambé au Mexique : le gouvernement mexicain en avait fait porter le blâme sur les exportations du maïs vers les USA où il est utilisé pour produire de l'éthanol[120] , [121] , [122] ,[123] ,[124] , même si la hausse des prix de la tortilla mexicaine reste principalement imputable au contexte économique et politique (position monopolistique du principal producteur de tortillas au Mexique et libération des prix, préalablement fixés par l'État)[125] .

Les biocarburants ont pu jouer un rôle ; c'était d'ailleurs un des buts de cette politique que de d'offrir un débouché agricole à des productions et, ainsi, maintenir les prix. Néanmoins l'enchaînement des causes est plus compliqué et fait jouer bien d'autres facteurs.

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Biocarburant Par exemple, selon un rapport[126] de la Banque mondiale sur l'évolution des prix alimentaires entre 2002 et 2008, près de 75 % de leurs hausses serait imputable aux mouvements financiers spéculatifs utilisant les politiques de soutien aux agrocarburants dans l'Union Européenne et aux États-Unis. Ces opérations financières ont effrayé bon nombre de pays en développement qui ont alors interdit les exportations de produits alimentaires, entraînant par la suite une escalade des prix. Le reste de la hausse est principalement imputable à la hausse des prix du pétrole [réf. nécessaire] .

Se fondant sur le fait que le programme de développement des agrocarburants au Brésil n'a pas entraîné de hausse des prix, ce rapport recommande la suppression des politiques d'aides aux agrocarburants ainsi que celle des barrières douanières empêchant l'importation d'agrocarburants d'Afrique et d'Amérique du Sud comme moyen de conjuguer culture des agrocarburants et stabilité des prix agricoles mondiaux.

Stephan Tangermann, directeur de l’agriculture à l’OCDE tempère cette analyse car il estime qu'il est « très difficile de mesurer le pourcentage de tous les facteurs sur la hausse des prix » cependant il précise que « Ce qui est sûr, c’est que 60 % de la hausse [Nota : on parle ici de quantité, et non de prix] de la demande mondiale en céréales et huiles végétales entre 2005 et 2007 [période sur laquelle les prix ont explosé, ndlr] était due aux biocarburants »[127] .

Cette hausse peut se répercuter sur le prix d'autres produits agricoles. Les experts de la Deutsche Bank estiment que cela sera le cas pour la viande bovine (le bétail est nourri au maïs). En Allemagne, où 16 % des surfaces de cultures sont actuellement destinées à la production d'agrocarburants, le prix du malt à doublé en 2006, entraînant une hausse du prix de la bière[128] ,[129] .

Conséquences de la hausse des prix agricoles Le prix des aliments est un paramètre spécialement important dans les pays pauvres, et leurs dirigeants veulent que ces prix restent les plus bas possibles. « Les ministres de l'Économie et des Finances des pays africains, réunis à Addis-Abeba les 28, 29 et 30 mars, n'ont pu que constater que « l'augmentation des prix mondiaux des produits alimentaires présente une menace significative pour la croissance, la paix et la sécurité en Afrique ». », précise ainsi Courrier International.

Une des conséquences de la hausse des prix mondiaux de l'alimentaire est prévisible : une instabilité sociale et politique croissante dans les pays aux populations pauvres (l'alimentaire formant déjà et de loin le premier poste du budget de ces ménages). Des émeutes de la faim ont déjà éclaté en Haïti[130] et dans plusieurs pays d'Afrique (Sénégal, Égypte, Côte d'Ivoire, Cameroun, Burkina Faso, ...).

Ces émeutes de la faim, annoncées dès 2006, sont amenées à se multiplier, faisant porter sur le développement des agrocarburants un prix géostratégique certain[131] ,[132] .

Notes et références [1] M. Günther Oettinger ; [Communiqué européen Les premiers mécanismes de durabilité pour les biocarburants à l'échelon de l'UE sont approuvés (http:/ / europa. eu/ rapid/ pressReleasesAction. do?reference=IP/ 11/ 901& format=HTML& aged=0& language=FR& guiLanguage=en) [2] Memo: Certification schemes for biofuels (http:/ / europa. eu/ rapid/ pressReleasesAction. do?reference=MEMO/ 11/ 522& format=HTML& aged=0& language=EN& guiLanguage=en), en anglais, ref : MEMO/11/522, publié : 2011-07-19 [3] Définitions lexicographiques (http:/ / www. cnrtl. fr/ lexicographie/ carburant) et étymologiques (http:/ / www. cnrtl. fr/ etymologie/ carburant) de « carburant » du CNRTL. [4] Cf. la présentation de l'Association pour le Développement des Carburants Agricoles (ADECA) sur le site www . biocarburant . com (site consulté en avril 2008 ; en 2009, ce même site est fiché comme hébergeant des malwares, la consultation en est donc déconseillée). extrait : « L’ADECA a été créée en juillet 1985 afin de promouvoir l’éthanol carburant en ... date la promotion des deux types de biocarburants, bioéthanol et Diester, ... » [5] DIRECTIVE 2003/30/CE DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 8 mai 2003 visant à promouvoir l'utilisation de biocarburants ou autres carburants renouvelables dans les transports (http:/ / eur-lex. europa. eu/ LexUriServ/ LexUriServ. do?uri=CELEX:32003L0030:FR:HTML) sur EUR-Lex, 8 mai 2003. Mis en ligne le 23 mars 2009. « a)«biocarburant», un combustible liquide ou gazeux utilisé pour le transport et produit à partir de la biomasse; b) «biomasse», la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture (y compris les substances végétales et animales), de la sylviculture et de ses industries connexes, ainsi que la

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Biocarburant fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux », p. Journal officiel n° L 123 du 17/05/2003 p. 0042 - 0046

(fr) Les sénateurs remplacent le mot « biocarburants » par « agrocarburants » (http://www.electron-economy.org/article-27521385.html) sur www.electron-economy.org. Consulté le 29 juin 2010.

[7] (fr) Centre National des Ressources Textuelles et Lexicales (http:/ / www. cnrtl. fr/ lexicographie/ bio) sur www.cnrtl.fr. Consulté le 29 juin 2010.

[8] [PDF] Communiqué de presse « Biocarburants » : l’OFAG doit réagir contre les abus Les carburants agricoles sont des agrocarburants (http:/ / www. bioconsommacteurs. ch/ files/ Commpresse-Agrocarburants. f1_fr-250. pdf) sur bioconsommacteurs.ch, 18 juin 2007. Mis en ligne le 23 mars 2009, consulté le 23 mars 2009. « Bio Suisse demande donc à l’OFAG de reprendre au nom de la Confédération la nouvelle dénomination utilisée dans le titre pour les carburants issus de l’agriculture. Que ce soit dans les règlements d’importation, les taxes sur les huiles minérales, à l’OMC etc. : partout, oralement et par écrit, la Confédération ne doit plus parler que d’«agrocarburants». » [9] Nécrocarburants : Borloo et Bussereau persistent et signent ! (http:/ / lesverts. fr/ article. php3?id_article=3912), Jean-Louis Roumégas et Anne Souyris pour le parti des Verts, le 23 avril 2008 [6]

[10] [PDF] FESTIVAL ALIMENTERRE 2007 à l’Entrepôt, Manger ou conduire, il faut choisir ? (http:/ / www. cfsi. asso. fr/ upload/ Débat Festival soirée 2611 VF_1. pdf), 26. Consulté le 5 avril 2009. « Au Grenelle de l’Environnement, on a entendu des attaques systématiques contre les agrocarburants, accusés de provoquer des famines et de coûter cher. D’ailleurs, on parle plutôt de « biocarburant », car ils sont extraits de la biomasse : on ne dira pas sylvicarburants pour les produits à base de bois. » [11] Voir illustration sur le site energies-renouvelables (EurObserv'ER) août 2009 (http:/ / www. energies-renouvelables. org/ media/ photos/ observ-er/ biocarburants/ schema1. jpg) [12] Energy - New and Renewable Energies - Intelligent Energy for Europe (http:/ / ec. europa. eu/ energy/ res/ consultation/ biofuels_en. htm) [13] Office fédéral de l’agriculture OFAG, Secteur Economie et affaires sociales, « Document thématique 3 : Biocarburants (http:/ / www. blw. admin. ch/ themen/ 00546/ 00574/ index. html?lang=fr& download=M3wBPgDB/ 8ull6Du36WenojQ1NTTjaXZnqWfVp7Yhmfhnapmmc7Zi6rZnqCkkIN8gXt+ bKbXrZ6lhuDZz8mMps2gpKfo) » sur OFAG, Département fédéral de l’économie DFE, 10 mars 2009, p. 4. Consulté le 20 mars 2009 [14] (fr) Propos de Jean-Louis Borloo, dans La France met le cap sur les biocarburants de 2e génération (http:/ / www. enviro2b. com/ environnement-actualite-developpement-durable/ 9812/ article. html) sur enviro2b.

[15] (fr) Le Programme Proalcool Au Brésil de Bernard BRET (http:/ / fig-st-die. education. fr/ actes/ actes_2007/ bret/ article2. htm) sur fig-st-die.education.fr. Consulté le 29 juin 2010.

[16] Daniel Ballerini - Le Plein de biocarburants ? Enjeux et réalités - IFP Publications [17] Daniel Ballerini - Le Plein de biocarburants ? Enjeux et réalités - IFP Publications. page 83 [18] Daniel Ballerini, avec la collaboration de Nathalie Alazard-Toux - Les Biocarburants - État des lieux, perspectives et enjeux du développement - IFP Publications. pages 3 et 4 [19] Fadéla Benabadji - Biocarburants, questions - Réponses - Editions ETAI. pages 91 à 94 [20] Le plan biocarburant français (http:/ / www. industrie. gouv. fr/ energie/ renou/ biomasse/ biocarb-plan. htm) [21] (en)[PDF] Le rapport d'UN-Energy Sustainable Bioenergy : A Framework for Decision Makers (http:/ / esa. un. org/ un-energy/ pdf/ susdev. Biofuels. FAO. pdf), Mats Karlsson et alii, avril 2007, 64 pages.

[22] (fr) Un rapport de l'ONU pèse le pour et le contre des biocarburants (http:/ / cordis. europa. eu/ fetch?CALLER=FR_NEWS& ACTION=D& DOC=10& CAT=NEWS& QUERY=1179241692551& RCN=27649), 10 mai 2007, sur le site CORDIS nouvelles [23] Revue Environnement et stratégie, n° 233, 24 oct 2007, page 1 [24] une Gram positive anaérobie [25] Revival of butanol production by Clostridia (http:/ / www. ftns. wau. nl/ micr/ bacgen/ marco), Marco Siemerink, Laboratoire de microbiologie (département d'agrotechnologie et sciences alimentaires), Wageningen, Pays-bas (une illustration des voies métaboliques de Clostridium acetobutylicum conduisant à la formation de butanol est accessible depuis cette page) [26] La fermentation acétonobutylique. Synthèse bibliographique et orientations actuelles (http:/ / ogst. ifp. fr/ index. php?option=article& access=standard& Itemid=129& url=/ articles/ ogst/ abs/ 1982/ 03/ vol37n3p389/ vol37n3p389. html), Oil & Gas Science and Technology Rev. IFP, Vol. 37 (1982), No. 3, pp. 389-401 [27] Butanol (http:/ / www. bulletins-electroniques. com/ actualites/ 42246. htm), Veille technologique Internationale, 16 avril 2007 [28] Butanol Production from Corn Fiber Xylan Using Clostridium acetobutylicum (http:/ / pubs. acs. org/ cgi-bin/ abstract. cgi/ bipret/ 2006/ 22/ i03/ abs/ bp050360w. html), Nasib Qureshi et al., Biotechnol. Prog., 22 (3), 673 -680, 2006.

[29] (en) Clostridium acetobutylicum (http:/ / en. wikipedia. org/ w/ index. php?title=Clostridium+ acetobutylicum& redirect=no), Wikipédia (anglais) [30] http:/ / www. ftns. wau. nl/ micr/ bacgen/ marco/ acetogenic. png [31] BP et DuPont annoncent un partenariat pour développer des agrocarburants avancés (http:/ / www. bp. com/ genericarticle. do?categoryId=4003391& contentId=7019043) [32] Synthèse industrielle du méthanol (http:/ / www. sfc. fr/ Donnees/ orga/ methanol/ texmeol. htm), Société française de chimie [33] Le groupe laitier allemand Müllermilch a annoncé en 2007 qu’il se lançait dans la production de bio-éthanol à partir de résidus du lait. A plus petite échelle et avant lui, l'abbaye de Tamié : L'Abbaye de Tamié (http:/ / www. abbaye-tamie. com/ la_communaute/ l_economie/ la-fromagerie_de_tamie/ vue). Consulté le 13 février 2009. « Le lactosérum est traité dans une station de méthanisation produisant le gaz nécessaire au chauffage de l'eau sanitaire de l'Abbaye : 70 personnes ».

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[80] ; Bonsucro EU (initiative pour les biocarburants à base de sucre de canne, principalement axé sur le Brésil) [81] RTRS EU RED (initiative pour les biocarburants à base de soja, principalement axé sur l'Argentine et le Brésil) [82] RSB EU RED (initiative concernant tous les types de biocarburants) [83] 2BSvs (mécanisme mis au point par des producteurs français et couvrant tous les types de biocarburants) [84] ;RBSA (mécanisme mis en place par la société Abengoa pour sa chaîne d'approvisionnement) [85] Greenergy (mécanisme mis en place par la société Greenergy pour l'éthanol brésilien obtenu à partir de sucre de canne) [86] Plate forme Transparency (http:/ / ec. europa. eu/ energy/ renewables/ biofuels/ sustainability_schemes_en. htm. ) [87] Bilan du réchauffement climatique 2007 (http:/ / www. ipcc. ch), GIEC-IPCC 2007 [88] (en)[PDF] Climate Décision Maker Survey (http:/ / www. iucn. org/ en/ news/ archive/ 2007/ 12/ 10_climate_change_survey. pdf), Conférence de Bali, 10 décembre 2007.

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[132] Quand le prix du riz peut semer la zizanie (http:/ / www. ledevoir. com/ 2008/ 04/ 09/ 184226. html), Le Devoir publié le 9 avril 2008

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