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Dernière mise à jour : le 30 novembre 2020

Histoire des technologies
Retour dans le passé (2011) : le véhicule électrique, chimère ou réalité ? Imprimer Envoyer
Écrit par François ROMON   
Samedi, 16 Avril 2011 09:25

Une technologie jusqu’à présent « éternellement émergente »

Contrairement à une idée reçue, le véhicule électrique (VE) n’est pas une Glossary Link invention récente : le premier véhicule électrique, construit par Davenport aux USA, a roulé en 1834, soit 52 ans avant la première voiture à essence de Daimler, en 1886. La première automobile à avoir dépassé les 100 kms/h est la Jamais contente, voiture électrique construite par l’ingénieur belge Jenatzy : c’était en 1899 ! En 1900, il se vendait deux fois plus de voitures électriques aux USA que de voitures à essence. Mais, dès 1915, la voiture électrique ne représente plus que 2 % du parc automobile américain (Wikipédia. La Voiture électrique, MAJ 03/03/2011).
A la fin des années 1960, la voiture électrique connaît un regain d'intérêt grâce au développement de la pile à combustible. Pourtant, à la fin des années 1970, le marché du VE n’a toujours pas décollé, malgré le premier choc pétrolier et l’embargo de l’OPEP.
Dans les années 1990, suite à l’adoption par la Californie du règlement « Zéro Emission Vehicle » qui oblige les constructeurs automobiles à proposer un % minimum de VE au marché, General Motors développe l'EV1. Mais, en 1996, le règlement est abandonné et, en 2003, Général Motors arrête son programme EV1, récupère toutes les voitures déjà vendues et les détruit. Au même moment pourtant, Toyota commercialise au Japon le premier véhicule hybride essence/électrique produit en série : la Prius. Tous les autres grands constructeurs automobiles développent alors leur prototype de VE : Nissan Prairie Joy, Citroën Citela, Peugeot Ion, PSA Tulip, Renault Matra Zoom. Résultat : en 2000, les ventes mondiales n’atteignent guère plus de 7.000 unités.
Ainsi, depuis plus d’un siècle, à chaque crise pétrolière, chaque avancée technologique ou chaque rapport encore plus alarmiste sur le réchauffement climatique que le précédent, de nouveaux modèles de VE voient le jour sans réussir à trouver un véritable marché. Le VE devient l’archétype de ce que Fréry (2000) appelle une « technologie éternellement émergente ».

Aujourd’hui le VE occupe à nouveau le devant de la scène

Les états industriels développés ont maintenant fixé des objectifs de substitution du VE à la voiture à essence, à des échéances plus ou moins proches. Des actions concrètes ont été engagées, allant de la prime à l’achat d’un VE (en France, en Chine au Danemark, en Californie) jusqu’à la mise en place d’infrastructures de rechargement des batteries (au Danemark et en Californie également, aux Pays Bas), en passant par des soutiens au développement industriel, notamment des batteries (Chine). L’Allemagne a opté pour une approche globale avec son grand plan national de développement de « l’électro-mobilité », lancé en 2009. L'administration Obama a mis en place plusieurs programmes de R&D académiques et industriels pour faire émerger des nouvelles technologies propres et des champions US de ces technologies (ADIT, 10/2010). Douze grandes villes françaises pilotes se sont engagées à déployer des infrastructures publiques de recharge de batteries.

Des constructeurs automobiles majeurs ont annoncé, au Mondial de l’automobile 2010 et au Salon international de Genève 2011, leur décision d'intégrer le VE dans leur stratégie de développement. Renault par exemple précise : « Nous sommes en train d’investir sur le véhicule électrique un milliard d’euros, soit 15 % de nos ressources de R&D. » (Ecole de Paris de Management 2010/02, Pelata & al.).
Entrent en jeu également de nouveaux compétiteurs venus du secteur des batteries rechargeables comme le chinois BYD Auto, filiale de BYD (Buy Your Dream, MAJ 01/03/2011) ou le français Batscap (Bolloré 80 % et EDF 20 %) qui annonce le lancement de sa petite voiture électrique de ville Bluecar pour courant 2011.
Le véhicule électrique arrivera-t-il enfin à s’imposer sur le marché ? Ce n’est pas certain.

Une configuration d’innovation très complexe

Quatre facteurs sont, à notre avis, réunis qui rendent la configuration d’innovation du secteur de l’automobile très particulière et très complexe, rendant hasardeux tout pronostic quant à l’avenir de la technologie électrique dans cette application.

1) Les données économiques du marché de l’automobile sont très fluctuantes.
Depuis un siècle, toutes les prévisions de marché du VE se sont révélées fausses. Les chiffres avancés aujourd’hui par les principaux constructeurs divergent complètement : pour Renault la voiture électrique représentera 10 % du marché mondial en 2020, pour PSA 5 % et pour Volkswagen seulement 1,5 %.
Les données dépendent à la fois du prix du brut de pétrole (extrêmement variable en fonction de contingences géopolitiques très peu prévisibles), des mesures en faveur de la protection de l’environnement qui sont prises ou non par les pouvoirs publics des différents pays, de l’équation énergétique électrique alternative au pétrole (très variable d’un pays à l’autre) et de l’accessibilité des sources de lithium pour les piles.

2) Les habitudes des usagers ont été durablement façonnées par le moteur thermique.
Les conducteurs ne sont pas prêts à abandonner l’essence pour l’électrique, même si, objectivement, ils y auraient intérêt : le moteur à combustion interne est d’un rendement quatre fois inférieur à celui du moteur électrique et il dépend d’une seule source d’énergie, non renouvelable qui plus est, le pétrole ; les statistiques de distances moyennes effectivement parcourues montrent que le manque d’autonomie du VE ne devrait pas être un handicap.
Mais l’automobile thermique continue à incarner un rêve de liberté : « Qu’est-ce qu’une voiture qui n’est ni voyante, ni polluante ni tapageuse ? Un moyen de transport, pas un objet de désir » rappelle Bruckner (Le Monde, 03/02/2009).
L’emprise des habitudes est tellement forte qu’on en vient à considérer des avantages intrinsèques du VE comme des obstacles à sa diffusion. Ainsi, le silence du VE est-il aujourd’hui perçu comme un risque d’accroissement des accidents de la circulation ! Les USA envisagent de légiférer pour imposer un minimum sonore aux véhicules électriques. Renault a testé une vingtaine de bruits potentiels auprès d’un panel de consommateurs, qu’il pourrait produire artificiellement sur ses VE.

3) L’importance du parc installé de la voiture à essence joue contre le VE.
La voiture à essence constitue l’un des premiers secteurs industriels de la planète, elle a généré des millions d’emplois à travers le monde, non seulement chez les constructeurs mais aussi chez leurs équipementiers et les services associés. Selon Fréry (2000), la fiabilité d’un VE étant très supérieure à celle d’un véhicule à essence, son coût de maintenance est inférieur des 2/3. La substitution de l’électrique à l’essence remettrait en cause tout le réseau de distribution automobile (succursales, concessionnaires, agents) ; elle menacerait plus de 3 millions d’emplois rien qu’aux États-Unis.
Par ailleurs, il est nécessaire de développer massivement l’industrie des batteries ainsi que des équipements collectifs en grand nombre : stations de recharge ou d'échange de batteries, centrales électriques supplémentaires, etc.

4) La substitution de l’électrique au thermique implique une douloureuse reconfiguration des réseaux d’affaires.
Le véhicule électrique implique de nouveaux réseaux d’affaires et la prise de risque est importante pour les constructeurs. Peugeot-Citroën en a fait l’amère expérience. Ayant parié, il y a déjà 15 ans, que le véhicule électrique serait un système de mobilité et non un objet personnel, le constructeur avait cherché à associer les fabricants de batteries, les distributeurs d’électricité et les collectivités locales à son projet de « mobilité électrique urbaine » baptisé « Tulip » : peine perdue, le projet n’a jamais connu le moindre début de réalisation et a été abandonné.
Pourtant, pour peu que des alliances stratégiques soient nouées, les intérêts des nombreux acteurs impliqués pourraient converger et le marché se développer rapidement. La situation pourrait être débloquée par les entrants sur le marché qui ont tout à gagner face à des constructeurs automobiles ayant trop peur de perdre leurs positions actuelles. C’est ce qui s’est passé pour la photo électrique, qui s’est imposé au détriment de la photo argentique, grâce à Sony ou à Casio, pas grâce à Kodak.
Selon Midler (Ecole de Paris de Management 2010/02, Pelata & al.) « Pour ébranler un modèle comme celui du véhicule thermique, il ne suffit pas d’agir sur la technologie. Il faut renouveler les usages, les modèles d’affaires, les relations entre acteurs de l’automobile, qu’il s’agisse des constructeurs, des fournisseurs d’énergie, des créateurs d’infrastructures, de l’État, des collectivités locales, ou encore d’opérateurs de services privés ».
Peut-être est-ce ce qui est en train de se produire ?...A suivre !

Références bibliographiques et documentaires
 - Ecole de Paris du Management, 2010/02, PELATA P., MATHIEU M., MIDLER C., HIRTZMAN P. Le véhicule électrique va-t-il enfin démarrer ? www.ecole.org
 - FRERY F., 2000. Un cas d’amnésie stratégique : l’éternelle émergence de la voiture électrique, IXème Conférence Internationale de Management Stratégique, Montpellier, 24, 25 et 26 mai 2000
Pour en savoir plus
- Institut de la Mobilité durable Renault – ParisTech : www.mobilite-durable.org
- Wikipédia. La voiture électrique
- Wikipédia. La jamais contente
- Buy Your Dream (BYD) : www.byd.com
- Salon international de l’automobile 2011, Genève : www.salon-auto.ch/fr
 
Retour dans le passé (2010) : le process de synthèse des carburants liquides, un process renaissant ? Imprimer Envoyer
Écrit par François ROMON   
Dimanche, 05 Décembre 2010 00:00

Le charbon liquéfié : un carburant de substitution aux dérivés du pétrole ?

La synthèse des carburants liquides, à partir de sources carbonées, va-t-elle prendre la suite du pétrole ? Les procédés de synthèse sont connus depuis près d’un siècle mais face à des approvisionnements en pétrole de plus en plus difficiles, nombre de pays recommencent à prendre la filière de production de carburants liquides de synthèse au sérieux, particulièrement ceux qui dépendent fortement des importations de pétrole et qui ont de grandes réserves nationales de charbon (Rapport OPECST, 03/2006).
 
Il existe principalement deux types de procédés de synthèse des carburants liquides (World Coal Institute, 2009) :
- le procédé Bergius-Pierla qui consiste à dissoudre une source carbonée dans un solvant à haute température ; le liquide obtenu est ensuite raffiné (hydrocracking ou addition d’hydrogène avec catalyse) ;
- le procédé Fischer-Tropsch qui est un procédé de liquéfaction indirecte par gazéification préalable du charbon ; on obtient un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone, le « syngaz », qui est ensuite condensé sur un catalyseur.
 
Ces procédés permettent d’obtenir des carburants de synthèse à partir de différentes sources carbonées : charbon mais aussi schistes bitumineux, résidus pétroliers, gaz naturel, biomasse, etc. Aujourd’hui, on classe ces différentes voies de synthèse en trois grandes catégories : CTL (Coal to Liquids), GTL (Gas to Liquids) et BTL (Biomass to Liquids).
Simultanément, plusieurs procédés alternatifs sont explorés : citons en particulier  la filière (C+B)TL, c’est-à-dire l’utilisation simultanée du charbon et de la biomasse qui permettrait de produire des carburants liquides avec une émission bien moindre de CO2 (World Coal Institute, 2009).
 
Les carburants de synthèse présentent un double avantage : ils ne comportent pas de soufre, sont pauvres en oxydes et en nitrogène et, surtout, ils peuvent être livrés utilisés sans modification dans les équipements existants, contrairement à des solutions basées sur des technologies de type piles à combustible, électriques, hydrogène ou hybrides (World Coal Institute, 2009). On se souviendra ici, avec profit, de la mésaventure de l’aérotrain dont la technologie, très performante et novatrice, nécessitait pour son exploitation un changement si complet et si coûteux des infrastructures ferroviaires existantes qu'il a été abandonné au profit du TGV, moins spectaculaire techniquement mais... bien moins coûteux et beaucoup plus facilement réalisable.

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Le gazogène au charbon de Gaston Lagaffe [Wiki.oleone.org, 10/06/2007]

L’histoire du charbon liquéfié s’inscrit dans une réalité humaine et sociale douloureuse

L' Glossary Link invention du procédé Fischer – Tropsch remonte à 1923, date de dépôt du premier brevet par les deux chercheurs allemands, Franz Fischer et Hans Tropsch, travaillant pour le Kaiser Wilhelm Institut
Carl Bosch et Friedrich Bergius ont, quant à eux, reçu le Prix Nobel de Chimie pour leurs travaux sur la liquéfaction en 1931 (Wikipédia, MAJ 30/09/2010).
Ces technologies ont été massivement exploitées, au cours de la seconde guerre mondiale, par l'Allemagne nazie qui était pauvre en pétrole et en colonies pétrolifères mais riche en charbon. Après la guerre, les usines allemandes, très endommagées par les bombardements, ont été pour la plupart démontées. Les scientifiques allemands, qui avaient développé le procédé Fischer-Tropsch, capturés par les Américains, ont poursuivi leurs travaux aux États-Unis.
Cependant, après la structuration du marché pétrolier et la forte baisse des prix, le procédé a été abandonné. Il n’a ensuite été mis en oeuvre que marginalement mais dans une configuration politique là aussi douloureuse, celle de l’Afrique du Sud, du fait de son isolement international suite au régime d’apartheid.
 

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L’usine de Sasolburg produit et raffine du brut de synthèse issu de la liquéfaction du charbon sud-africain

[PATRICK DUMAS/LOOKATSCIENCES, Le Monde, 14/11/2009]

Voilà une illustration de cette caractéristique trop souvent oubliée du processus d’innovation : les développements technologiques ne sont pas des événements purement rationnels et autonomes, ils s’inscrivent dans une réalité humaine et sociale, quelquefois douloureuse.

Le procédé Fischer-Tropsch : une nouvelle jeunesse ?

Parmi les différentes voies de synthèse des carburants liquides, la liquéfaction du charbon (CTL) apparaît comme la plus prometteuse : la durée des réserves mondiales en charbon est évaluée à 174 années contre 63 pour le gaz ; quant à la biomasse, elle nécessite de grandes surfaces agricoles et forestières et risque d’entrer en compétition avec la production alimentaire. Par ailleurs, d’après le World Coal Institute (2009), l’investissement dans une usine CTL est de 50.000 à 70.000 dollars par baril de production quotidienne contre 100.000 à 145.000 dollars pour la construction d’une usine BTL.
 
La Chine produit des carburants liquides par voie directe.
En Afrique du Sud, environ 30% des besoins du pays en essence et en diesel sont produites par la société nationale Sasol qui exploite le procédé de liquéfaction Fischer-Tropsch. Aujourd’hui, Sasol construit une nouvelle unité de production CTL : « Tout cela ce sont essentiellement des tuyaux, c’est la manière dont ils sont – ou ne sont pas - interconnectés qui est le grand secret de Sasol » explique le responsable de son unité pilote (Le Monde, 2009).
Aux Etats-Unis, une unité de production fonctionne déjà sur la côte ouest de la Cook Inlet, (Alaska), en partenariat avec Sasol.
D’autres pays explorent les possibilités du charbon liquéfié, tels que l’Indonésie et l’Australie où la société Linc Energy réfléchit à un procédé original de conversion du syngas sur le site d’extraction, ce qui permettrait de réduire le coût des usines de production (World Coal Institute, 2009).

La "séquestration" du CO2 : le chaînon manquant d'une filière charbon liquéfié efficace

La technologie du charbon liquéfié présente deux inconvénients majeurs qui freinent aujourd'hui son développement :
- le coût des installations de liquéfaction reste très élevé,
- le bilan « du puits à la roue » en termes d'émissions de CO2 est encore largement défavorable par rapport au pétrole.
Cependant, les techniques de stockage géologique artificiel du carbone (procédé dit de « séquestration ») permettraient, selon le World Coal Institute (2009), de réduire jusqu’à 20 % des émissions de CO2. Vingt pays, représentant 75% des émissions mondiales de CO2, se sont associés au sein du Carbon Sequestration Leadership Forum afin de développer des technologies de séparation, de capture et de transport du gaz carbonique.

L’avenir de la filière se jouera à Cancun, lors de la préparation du prochain Sommet de la Terre

Le Sommet de la Terre de 2012, qui sera de retour à Rio, vingt ans après celui qui a permis la signature de la Convention-cadre des Nations unies sur le changement climatique (CCNUCC), débouchera-t-il sur un nouvel accord pour succéder au Traité international contre le réchauffement climatique signé à Kyoto en 1997 ?
Un tel accord serait décisif pour le développement de la filière CTL car il déclencherait une réglementation plus contraignante pour l'exploitation du pétrole et, en conséquence, des aides publiques facilitant la levée du verrou technologique de la séquestration du CO2 qui entrave encore l’efficacité écologique et la rentabilité économique du procédé CTL.
Ce sommet doit être préparé par la conférence annuelle des signataires de la CCNUCC à Cancùn en décembre 2010...c’est à dire maintenant.
Références documentaires
- ADIT, Veille technologique internationale du Ministère des Affaires étrangères : www.bulletins-electroniques.com/
- Ministère de l’Ecologie, de l’énergie, du développement durable et de la mer : www.developpementdurable.gouv.fr
- Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et techniques, OPECST, Rapport "Les nouvelles technologies de l’énergie et la séquestration de CO2", 03/2006 : www.senat.fr/opecst
- Le Monde (2009, FOUCART Stéphane) « Le charbon liquéfié succèdera-t-il au pétrole ? », 14/11/2009
- World Coal Institute (2009). Rapport « Coal : liquid Fuels »
Pour en savoir plus
- Sur l’histoire du procédé Fischer–Tropsch : www.fischer-tropsch.org
- Sur les technologies de charbon liquéfié, IFP : www.ifp.org
- LECOMTE Fabrice, BROUTIN Paul, LEBAS Etienne (2009), Le captage du CO2 ; des technologies pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, Editions TECHNIP