Une voiture peut être une chose merveilleuse. Il peut vous emmener où vous voulez, quand vous voulez, même lorsque ces endroits ne sont pas desservis par les transports en commun. En fait, une grande partie de la vie moderne serait impossible sans voitures. Ils nous aident à nous rendre à nos emplois, à nos écoles, à nos épiceries ou même simplement au centre commercial local. Malheureusement, aussi merveilleuses que soient les voitures, elles présentent également de sérieux inconvénients. Deux de ces inconvénients sont qu'ils coûtent souvent très cher à entretenir et qu'ils polluent l'atmosphère avec des gaz nocifs. La pollution de l'air est devenue un problème sérieux dans de nombreuses zones urbaines, et avec des prix de l'essence à des niveaux record, le moteur à combustion interne pourrait bientôt être un luxe que la société ne peut tout simplement pas se permettre.
Peu de gens préconiseraient d'abandonner complètement les voitures, mais existe-t-il un moyen d'avoir la puissance et la commodité d'une automobile sans la pollution et les dépenses causées par la combustion de l'essence ? Heureusement, il y en a. Beaucoup de gens pensent que les voitures d'un avenir pas si lointain ne fonctionneront pas à l'essence, mais à l'électricité. En fait, ces voitures électriques - également appelées véhicules électriques ou véhicules électriques - ne sont pas du tout futuristes. Les véhicules électriques existent depuis la première moitié du XIXe siècle; cependant, même maintenant au 21e siècle, les moteurs à combustion interne règnent toujours. Mais pourquoi les voitures électriques ne se sont-elles pas propagées ?
En savoir plus
|
Le cœur d'une voiture électrique est sa batterie. Contrairement aux batteries de
la plupart des voitures, qui servent principalement à démarrer le moteur et à faire fonctionner des accessoires comme la radio ou la climatisation, la batterie d'une voiture électrique fait tout fonctionner. Plus important encore, il fait fonctionner le moteur électrique -- ou, plus précisément, il fait fonctionner un contrôleur qui à son tour fait fonctionner le moteur électrique - il doit donc être suffisamment puissant et durable pour emmener les conducteurs là où ils doivent aller avec un minimum de recharge. Jusqu'à récemment, aucune batterie fiable et pouvant être produite en série n'avait été fabriquée pour rendre les voitures électriques compétitives avec les voitures à essence. Cependant, cela commence à changer. Les voitures électriques sont non seulement devenues faisables, mais on s'attend maintenant à ce qu'elles commencent à sortir des chaînes de montage des principaux constructeurs automobiles.
Lisez la page suivante pour savoir si les batteries seront un jour un moyen pratique d'alimenter une automobile.
Contenu
Une batterie est un dispositif permettant de stocker de l'énergie chimique et de convertir cette énergie chimique en électricité. Une batterie est composée d'une ou plusieurs cellules électrochimiques , chacune constituée de deux demi-cellules ou électrodes . Une demi-cellule, appelée le négatif électrode, a une surabondance de minuscules particules subatomiques chargées négativement appelées électrons . L'autre, appelé le positif électrode, a un déficit d'électrons. Lorsque les deux moitiés sont reliées par un fil ou un câble électrique, les électrons circulent de l'électrode négative vers l'électrode positive. Nous appelons ce flux d'électrons de l'électricité. L'énergie de ces électrons en mouvement peut être exploitée pour faire du travail - faire fonctionner un moteur, par exemple. Au fur et à mesure que les électrons passent du côté positif, le flux ralentit progressivement et la tension de l'électricité produite par la batterie chute. Finalement, lorsqu'il y a autant d'électrons du côté positif que du côté négatif, la batterie est considérée comme "morte" et n'est plus capable de produire un flux électrique.
Les électrons sont générés par des réactions chimiques, et il existe de nombreuses réactions chimiques différentes qui sont utilisées dans les batteries disponibles dans le commerce. Par exemple, les piles alcalines familières couramment utilisées dans les lampes de poche et les télécommandes de télévision génèrent de l'électricité par une réaction chimique impliquant du zinc et de l'oxyde de manganèse. La plupart des piles alcalines sont considérées comme des piles jetables . Une fois qu'ils sont morts, ils sont inutiles et doivent être recyclés. Les batteries automobiles, en revanche, doivent être rechargeables, de sorte qu'elles ne nécessitent pas de remplacement constant. Dans une pile rechargeable , l'énergie électrique est utilisée pour inverser les moitiés négative et positive des cellules électrochimiques, redémarrant le flux d'électrons.
Les constructeurs automobiles ont identifié trois types de batteries rechargeables comme étant adaptées à l'utilisation des voitures électriques. Ces types sont au plomb piles, hydrure métallique de nickel (NiMH) batteries et
lithium-ion (Li-ion) piles.
Les batteries au plomb ont été inventées en 1859 et sont la plus ancienne forme de batterie rechargeable encore utilisée. Ils sont utilisés dans tous les types de voitures, y compris les voitures électriques, depuis le 19e siècle. Les batteries au plomb sont une sorte de batterie à cellule humide et contiennent généralement une solution douce d'acide sulfurique dans un récipient ouvert. Le nom vient de la combinaison d'électrodes de plomb et d'acide utilisé pour générer de l'électricité dans ces batteries. L'avantage majeur des batteries plomb-acide est qu'après avoir été utilisées pendant tant d'années, elles sont bien comprises et peu coûteuses à produire. Cependant, ils produisent des gaz dangereux lors de leur utilisation et si la batterie est surchargée, il y a un risque d'explosion.
Les batteries à hydrure métallique de nickel ont été commercialisées à la fin des années 1980. Ils ont une densité énergétique élevée -- c'est-à-dire qu'une grande quantité d'énergie peut être contenue dans une batterie relativement petite -- et ne contenant aucun métal toxique, elle est donc facile à recycler.
Les batteries au lithium-ion, qui ont été commercialisées au début des années 1990, ont une densité d'énergie très élevée et sont moins susceptibles que la plupart des batteries de perdre leur charge lorsqu'elles ne sont pas utilisées - une propriété appelée autodécharge . En raison de leur légèreté et de leurs faibles besoins d'entretien, les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans les appareils électroniques tels que les ordinateurs portables. Certains experts pensent que les batteries lithium-ion sont à peu près aussi proches que la science est parvenue à développer une batterie rechargeable parfaite, et ce type de batterie est le meilleur candidat pour alimenter les voitures électriques du futur proche. Une variante des batteries lithium-ion, appelées batteries lithium-ion polymère, pourrait également s'avérer précieuse pour l'avenir des véhicules électriques. Ces batteries peuvent éventuellement coûter moins cher à construire que les batteries lithium-ion; cependant, à l'heure actuelle, les batteries lithium-ion polymère sont d'un prix prohibitif.
Le plus gros problème associé aux batteries de voitures électriques est peut-être leur recharge. Comment charger une batterie de voiture électrique ? Plus important encore, où rechargez-vous une batterie de voiture électrique ? Pouvez-vous le faire vous-même ? Pouvez-vous le faire à la maison? Lisez la page suivante pour le savoir.
Une batterie rechargeable ne sert à rien si vous n'avez pas un endroit pour la recharger. Si vous manquez de jus dans votre voiture électrique, vous ne pouvez pas vous arrêter rapidement à la station-service locale - à moins que votre station-service locale ne dispose d'un endroit où vous pouvez le brancher. Malheureusement, recharger le large éventail des batteries dans une voiture électrique peut prendre plusieurs heures, et la plupart des stations-service préféreraient que vous ne bloquiez pas leurs voies pendant
aussi longtemps.
La meilleure solution au problème de recharge est de ramener la voiture à la maison le soir et de la brancher, comme vous pourriez brancher un ordinateur portable ou un lecteur de musique numérique, afin qu'elle puisse se recharger pendant la nuit. Les véhicules électriques seront équipés de systèmes de charge qui leur permettront de se recharger à partir d'une prise électrique standard afin que le lendemain matin, vous soyez prêt à reprendre la route. Bien qu'au moins une entreprise prétende développer des systèmes capables de recharger une voiture électrique en 10 minutes, les chargeurs existants mettent entre
3 et 10 heures pour amener une batterie de voiture électrique à pleine puissance en utilisant l'électricité domestique normale
[source :Fehrenbacher].
Une fois qu'un véhicule électrique a été rechargé, jusqu'où ira-t-il avant de devoir être rechargé à nouveau ? Cela dépend de plusieurs facteurs, dont le type de batterie du véhicule. Les véhicules électriques utilisant des batteries au plomb ont la portée la plus courte - environ 80 miles (128,7 km) sur une seule charge. Les batteries NiMH offrent de meilleures performances, avec une autonomie d'environ 120 miles (193,1 km) par charge. C'est là que les batteries lithium-ion excellent, avec une autonomie de plus de 354,1 km par charge, en prenant le Tesla Roadster comme exemple. Si la distance de conduite est la considération la plus importante, les batteries lithium-ion sont celles qu'il faut
choisir.
L'autonomie d'un véhicule électrique peut être encore étendue grâce à une technologie connue sous le nom de freinage régénératif , qui utilise l'énergie cinétique des freins de la voiture pour recharger la batterie à la volée. Dans des conditions de conduite optimales, le freinage régénératif peut étendre l'autonomie de la voiture jusqu'à 50 %, bien que dans la plupart des situations, le gain d'autonomie soit moindre.
Mais que se passe-t-il si vous souhaitez faire un long trajet en voiture électrique et que vous ne serez pas à la maison pour une séance de recharge nocturne ? Y aura-t-il un endroit où vous pourrez le brancher ? Très peu de bornes de recharge existent actuellement, mais les constructeurs de voitures électriques envisagent de construire des bornes de recharge afin que l'infrastructure soit en place lorsque les clients commenceront à conduire des véhicules électriques. Tesla Motors, le fabricant du Tesla Roadster tout électrique, a conclu un accord avec une grande chaîne hôtelière pour mettre des stations de recharge à la disposition des clients qui souhaitent recharger leurs Roadsters pendant la nuit. L'un des avantages des stations de recharge est qu'elles peuvent recharger les voitures plus rapidement qu'un système de recharge domestique, bien qu'il soit peu probable que les véhicules entrent et sortent aussi rapidement que dans une station-service. Malheureusement, il faudra peut-être un certain temps avant que suffisamment de stations de recharge soient disponibles pour permettre aux propriétaires de véhicules électriques de se recharger lors de longs trajets. Dans un avenir proche, les véhicules électriques seront mieux adaptés pour se rendre au travail ou à l'école et pour les déplacements locaux et les courses. Lorsqu'elle est utilisée de cette manière, la voiture sera rangée en toute sécurité dans le garage chaque soir pour un remplissage électrique.
Ensuite, découvrez quelques-uns des avantages (et oui, même certains des inconvénients) du
tout électrique.
L'avantage le plus évident des batteries de voitures électriques est qu'elles ne produisent pas la pollution associée aux moteurs à combustion interne. Cependant, ils ont encore des coûts environnementaux. L'électricité utilisée pour recharger les batteries des véhicules électriques doit provenir de quelque part, et à l'heure actuelle, la majeure partie de l'électricité est générée par la combustion de combustibles fossiles. Bien sûr, cela produit de la pollution. Mais comment comparer la pollution produite par la combustion de combustibles fossiles pour recharger les batteries des voitures électriques à la pollution produite par les moteurs à combustion interne ? Selon l'Association des véhicules électriques du Canada, ou EVAC, même les véhicules électriques rechargés à partir de générateurs électriques alimentés au charbon réduisent environ de moitié les émissions de carbone. Les véhicules électriques rechargés à partir de formes plus propres de production d'électricité, telles que l'hydroélectricité et les centrales nucléaires, peuvent réduire les émissions de carbone à moins de 1 % de celles actuellement produites par les moteurs à combustion interne. Ainsi, même dans le pire des cas, les voitures alimentées par des batteries de VE sont plus propres que les voitures à essence.
Un autre avantage important des moteurs à batterie par rapport aux moteurs à essence est le coût inférieur du carburant, c'est-à-dire l'électricité pour les véhicules électriques et l'essence pour les moteurs à combustion interne. Le département américain de l'énergie a calculé qu'un véhicule électrique typique peut parcourir 43 miles avec un dollar d'électricité. Seule une baisse substantielle du coût de l'essence pourrait donner aux voitures à essence un coût au kilomètre aussi bas.
Encore un autre avantage de ces piles rechargeables est qu'elles se recyclent bien. Près de 100 % de ces batteries peuvent être recyclées, ce qui évite que les anciennes batteries ne deviennent un problème d'élimination.
L'inconvénient majeur des voitures à batterie, comme nous l'avons mentionné dans la dernière section, est le temps nécessaire pour recharger les batteries. Grâce à la technologie de batterie lithium-ion, un véhicule électrique entièrement chargé peut parcourir une distance comparable à un véhicule à moteur à combustion interne avec un réservoir plein d'essence, mais il doit toujours être placé sur un chargeur à la fin de cette période. À l'heure actuelle, cela signifie qu'un véhicule électrique épuisé sera hors service pendant plusieurs heures avant d'être complètement rechargé. Bien sûr, c'est un sérieux inconvénient. À l'avenir, une technologie de recharge plus rapide pourrait devenir disponible, mais à court terme, les voitures électriques ne seront pas les véhicules de choix pour les longs trajets. Même ainsi, la plupart des trajets se font relativement près de chez vous et pour cette raison, la puissance de la batterie servira aussi bien que la puissance de l'essence. Une solution possible à la situation de recharge peut être des stations de remplacement de batterie, où au lieu de recharger votre VE, vous pouvez simplement échanger votre batterie déchargée contre une batterie complètement chargée. Ce système permettrait de recharger les batteries à l'extérieur des véhicules et réduirait considérablement le temps nécessaire pour remettre un véhicule électrique en marche une fois sa batterie complètement déchargée.
Un autre inconvénient des batteries de voitures électriques est leur poids. Parce qu'elles doivent faire plus que les batteries de voiture traditionnelles, les batteries de voiture électrique doivent être reliées entre elles dans des matrices, ou des blocs-batteries, pour fournir une puissance supplémentaire. Ces collections de piles sont lourdes. La batterie lithium-ion d'un Tesla Roadster pèse environ 1 000 livres (453,6 kg). C'est beaucoup de poids à transporter et cela peut réduire considérablement l'autonomie de la voiture. Cependant, les concepteurs du Roadster ont compensé ce poids de batterie avec un cadre et des panneaux de carrosserie légers. La voiture entière ne pèse que 2 690 livres (1 220,2 kg), ce qui n'est pas très lourd si l'on considère que plus d'un tiers de ce poids correspond à la batterie.
Compte tenu de l'importance de la batterie pour une voiture électrique, vous vous demandez peut-être ce qui se passera à mesure que cette batterie vieillit. Combien de temps pourra-t-il alimenter la voiture ? Et quand elle meurt enfin, peut-elle être remplacée ou est-ce simplement plus économique d'acheter une nouvelle voiture ? Lisez la suite pour le savoir.
En tant que
Combien de temps durera une batterie de voiture électrique ? La batterie lithium-ion du Tesla Roadster devrait avoir une durée de vie d'environ 5 ans ou 100 000 miles. À la fin de cette période, le pack devra être remplacé, au coût d'environ 10 000 $. Bien sûr, c'est cher, mais le Roadster lui-même coûtera près de 100 000 $, ce qui rend le coût de la batterie abordable. De nombreux propriétaires, peut-être la plupart, préféreront sans aucun doute remplacer la batterie plutôt que d'acheter un tout nouveau Roadster.
Certes, les coûts d'entretien de la batterie s'ajouteront aux dépenses d'exploitation de tout véhicule électrique. Les blocs-batteries utilisés dans les véhicules électriques seront conservés hermétiquement, vous devrez donc probablement apporter votre véhicule électrique chez le concessionnaire pour faire entretenir votre batterie. Un autre point à considérer est qu'à l'heure actuelle, il s'agit d'une technologie relativement nouvelle. À mesure que les véhicules électriques deviendront plus courants sur les routes, certains des prix élevés qui leur sont associés diminueront. Mais en ce moment, la batterie de 10 000 $ du Tesla Roadster est l'un de nos seuls points de référence. Les batteries des autres véhicules électriques coûteront-elles plus cher ? Coûteront-ils moins cher ? Le coût de remplacement de la batterie de certains véhicules électriques dépassera-t-il le coût du simple achat d'un nouveau véhicule ? Seul le temps nous le dira.
| 1966 Electrovair II (Général Motors) | piles argent-zinc |
| Électrovette 1976 (Général Motors) | batteries au plomb |
| Volvo 3CC 2005 (Volvo) | batteries lithium-ion |
| Volt Chevrolet 2007 (Général Motors) | batteries lithium-ion |
| Nissan Mixim 2007 (Nissan) | batteries lithium-ion |
| Continental DC 2008 (Moteurs Bentley) | batteries au plomb |
| Subaru Stella 2008 (Subaru) | batteries lithium-ion |
| Nissan Denki Cube 2008 (Nissan) | batteries lithium-ion |
AutoVoitures hybridesComment fonctionnent les voitures électriquesAutoVoitures hybridesPhotos de voitures électriquesAutoVéhicules économes en carburantVais-je être choqué si je conduis une voiture électrique dans une grande flaque ? Course de véhicules avec Taycan 2020AutoD'autres marques et modèlesLes conversions de moteurs électriques pourraient-elles sauver les voitures classiques ? voiture électrique que vous n'avez pas besoin de brancher ?Technologie AutoHybridComment fonctionnent les kits de conversion de voiture électriqueTechnologie AutoHybridQuelle est l'histoire des voitures électriques ? Le travail est à F Comprendre pourquoi les gens n'achètent pas de voitures électriquesAutoVoitures hybridesUne voiture entièrement électrique est-elle un mauvais investissement ?AutoTypes de moteursComment une pompe à eau électrique profite-t-elle à votre moteur ? Toutes les nouvelles voitures à l'électricité d'ici 2030AutoTech et transportScooters électriques partagés :solution de transport ou cauchemar urbain ?Voitures auto-hybridesLes batteries des voitures électriques peuvent-elles être recyclées ?Voitures auto-hybridesLes voitures électriques auront-elles besoin de plus d'entretien ? Voitures électriques moins chères à faire fonctionner ?AutoFabrication automobileQuel âge a la voiture électrique ?AutoConcept CarsLe plus récent concept de voiture électrique de Toyota est en boisAutoVéhicules économes en carburantLa recharge des voitures électriques va très viteAutoVoitures hybridesVoitures électriques vs. Voitures à pile à combustible à hydrogèneAutoVoitures hybridesTop 10 des voitures électriques aux questions fréquemment posées Figure ure dans les voitures électriques ?AutoVéhicules économes en carburantLe nouveau modèle 3 de Tesla vise carrément le courant dominant de la voiture électriqueAutoFuel EconomyTous les véhicules finiront-ils par être tous électriques ?AutoTransmissions et transmissionVoitures à essence ou électriques :quelle est la plus rapide ? Voiture électrique ? AutoVoitures hybridesCombien coûte-t-il de recharger une voiture électrique ? une voiture électriqueAutoVoitures hybridesFaire une conversion - Conversion de voiture électriqueAutoHybrid TechnologyLa première voiture électriqueAutoVoitures hybridesUn exemple de voiture électriqueAutoVoitures hybridesMoteurs et batteries de voitures électriquesAutoConcept-carsComment fonctionne le Tesla Roadster
Articles connexes sur HowStuffWorks
Plus de liens intéressants
Sources
