Rendement: les voitures Ă©lectriques sont bien plus efficientes

Le rendement d’un moteur électrique est si élevé qu’il semble prédestiné à la circulation routière. Nous vous expliquons comment se positionnent les voitures électriques, les voitures thermiques et les voitures à pile à combustible et où se situent les différences.

01.07.2024

  • DurabilitĂ©

D’un point de vue énergétique, un moteur électrique est la technologie de propulsion la plus efficace pour une voiture. Aucune autre technologie de propulsion n’offre un meilleur rendement. Le terme «rendement» indique le pourcentage de l’énergie fournie qui peut effectivement être utilisé. Il ne s’agit jamais de 100%, car il y a toujours des pertes dues au frottement et à la chaleur résiduelle. Et pourtant, un moteur électrique affiche à lui seul un rendement exceptionnel de 80%.

Pour une analyse correcte, il est important de ne pas seulement tenir compte des pertes d’énergie dans le véhicule. En effet, pour les voitures électriques, les pertes importantes ne surviennent pas dans le véhicule mais plutôt lors de la production et de la mise à disposition de l’énergie. La notion de «well-to-wheel», c’est-à-dire «du puits à la roue», s’est imposée pour cette approche globale avec le monde des moteurs à combustion.

Appliqué à la voiture électrique, on dirait plutôt «de la production d’électricité à la roue».

Le bilan well-to-wheel pour les vĂ©hicules Ă©lectriques se prĂ©sente de la manière suivante:

  • 36% de l’énergie initialement utilisĂ©e est perdue pour la production et la mise Ă  disposition de l’électricitĂ©, et il y a Ă©galement des pertes lors de la recharge de la batterie.
  • 64% de l’énergie utilisĂ©e propulse les roues de la voiture Ă©lectrique.

Quel est le rendement d’un moteur thermique?

Le rendement d’un moteur à essence est de 20%, celui d’un moteur diesel de 45%. Avec un moteur thermique, c’est exactement l’inverse qu’avec un moteur électrique: les pertes d’énergie importantes se produisent dans le véhicule et non lors de la production de carburant. Dans le moteur thermique, l’oxygène présent dans l’air provoque une réaction chimique au cours de laquelle le carburant est brûlé. La combustion génère beaucoup de chaleur résiduelle. De plus, les soupapes et les roues dentées doivent être actionnées avant que l’énergie utile n’arrive aux roues.

Le bilan well-to-wheel  pour les vĂ©hicules Ă  essence se prĂ©sente de la manière suivante:

  • Sur un moteur Ă  essence, 80% de l’énergie initialement utilisĂ©e est perdue lors de l’extraction, de la production, du transport et de la combustion.
  • 20% de l’énergie utilisĂ©e propulse les roues d’une voiture Ă  essence.


Le diesel obtient de meilleurs rĂ©sultats, car sa combustion est plus efficace. Son bilan well-to-wheel est le suivant:

  • 55% de l’énergie initialement utilisĂ©e est perdue dans le diesel.
  • 45% de l’énergie utilisĂ©e propulse les roues de la voiture diesel.

Pourquoi un moteur Ă©lectrique est-il si efficace?

Les moteurs Ă©lectriques transforment l’électricitĂ© en mouvement, gĂ©nĂ©rant peu de chaleur rĂ©siduelle. En revanche, les moteurs essence et diesel brĂ»lent du carburant, ce qui gĂ©nère beaucoup de chaleur rĂ©siduelle. De par leur principe et au vu des solutions techniques existantes, les moteurs Ă©lectriques sont extrĂŞmement efficaces. Certains moteurs Ă©lectriques atteignent mĂŞme des rendements de plus de 90%! 

Par rapport Ă  une voiture thermique, la voiture Ă©lectrique prĂ©sente d’autres avantages. Ainsi, les moteurs Ă©lectriques n’ont pas besoin d’une «chaĂ®ne de transmission» complexe pour acheminer l’énergie utile aux roues, ce qui rĂ©duit les pertes par frottement. Comme ils sont beaucoup plus petits que les moteurs Ă  combustion, les moteurs Ă©lectriques peuvent par exemple ĂŞtre montĂ©s Ă  proximitĂ© des roues. La boĂ®te de vitesses et l’embrayage sont Ă©galement inutiles, car les moteurs Ă©lectriques produisent un couple constant Ă  partir de l’arrĂŞt: ils mettent tout de suite leurs chevaux sur la route. En revanche, un moteur Ă  combustion ne peut dĂ©velopper une force de traction suffisante pour faire bouger la voiture qu’à partir de 800 Ă  1000 tours par minute. De plus, il a besoin d’une boĂ®te de vitesses pour toujours adapter de manière optimale le rĂ©gime et la puissance. La boĂ®te de vitesses entraĂ®ne Ă©galement des pertes par frottement.

Les moteurs électriques peuvent aussi produire de l’électricité

Mais les moteurs électriques peuvent non seulement transformer l’énergie électrique en énergie cinétique, mais aussi, à l’inverse, en produire à partir d’un mouvement. Le moteur se transforme alors en générateur, en centrale électrique. Dans le cas des voitures électriques, les constructeurs s’en servent pour le freinage: au lieu de laisser simplement s’évaporer la chaleur dégagée, le moteur électrique récupère de l’énergie électrique qui est stockée dans la batterie de traction. Cela permet d’augmenter l’autonomie et donc le rendement.

Le chauffage de l’habitacle en hiver est un problème lié au rendement élevé de la propulsion électrique. Il est possible d’atténuer le problème en installant une pompe à chaleur dans le véhicule qui, comme dans les maisons, prélève de la chaleur dans l’environnement et la transmet aux occupants. Cela permet de soulager la batterie de traction, dont l’électricité devrait sinon servir à chauffer.

Les moteurs à combustion n’ont pas ce problème. En raison de leur faible rendement, ils génèrent beaucoup plus de chaleur résiduelle qu’il n’en faut pour le chauffage. En été, la situation s’inverse toutefois: dans ce cas, la chaleur dégagée par le moteur à combustion affecte beaucoup plus la climatisation qu’avec un moteur électrique. Cela se reflète dans la consommation de carburant plus élevée des moteurs diesel et essence par temps chaud.

Quel est le rendement d’un véhicule à pile à combustible?

Avec la pile à combustible, le rendement d’un moteur se situe entre celui d’un moteur essence et diesel, c’est-à-dire à un niveau bien inférieur à celui d’une voiture électrique. Un véhicule à pile à combustible est certes doté d’un moteur électrique et d’une batterie de traction (plus petite en comparaison), et il transforme en fin de compte l’énergie électrique en mouvement, comme une voiture électrique. Mais pour atteindre une autonomie supérieure à celle des voitures électriques, le véhicule est équipé d’une pile à combustible et d’un réservoir d’hydrogène. Pour recharger la batterie pour la propulsion électrique, la pile à combustible produit de l’électricité à l’aide de l’oxygène de l’air et de l’hydrogène.

ConsidĂ©rĂ©e isolĂ©ment, la pile Ă  combustible atteint un rendement de plus de 80%. Mais dans le bilan well-to-wheel, l’hydrogène abaisse cette valeur Ă©levĂ©e. L’hydrogène n’est pas prĂ©sent isolĂ©ment dans la nature, il doit ĂŞtre produit Ă  grande Ă©chelle sur le plan Ă©nergĂ©tique. Les Ă©lectrolyseurs s’en chargent de manière durable en dĂ©composant l’eau en oxygène et en hydrogène au moyen d’un courant renouvelable. Il s’agit ensuite de stocker l’hydrogène gazeux Ă  haute pression et Ă  basse tempĂ©rature. Sinon, le bilan Ă©nergĂ©tique de ce type de propulsion serait encore plus mauvais. La pression peut atteindre 700 bars. Ă€ titre de comparaison, un pneu de voiture a entre deux et trois bars. La tempĂ©rature est d’environ –250 Â°C. Tout cela demande beaucoup d’énergie.

Le bilan well-to-wheel  pour un vĂ©hicule Ă  pile Ă  combustible se prĂ©sente donc de la manière suivante:

  • 70% de l’énergie initialement utilisĂ©e est perdue lors de la production et du stockage de l’hydrogène ainsi que lors de la production d’électricitĂ© dans le vĂ©hicule.
  • 30% de l’énergie utilisĂ©e propulse les roues d’un vĂ©hicule Ă  pile Ă  combustible.

Cela explique aussi pourquoi la pile à combustible est considérée comme une technologie de niche pour la circulation routière. En effet, pour de très nombreux cas d’application, il existe une solution nettement moins complexe et en même temps plus efficace sur le plan énergétique, qui peut être réalisée avec un bilan carbone neutre: la voiture électrique.

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