Quel moteur choisir entre thermique, hybride ou électrique ?

Par Redaction | Le 21/06/2021 | Conseils achat / vente | Green

Choisir la bonne motorisation, c’est avant tout choisir une énergie

Le véhicule thermique tel que nous le connaissons depuis des décennies est un engin « paradoxal » qui conjugue à la fois le pire avec son moteur à combustion énergivore aux performances médiocres et le meilleur avec son réservoir de carburant chimique à très haute densité énergétique.

Ainsi, en conditions réelles de conduite, le rendement d’un moteur thermique (essence ou diesel) oscille à peine entre 20% et 42% ! Cela signifie que la moitié (conditions routières et climatiques favorables), voire les 3/4 (conditions défavorables) de l’énergie fournie par le carburant sont consommés en pure perte et chaleur, sans restituer la moindre mobilité.

Fort heureusement pour le véhicule thermique, l’énergie spécifique contenue dans son carburant est en revanche excellente : 1kg d’essence ou de gasoil délivre 13 000 watts pendant 1 heure quand sur la même durée 1kg de batterie lithium-ion ne peut fournir qu’environ 250 watts, soit 52 fois moins d’énergie !

La voiture électrique à batteries (BEV) est une machine tout aussi paradoxale mais dans des proportions inverses : avec plus de 85% de rendement et un couple maximum délivré instantanément sur toute la plage, le moteur électrique possède des caractéristiques exceptionnelles qui lui permettent même de se passer de boite de vitesses.

Mais ces fantastiques moteurs électriques sont systématiquement bridés par les piètres performances énergétiques de leurs si lourdes et si onéreuses batteries à accumulateurs, toujours de faible densité énergétique et inexorablement dégradées au fil des charges (perte de capacité de -7% chaque année ?), notamment rapides (formation de « dendrites » internes provoquant après plusieurs années un court-circuit fatal avec risque d’inflammation).

Partant de ce constat, élaborer un véhicule à l’architecture hybride dont la gestion moteur savante parviendrait à occulter à la fois le pire du véhicule thermique (son moteur énergivore) et le pire de celui électrique (ses batteries peu endurantes dont le poids imposant est toujours constant, même déchargées) permettrait de conserver « le meilleur des 2 mondes ». 

La voiture parfaite serait donc composée d’un groupe motopropulseur électrique et d’un réservoir de combustible capable de stocker une très grande quantité d’énergie dans ses liaisons chimiques : avantage supplémentaire, quand le réservoir s’allège durant la conduite, les performances et l’autonomie s’améliorent également !

À y réfléchir, ce véhicule idéal serait finalement assez proche d’un véhicule hybride ou électrique à pile à combustible…

Motorisation thermique, hybride ou électrique : Oovango vous aide à choisir !

1. Rester en « terrain connu » avec le traditionnel moteur thermique à combustion interne

Le principal avantage d’une motorisation thermique est son prix d’acquisition (particulièrement lorsqu’il s’agit d’un petit 3 cylindres turbocompressé pour citadine) ainsi que la grande facilité d’utilisation du réseau de distribution « rapide » de son carburant. Et comme 1 litre de gasoil contient 10% d’énergie en plus que la même quantité d’essence, les motorisations diesel peuvent même fonctionner à des régimes moteurs plus bas et donc consommer moins que leurs homologue essence, ce qui se traduit par des rejets de CO & CO2 plus faibles ainsi que par une meilleure autonomie.

Malgré cette frugalité, les motorisations diesel sont actuellement décriées et leur avenir paraît menacé par la mise en place programmée de multiples « zones urbaines à faibles émissions » (ZFEm) qui semble-t-il excluront à terme tous les diesels en 2030. (Les vignettes Crit’Air elles-mêmes excluent pour l’instant tous les diesels de l’obtention de vignettes inférieures à 2.) Pourtant, depuis l’avènement de la norme « Euro 6d » le 1e janvier 2021, les émissions de tous les véhicules neufs convergent vers des seuils identiques à respecter, qu’ils soient essence ou diesels !

Aujourd’hui un véhicule diesel ne pollue pas davantage que son équivalent essence : leurs émissions maximales de particules fines sont dorénavant identiques et inférieures à 4,5mg/km, tandis qu’avec 80mg/km les émissions de NOx du diesel sont à peine supérieurs aux 60mg/km de l’essence. D’ailleurs, de nos jours un véhicule, y compris électrique, émet davantage de particules fines avec l’érosion de ses pneus et de ses freins qu’avec son moteur. Les rejets d’hydrocarbures imbrulés (100mg/km) et de monoxyde de carbone (1000mg/km) d’une motorisation essence sont même nettement supérieurs à ceux du diesel (90mg/km et 500mg/km) !

Le choix d’une motorisation thermique diesel plutôt qu’essence doit donc surtout reposer sur des critères de poids du véhicule, de coût et de style de conduite. Un gros véhicule (SUV, berline, pick-up, etc.) sera plus économique à l’usage en roulant « au couple » avec une motorisation 4 cylindres turbo-diesel plutôt qu’essence (à fiabilité égale). À l’inverse, les compactes, coupés et cross-over seront rentabilisés plus vite en version 4 cylindres essence atmosphérique, avec en prime un entretien plus simple et une mélodie plus agréable à l’oreille. 

Côté prix à la pompe, le gazole reste plus compétitif dans l’ensemble des territoires d’Outre-mer avec un prix au litre compris entre 1,05€ (Réunion) et 1,49€ (Guyane) quand le prix du super s’échelonne lui entre 1,41€ (Réunion) et 1,76€ (Guyane).

Reste que dans tous les cas, il est indéniable qu’avec la pression réglementaire actuelle et la généralisation en cours de l’hybridation, ce sont les motorisations essence qui ont définitivement la cote à court terme : la distance modérée des trajets quotidiens en outre-mer fragilisant de plus en plus les arguments en faveur du diesel.

D’autant qu’avec de légères modifications techniques, une motorisation essence peut aussi fonctionner avec du Super Ethanol E85, du GPL et même du GNV ou du biométhane, ce qui est beaucoup plus difficile avec une motorisation diesel.

Dans ces conditions, choisir un véhicule essence plutôt qu’un diesel paraît nettement plus conforme à « l’esprit du temps ».

2. Faire le choix du pragmatisme avec la motorisation hybride (MHEV, HEV et PHEV)

Un véhicule est appelé « hybride » lorsque son groupe motopropulseur associe une motorisation thermique à combustion avec un ou plusieurs moteurs électriques. Ce compromis technologique représente probablement ce qu’il y a de plus agréable et vertueux écologiquement pour se déplacer dès maintenant dans les « Zones Non Interconnectées » (nom donné aux réseaux électriques autonomes d’Outre-mer). Avec la voiture hybride, nulle nécessité de se relier à un réseau de recharge électrique dont l’électricité provient encore principalement du fioul lourd puisque la voiture se recharge en roulant en utilisant le réseau de distribution d’essence déjà en place.

  • On distingue 3 architectures :
    • L’hybride « série » est l’architecture la plus simple où le véhicule n’est entrainé que par le moteur électrique. Ici le moteur thermique n’est pas connecté à la transmission car il sert uniquement de générateur électrique pour alimenter le moteur électrique. Il s’agit donc d’un « véhicule électrique à autonomie étendue » par un moteur à combustion utilisé en tant que groupe électrogène : cette architecture peu efficace est par conséquent très rare.
    • L’hybride « parallèle » est une architecture où le véhicule est entrainé par son moteur à combustion mais celui-ci est couplé mécaniquement en parallèle avec un moteur électrique. Le véhicule ne peut fonctionner seulement avec son moteur électrique car celui-ci est directement relié à la boite de vitesse du moteur thermique de telle sorte qu’il puisse selon sa conception additionner exclusivement son couple ou bien sa vitesse.
    • L’hybride « série-parallèle » ou « mixte » (repose sur une architecture avec un moteur à combustion essence et des moteurs électriques entièrement distincts les uns des autres, de manière à pouvoir entrainer seul le véhicule ou combiner leur puissance tous ensemble. Il s’agit de l’architecture la plus performante permettant d’additionner à la fois le couple et la vitesse des moteurs électriques avec ceux du moteur thermique. C’est cette architecture mixte qu’utilise Toyota dans son « Hybrid Synergy Drive » où 3 moteurs électriques sont régulés en temps réel via une transmission à train planétaire et variation continue. 
  • …et 4 niveaux d’hybridation (rapport entre la puissance de la motorisation thermique et celle de la partie électrique) aux performances très différentes :
    • Le « micro-hybride » (MHEV) qui n’est ni plus ni moins qu’une sorte d’alterno-démarreur « Stop & Start » élargi permettant des gains de carburant de l’ordre de 5% en stoppant le moteur thermique quand le véhicule est à l’arrêt.
    • L’hybride léger ou « mild-hybrid » est similaire au précédent mais cette fois l’alterno-démarreur est remplacé par un véritable petit moteur électrique de faible puissance relié à une batterie afin de seconder légèrement le moteur thermique dans quelques phases de conduite, avec à la clef 10% de gain de carburant au maximum.
    • L’hybride intégral ou « full-hybrid » (HEV) comporte des composants de forte puissance électrique afin de faire monter le taux d’hybridation. Le groupe motopropulseur électrique est de puissance équivalente à celle du moteur thermique et la gestion moteur est complexe, ce qui permet d’obtenir des gains de carburant allant jusqu’à 30%.
    • L’hybride intégral rechargeable ou « Plug-in » (PHEV) est semblable au Full-hybrid mais la batterie beaucoup plus volumineuse peut être également rechargée en la reliant directement à une source extérieure avec une prise électrique.

Tant que l’électricité en Outre-mer restera majoritairement produite à partir d’importations de pétrole, les véhicules full-hybrid resteront probablement (jusqu’en 2030 ?) les véhicules économiquement et écologiquement les plus attractifs pour l’automobiliste ultramarin. (Le relief des trajets permettant même à l’hybridation de s’exprimer pleinement en augmentant la fréquence et l’intensité des phases de régénération électrique.)

Avec un bémol toutefois pour leurs déclinaisons rechargeables qui « sur le papier » sont présentées comme encore plus économes, alors qu’en pratique ces véhicules renchéris et alourdis par un pack batterie plus gros ne sont bien souvent jamais (ou si peu) rechargés sur secteur, ce qui dégrade in-finé complètement leur bilan environnemental réel…

En Outre-mer, un bonus écologique de 1000€ est attribué aux acquéreurs d’un véhicule hybride (HEV), auquel s’ajoute encore 1000€ dans le cas d’un hybride rechargeable (PHEV).

3. Parier sur l’avenir avec la motorisation électrique (BEV, FCEV)

Le véhicule à motorisation exclusivement électrique représente sans aucun doute l’avenir car il simplifie la conception du véhicule en supprimant le moteur thermique, sa boite de vitesse et ses nombreux autres organes périphériques (de dépollution notamment). Toutefois, un véhicule électrique ne supprime pas la pollution : il la délocalise « au loin ». Son bilan écologique dépend donc entièrement de celui de la production électrique de son réseau de charge : production électrique « verte » (renouvelable), « bleu » (nucléaire) ou bien grise (d’origine pétrochimique) ? 

Or en Outre-mer, seulement 42% de l’énergie contenue dans le fioul lourd importé serait actuellement transformé en électricité. Et bien qu’il y ait des aides publiques, acquérir un véhicule thermique ou hybride reste aujourd’hui moins onéreux qu’acquérir un véhicule électrique du fait du surcoût des grosses batteries : pas certain que la plupart des acquéreurs ultramarins parviennent réellement à rentabiliser ces véhicules au fil des trajets insulaires.

Attention également aux coût des recharges électriques qui ne sont pas toujours aussi bon marché qu’escompté. D’une part, leurs tarifs ont tendance à augmenter (faute de rentabilité pour leurs gestionnaires ?), d’autre part le rendement de ces charges électriques varie (de 80% à 90% ?) selon la qualité des composants électroniques embarqués dans chaque véhicule et selon la nature du courant électrique fourni par la borne (courant alternatif AC pour les charges lentes ou courant continu DC pour les charges rapides).

Par ailleurs, choisir de redresser le courant de charge (AC/DC) en interne avec le convertisseur embarqué (câble type 1 ou 2) ou bien en externe avec celui de la borne (Combo CCS ou Chademo) détermine également qui du conducteur ou du propriétaire de la borne assumera les 10% (environ) de pertes de charge…

Ainsi, pour recharger une batterie, un utilisateur consommera toujours davantage que la capacité maximale de sa batterie (suite aux pertes du circuit de charge) : sur certains véhicules, il faut par exemple environ 60 kWh pour recharger une batterie de 52 kWh (soit un rendement de 87% pour le processus de charge).

Avec un kWh facturé entre 11cts et 80cts selon que le conducteur recharge lentement à son domicile ou bien rapidement sur une borne extérieure (en étant abonné ou non), faire un « plein électrique » peut coûter de 6€ à 48€ actuellement …sauf que ce plein ne représente qu’une distance d’environ 300kms, ce qui relativise un peu l’avantage tarifaire actuel de la recharge électrique face aux carburants.

La possibilité nouvelle de pouvoir faire des « demi-pleins » de son véhicule électrique chaque nuit à domicile indépendamment des stations-service devient cependant vite très appréciable à tout ancien conducteur de véhicule thermique ! Et puis, en Outre-mer, un bonus écologique de 1000€ est attribué aux acquéreurs d’un véhicule électrique, auquel s’ajoute encore 6000€ dans le cas d’une voiture électrique particulière à batteries ou pile à combustible. 

D’ici 2040, pour ne pas trop solliciter le réseau électrique insulaire non interconnecté avec une consommation supplémentaire liée au transport, une solution alternative pourrait être de produire localement ou d’importer de l’hydrogène « bleu ou vert » en lieu et place des infrastructures actuelles de production et de distribution de carburants pétroliers. Il serait ensuite possible de se déplacer en véhicule électrique à pile à combustible en ne rejetant en Outre-mer que de la vapeur d’eau : 1 seul kilo d’hydrogène contenant autant d’énergie que 180 kg de batteries lithium-ion !

En fonction de leur poids, les véhicules électriques à batteries ou à pile à combustible seraient ainsi complémentaires et se partageraient le marché : batteries pour les transports routiers légers, pile à combustible pour les transports routiers ou maritimes lourds et premiums.

L’automobiliste ultramarin n’en est encore sans nul doute qu’aux prémices de cette nouvelle ère de mobilité électrique.

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Commentaires (1)
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