Véhicule électrique - Définition

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Introduction

Une Tesla Roadster, voiture de sport 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 (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) 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.

Véhicules aériens

Le transport aérien (Le transport aérien est le secteur économique qui regroupe toutes les activités de...) ne fait pas appel à l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...). Essentiellement, cela tient au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) important des batteries ou à l'énorme surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une...) solaires nécessaire pour produire l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...). Ces éléments vont vivement à l'encontre de l'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) dans un avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale...) qui a de drastiques contraintes de poids et de taille.

Toutefois, l'énergie, la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) propulsif dans le fuselage (Le fuselage désigne l'enveloppe d'un avion qui reçoit généralement la charge...), en retrouvant les qualités de vol et de finesse d'un bon planeur (Un planeur est un aérodyne qui est, par définition, dépourvu de moteur. Il existe...) (finesse 40 typiquement). Plusieurs modèles sont disponibles sur le marché tels que l'« Apis E » et le « Silent E » par exemple, ou l'« Antares 20E » (Lange Aviation). Existent également des ULM pendulaires à moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) électrique Electro-Trike d'Electravia. Il faut également citer l'intérêt grandissant dans le domaine des drones de toutes tailles à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) civil et militaire pour la propulsion électrique ( Propulsion électrique (spatial) Propulsion électrique des navires ).

Des développements se poursuivent pour améliorer les performances de l'ensemble propulsif et font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) 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 (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) en générateur électrique (Les générateurs électriques sont des dispositifs permettant de produire de l'énergie...) à l'occasion d'une descente prolongée, hélice (Hélice est issu d'un mot grec helix signifiant « spirale ». Un objet en forme...) en moulinet. Cette conception permettrait alors d'imaginer un vol diurne au gré du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...). L'évolution des performances des panneaux solaires photovoltaïques, en performance et coûts, laisse à penser que cette idée n'est plus une utopie (L'utopie (néologisme de l'écrivain anglais Thomas More), synthèse des mots grecs...) (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.

Des projets associant propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) électrique, panneaux photovoltaïques et pile à combustible (Une pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait...) font aussi l'objet d'études en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) de pouvoir réaliser des vols de longue durée à haute altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau...).

Un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) de tour du monde (Le mot monde peut désigner :) en avion solaire (Un avion solaire est un avion dont la propulsion électrique est alimentée,...) est actuellement en développement en Suisse par une équipe réunie auprès d'un célèbre aéronaute : le projet Solar Impulse (Solar Impulse est un projet d'avion solaire. Il vise à construire puis à faire voler de...). 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.

Véhicules routiers

Les véhicules routiers électriques ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) au début du XXe siècle. La Jamais Contente (La Jamais Contente a été le premier véhicule automobile à franchir le cap des 100 km/h....) fut ainsi la première voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) à franchir les 100 km/h. De nombreux petits véhicules de livraison électriques furent également utilisés dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...). Cependant, les progrès du moteur à combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) furent plus rapides que ceux touchant les accumulateurs, et le véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) routier électrique tomba vite en désuétude. Le transport automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) commencera à se préoccuper de rechercher dans la voiture électrique (Une voiture électrique est une automobile mue par la force électromotrice de moteurs...) un moyen de transport ne polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène...) pas l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) durant son fonctionnement, avec l'avènement des questions de pollutions atmosphérique (gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...) et particules) et sonore.

EDF, qui possède encore 1 500 véhicules électriques, a annoncé le 5 septembre 2007 un partenariat technologique avec Toyota (Toyota est un constructeur automobile, originaire du Japon. Le siège du groupe est situé dans la...), portant sur l'évaluation et le développement des véhicules hybrides rechargeables et des bornes de recharges, dans les parkings et sur le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) routier.

Les voitures électriques sont globalement beaucoup plus efficaces énergétiquement que des voitures utilisant des moteurs à combustion (diesel, essence, hydrogène). En effet, la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) d'une batterie peut atteindre un rendement de 98 %, idem pour la décharge. L'utilisation de l'énergie dans un moteur électrique est de 97 %, d'où un rendement de la prise à la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par...) de 83 %. De plus, l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) peut être produite localement et proprement (micro-éoliennes, panneaux solaires), ce qui réduit considérablement les pertes sur le réseau et les émissions indirectes comparativement aux énergies issues des combustibles fossiles qui voyagent loin et longtemps. Rappelons que le rendement d'un moteur thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) conventionnel est inférieur à 20 % en usage normal, ce qui signifie que 80 % de l'énergie produite est perdue.

Une batterie moderne permet d'effectuer plus de 1 000 cycles (soit plus de 200 000 km dans le cas d'une batterie offrant une autonomie de 200 km) pour un coût moyen de 2 centimes d'euros par kilomètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) et de 0,25 centime par kilomètre pour l'électricité. À ce jour, il n'existe aucune technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) 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 (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) les questions d'autonomie de ces véhicules. Israël, le Danemark, l'Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...), la Californie et Hawaï (Hawaï ou Hawaii (en hawaïen : Hawai‘i ; en anglais : Hawaii) est un...) 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 (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité...) 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. 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.

Leur principal inconvénient réside aujourd'hui dans leur faible autonomie (pouvant atteindre de 200 à 480 km à une vitesse (On distingue :) 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 (Un véhicule électrique est un véhicule dont la propulsion est assurée par un...) fait que son prix de revient kilométrique (« prk »), intégrant l'ensemble des coûts et produits (coût d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un...), aides (AIDES est une association française de lutte contre le VIH/Sida et les Hépatites virales,...) de l'état, produit de revente), est largement supérieur à celui d'un véhicule Diesel.

Les voitures électriques

Véhicules lourds électriques

Les autobus (Un autobus (ou bus), comme un autocar (ou car), est un véhicule automobile pour le transport en...) électriques sont généralement de petits véhicules équipés de racks interchangeables de batteries au plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...), 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 (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) fermées à la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...). L'autonomie reste un point (Graphie) 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 (Un hangar est un bâtiment souvent réduit à une couverture et servant à abriter...) proche de la zone d'exploitation.

On trouve également un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de véhicules hybrides et également le trolleybus (Le trolleybus est un véhicule de transport en commun de voyageurs.) 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 (Le terme d'alimentation électrique désigne un ensemble de systèmes capables de fournir de...) 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 véhicules de voirie (La voirie désigne à la fois :), notamment les bennes à ordures, connaissent un certain nombre d'applications électriques. Ces véhicules peuvent bénéficier d'une propulsion bimodale, électrique en ville et thermique vers l'usine de retraitement.

Les scooters électriques

scooter (Le scooter (du verbe anglais " to scoot" signifiant "patiner", donc patinette) ou scouteur...) électrique en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...) de charger devant un magasin de Suzhou (Suzhou (chinois simplifié : 苏州 ; chinois traditionnel :...) en Chine

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 (L'heure est une unité de mesure  :) 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 électriques devraient avoir des performances comparables aux scooters 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).

Les quads électriques

Des quads électriques sont testés par La Poste française (La poste française, dont la raison sociale officielle est La Poste, est, depuis 1991, un...) 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 3 000 de ces modèles d'ici à 2012.

Les vélos électriques

Une réussite conditionnée par l'amélioration des batteries

Dans le courant de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) 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.

Ces progrès techniques à venir laissent entrevoir de nettes améliorations. L'évolution du marché du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...), des autres technologies de véhicules propres et de la sensibilité de l'opinion publique sur les questions de la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le...) et des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production...) décideront de l'avenir de ces véhicules.

Les batteries futures devront vieillir sans perdre leur capacité, que ce soit avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) comme avec les cycles de charge et de décharge, et être composées de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) recyclables et non polluants (c'est-à-dire sans métaux lourds), pour correspondre à cet idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) écologique.

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