Les voitures électriques d'aujourd'hui peuvent couvrir la plupart des besoins quotidiens de conduite

General Motors développe le 2017 Chevrolet Bolt entièrement électrique, conçu pour offrir une autonomie d'environ 200 miles. General MotorsGeneral Motors développe le 2017 Chevrolet Bolt entièrement électrique, conçu pour offrir une autonomie d'environ 200 miles. General Motors

L'électrification des transports est l'un des moyens les plus prometteurs de réduire de manière significative les émissions de gaz à effet de serre des véhicules, mais l'anxiété généralisée - le souci d'être coincé avec une batterie de voiture non chargée - reste un obstacle à l'adoption des véhicules électriques. L'anxiété est-elle justifiée compte tenu des voitures actuelles et de l'infrastructure de recharge?

C'est une question que mon groupe de recherche et moi avons abordée dans un article publié dans Nature Energy, en regardant de près ce problème avec un nouveau modèle.

Plus précisément, nous avons demandé: en observant la zone géographique des États-Unis à partir d'une vue d'ensemble, combien de véhicules personnels sur la route pourraient être remplacés quotidiennement par un véhicule électrique à batterie bon marché, même si le chargement de jour n'est pas disponible? Notre analyse est, à notre connaissance, l'étude la plus vaste et la plus détaillée à ce jour sur la façon dont la technologie des véhicules électriques actuelle et future améliore le comportement énergétique des gens.

Nous avons trouvé près de 90 pour cent des véhicules sur la route pourrait être remplacé par un véhicule électrique à faible coût disponible sur le marché aujourd'hui. De plus, ce nombre est remarquablement similaire dans des villes très différentes, de New York à Houston en passant par Los Angeles. Autrement dit, il existe un fort potentiel d'électrification des voitures dans les villes à la fois denses et plus étendues des États-Unis.

Pour réaliser ce potentiel, cependant, les besoins des futurs conducteurs de véhicules électriques doivent être satisfaits tous les jours, même les plus énergivores, comme les jours qui nécessitent un long voyage.

Deux innovations clés peuvent permettre cela. Le premier consiste à prédire le nombre de jours où les conducteurs risquent de dépasser la plage de la voiture, ce que notre modèle est conçu pour faire. Et le second est l’innovation institutionnelle ou du modèle commercial visant à fournir des véhicules alternatifs à longue portée lors de ces journées à haute énergie. Par exemple, les voitures classiques et, éventuellement, les alternatives bas carbone et longue portée peuvent apparaître chez un utilisateur en un clic de souris. Ce besoin peut durer un certain temps même si la technologie de la batterie s’améliore et que l’infrastructure de charge se développe.

La gamme de véhicules n'est pas un numéro unique

La gamme d'un véhicule électrique est généralement pensée en termes d'un nombre fixe, mais le nombre de miles couverts sur une seule charge change avec des facteurs tels que la vitesse et le style de conduite, et la température extérieure. Pour comprendre le gamme d'une voiture Nous devons regarder au-delà de la voiture elle-même pour voir comment les gens se comportent.

Au cours des quatre dernières années dans mon groupe de recherche, nous avons construit un modèle (appelé «TripEnergy») du comportement de conduite de personnes à travers les États-Unis, comment ils sont susceptibles d'utiliser les systèmes de chauffage et de refroidissement dans leur voitures, et comment divers véhicules électriques et conventionnels consommeraient de l'énergie si conduit de cette manière.

Cette approche nous donne un Vue probabiliste de la gamme de véhicules électriques. Par exemple, pour la Nissan Leaf, nous constatons que 74 miles est la gamme médiane - selon les habitudes de conduite, la moitié des voitures sur la route aux États-Unis serait en mesure de voyager aussi loin, et la moitié ne le ferait pas. (Une Ford Focus électrique fonctionne de la même manière.) Il existe une distribution dans cette gamme, qui montre dans quelle mesure les performances réelles peuvent varier. Nous estimons, par exemple, que cinq pour cent des voyages 58-mile ne pouvaient pas être couverts par une redevance, et que cinq pour cent des trajets 90-mile pouvaient l'être.

Évaluation de la technologie des véhicules électriques par rapport au comportement au volant

Avec le modèle TripEnergy en main, nous avons demandé combien de voitures sur la route pourraient être remplacées par un véhicule électrique à bas prix disponible aujourd'hui. Nous avons considéré un cas où les conducteurs ne peuvent facturer qu'une seule fois par jour, par exemple à la maison pendant la nuit. Cela nous a permis d'étudier une situation où seuls des changements limités sont nécessaires à l'infrastructure de recharge publique existante et où les voitures peuvent utiliser des centrales électriques qui, autrement, resteraient inactives du jour au lendemain.

Nous avons constaté que, compte tenu de la façon dont les gens conduisent à travers les États-Unis, 87 pour cent des voitures sur une journée moyenne pourrait être remplacé par un véhicule électrique de génération actuelle, à faible coût, avec une seule recharge quotidienne. Ceci est basé sur le comportement de conduite de millions de personnes à travers les États-Unis à travers diverses villes et classes socio-économiques.

Passer de véhicules conventionnels à des véhicules électriques pour ces voitures réduirait les émissions d'un pourcentage 30 estimé, même avec le mélange d'approvisionnement basé sur les combustibles fossiles d'aujourd'hui. Au total, les voyages effectués par ces voitures représentent environ 60 pour cent de la consommation d'essence aux États-Unis.

Ce grand potentiel d'adoption quotidienne est remarquablement similaire dans les villes américaines denses et plus étendues, allant de 84 pour cent à 93 pour cent.

Alors que c'est vrai que les gens se comporter différemment dans les villes - Dans comment ils utilisent les transports publics, qu'ils possèdent une voiture et comment souvent, ils conduisent les voitures ils possèdent - quand ils conduisent, nous avons constaté qu'un nombre similaire de voitures dans différentes villes se situent dans la fourchette fournie par un véhicule électrique à faible coût.

Retours sur l'amélioration de la technologie

Que se passe-t-il si les batteries s'améliorent et permettent une autonomie plus longue pour le même coût que les batteries au lithium-ion de la génération actuelle?

L'agence de recherche fédérale ARPA-E a fixé une cible pour les batteries, stocker environ deux fois plus d'énergie en poids que les batteries actuelles dans les véhicules électriques. Si cet objectif technique est atteint, nous estimons que l'estimation du potentiel d'adoption quotidienne en pourcentage 87 atteindrait 98% et que le potentiel de substitution de l'essence passerait de 61% à 88%. On s'attend à ce que le 2017 Chevy Bolt et le 2018 Tesla Model 3 réalisent des augmentations à peu près semblables de potentiel à un coût accru comparé à la Nissan Leaf d'aujourd'hui, bien que ces coûts soient toujours proches du coût moyen des nouvelles voitures. La Tesla Model S voyage encore plus loin mais coûte beaucoup plus cher.

Cependant, même avec des améliorations substantielles de la batterie, d'autres types de technologies de groupe motopropulseur seront nécessaires pour couvrir les jours où la consommation d'énergie est la plus élevée. Ce besoin peut persister pendant un certain temps, même avec une infrastructure de recharge étendue, en raison d'un petit nombre de jours à très haute énergie.

Le résultat sur les contraintes de portée

Pour surmonter l'anxiété liée à l'autonomie et être à l'aise avec l'achat d'un véhicule électrique, ils doivent savoir que leurs besoins seront satisfaits tous les jours, y compris lors des journées à forte énergie. Notre modèle est bien adapté pour prédire quand cela se produira - et à l’avance lors de l’achat d’un véhicule, combien de jours cela se produira -.

Notre modèle peut, avec une contribution limitée sur la distance, le temps et l'emplacement, prédire la probabilité de dépasser l'autonomie de la voiture et pointer vers des jours où les conducteurs doivent se tourner vers d'autres voitures à plus longue distance, par exemple et à travers des programmes de partage de voitures commerciales. Les résultats ont également mis en lumière la quantité de voitures à longue portée qui serait nécessaire au niveau de la population, un vide à combler par l'innovation du secteur privé ainsi que par la politique nationale et locale.

Un financement raisonnable pour aider à répartir les coûts initiaux au cours de la vie de la voiture et augmenter les possibilités de facturation, même si seulement une fois par jour, encouragerait également l'adoption de VE.

Au total, notre analyse montre que les véhicules électriques actuels répondent à la plupart des besoins de conduite quotidiens aux États-Unis. Un meilleur accès au transport partagé à longue distance, aux batteries et voitures plus avancées et à l'électricité décarbonée, permet d'accéder à un véhicule personnel largement décarboné. flotte.

A propos de l'auteur

Jessika E. Trancik, professeur adjoint de systèmes d'ingénierie, Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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