Mobilité individuelle du futur

La mobilité individuelle en 2050
Comment sera la mobilité
individuelle future ?
Une certitude :
Elle sera différente de toutes les projections tentées aujourd'hui !
Raymond Chenal – ingénieur-­‐conseil – membre de l’ADER 1 La mobilité individuelle en 2050
Comment sera la mobilité individuelle future ?
1er postulat : la mobilité individuelle subsistera
2 La mobilité individuelle en 2050
Comment sera la mobilité individuelle future ?
2ème postulat : la voiture à propulsion thermique disparaîtra
3 La mobilité individuelle en 2050
1.  Quelle technologie ?
2.  Quels besoins ?
3.  Quelles ressources ?
4 La mobilité individuelle en 2050
1) Quelle technologie ?
La future voiture (2050 ?)
sera certainement électrique !
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Les raisons :
•  Haut rendement du système de propulsion
•  Très grande simplification de conception et
de construction
•  Seul moyen, connu à ce jour, de récupérer
efficacement et en grande partie les
énergies potentielles et cinétiques
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2) Quel besoins ?
Quels seront les besoins de la mobilité individuelle
future si toutes les voitures automobiles
sont électriques ?
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Données admises pour un exemple concret :
Masse de la voiture (2 personnes à bord) M = 1'300
[kg] Surface frontale de la voiture Sf = 1,8
[m2] Vitesse moyenne de déplacement de la voiture v = 13,9 (50 km/h)
[m/s] Coefficient de trainée aérodynamique Cx = 0,30
[-] Coefficient de roulement des pneumatiques Kr = 0,010
[-] Accélération de la pesanteur g = 9,81
[m/s2] Masse volumique de l'air ρa = 1,2
[kg/m3] • 
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Forces résistant au déplacement
a) Force aérodynamique FD FA = 0,5⋅ρa⋅SF⋅CX⋅v2 = 62,6 N
b) Force de résistance au roulement FR FR = M⋅g⋅KR = 127,5 N
Force totale nécessaire au déplacement pour vaincre
les forces résistant au déplacement, sans accélération,
ni décélération, ni variation d’altitude :
FD = FA+FR = 190,1 N
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Rendement de la propulsion électrique
• 
Rendement du moteur-générateur électrique, du
système électronique de puissance et de la
transmission aux roues = 86 %
• 
Rendement de l’opération charge-décharge des
batteries = 87 %
Rendement interne global ηi de la propulsion électrique :
ηi = 0,86×0,87 ≈ 0,75
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Énergie nécessaire au déplacement pour parcourir
100 km, sans accélération, ni décélération, ni
variation d’altitude :
ED100 = ​F↓D /​η↓i × 100’000 m = 25’346’667 J
ED100 = 7,04 kWh
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Forces dynamiques
Accélération Décélération Énergie cinétique de
l'accélération
Énergie cinétique de la
décélération 12 La mobilité individuelle en 2050
Forces dynamiques
Accélération - Décélération
Hypothèse : rendement du transfert de l’énergie
cinétique (super-capacité) = 85 %
Énergie cinétique nette EC consommée pour un
démarrage de zéro à 50 km/h et un arrêt complet de 50
km/h à zéro :
EC = 0,5 × M × v2 × (1-0,85) = 18’838 J, ou
EC = 0,0052 kWh
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Forces dynamiques
Accélération + Décélération
Consommation nette de l’accélération + décélération
sur une distance de 100 km :
Hypothèse : Sur 100 km, il y aura, en moyenne,
l’équivalent de 20 démarrages + arrêts complets
EC100 = 0,0052 × 20
EC100 ≈ 0,10 kWh/100 km
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Énergie potentielle (gravité)
B
A
M × g × (ZA-ZB) + M × g × (ZB-ZA) = 0
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Énergie potentielle (gravité)
Énergie nécessaire pour gravir une montée de 50 km à 5 % :
EP = 1’300 × 9,81 × 0,05 × 50’000 m = 31’882’500 J ou
EP = 8,86 kWh
Rendement du transfert de l’énergie potentielle (batterie) = 40 %
Énergie correspondante nette pour parcourir 100 km dont 50 km de
montée à 5 % et 50 km de descente à 5 % :
EP = 8,86 × (1-0,40) = 5.32 kWh
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Énergie potentielle (gravité)
Hypothèse : sur 100 km, il y aura, en moyenne, l’équivalent de
20 km de montée à 5 % et 20 km de descente à 5 %.
Énergie potentielle nette consommée sur 100 km :
Ep = 5.32 × 0,40
EP = 2.13 kWh
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Énergie moyenne consommée sur 100 km
  Énergie consommée par les forces
de frottement externes
7,04 kWh
  Énergie consommée par les forces dynamiques
0,10 kWh
  Énergie consommée par les forces de gravité
2.13 kWh
TOTAL
9,27 kWh/100 km
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À cette consommation, il faut ajouter :
  L’autodécharge : environ 1.5 % en service régulier
  L’alimentation des accessoires (éclairages, ventilation,
radio, etc.) : 1.0 % de la consommation
  Le chauffage
  La climatisation
Pompe à chaleur : 6 % de la consommation
En service ≈ 4 % en moyenne
Somme des consommations auxiliaires ≈ 6,5 %
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Consommation moyenne de la voiture électrique
Eé100 = 9,27/0,935
Eé10 = 9,91 kWh/100 km
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3) Quelles ressources
Quelles devraient être les ressources de
production si toutes les voitures étaient à
propulsion électrique aujourd'hui ?
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Certitude :
La consommation moyenne de la voiture
électrique future sera inférieure à
10 kWh / 100 km
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Il y a actuellement en Suisse 3'900'000 voitures
qui parcourent chacune en moyenne
13'500 km par an
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Les automobilistes suisses parcourent donc en moyenne :
3'900'000 voitures×13'500 km/voiture
= 52'650'000'000 km /an
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Ce qui représenterait une consommation globale de :
52'650'000'000 km × ​10 kWh/100 km = 5'265'000'000
kWh
ou encore de :
5'265'000'000 kWh×10-6 GWh/kWh = 5'260 GWh/an
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Que représentent 5'260 GWh ?
C'est 9,1 % de la consommation actuelle d’électricité
C'est moins que la consommation du chauffage
électrique direct
C'est 3,8 % de la production future de l'ensemble
des énergies renouvelables
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En conclusion :
La mobilité individuelle électrique ne devrait
pas poser de problème majeur en Suisse
ni de la production électrique, ni de la distribution
À condition que …
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… tout le potentiel des
énergies renouvelables
soit réalisé d’ici là… !
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