Monday 3 October 2016

La consommation énergétique : ce qui l'influence, et mes premiers relevés

Introduction

Déjà, parlons unités. Si pour un fossile, on parle de nombre de litres de carburant aux 100 km, pour une électrique, on parlera plutôt de nombre de kWh (rappel : kilowatt-heure) aux 100 km.

Par rapport à un fossile, un VE a une efficacité énergétique très supérieure (environ 30% pour un fossile, plus de 90% pour un VE) ; cela a pour conséquence que la consommation énergétique est, plus encore que pour un fossile turbo, à la carte... Et que les postes autres que les moteurs eux-mêmes ont une influence beaucoup plus visible.

Les postes de consommation

Ils sont plus nombreux qu'on pourrait bien le croire...

Les moteurs

C'est une lapalissade, mais plus on leur demande de la puissance, plus les moteurs consomment. Calculer la puissance d'un moteur électrique, rien de plus simple : il tourne sous une certaine tension (en volts) et la puissance générée dépend de l'ampérage dans les bobines (en ampères) ; et 1V * 1A == 1W.

C'est principalement l'ampérage qui rentre en compte : le bobinage n'est pas (encore) fait en superconducteurs, et donc il y a une résistance, qui se traduit par des pertes en chaleur. Et plus vous appuyez, plus l'ampérage est élevé.

Et la principale raison pour laquelle vous solliciterez les moteurs, c'est...

La résistance aérodynamique

Pour continuer à avancer à une certaine vitesse, cette résistance, il faut la vaincre. En fait, une voiture qui avance "pousse" de l'air, et à grande vitesse cela devient le poste de consommation le plus important, et de très loin.

Un peu de physique (désolé...) : la force de résistance à l'avancement d'un solide (la voiture) dans un fluide (l'air) est proportionnelle au carré de la vitesse relative d'écoulement du solide dans le fluide dans la direction du déplacement (et oui, ça veut dire qu'avec un vent de face, la résistance augmente)... Et pour contrer la force, la puissance à fournir est proportionnelle au _cube_ de la vitesse (ou, plus exactement, au carré de la vitesse relative d'écoulement multiplié par la vitesse à la roue).

Donc, si on roule à 100 km/h et en supposant un vent de 0, on demandera 8 fois plus de puissance au moteur que si on roule à 50...

Les pneumatiques et la résistance au roulement

Quand on roule, un pneu se déforme ; la déformation de la bande de roulement au contact avec la route est le principal facteur de ce que l'on appelle la résistance au roulement et est peu ou prou proportionnelle à la vitesse.

Parenthèse physique encore, désolé... Ce phénomène de déformation de la bande de roulement est appelée hystérésie élastique.

Ce phénomène est inévitable ; et le meilleur moyen de le minimiser est de s'assurer que les pneumatiques sont toujours gonflés à la pression recommandée par le constructeur (en l'occurrence, pour une Model S avec des jantes de 19", c'est 3.1 bar avant et arrière à froid).

On notera qu'on peut souvent lire qu'un surgonflage des pneus peut réduire la résistance au roulement et donc améliorer la consommation... C'est vrai, mais d'un autre côté cela réduit aussi l'adhérence globale des pneumatiques. Personnellement je le déconseille, mais après c'est vous qui voyez :)

Enfin, il y a aussi le modèle des pneumatiques qui peut avoir une influence. Certains modèles sont étudiés pour minimiser cette résistance au roulement ; en ce qui me concerne je me limite aux pneumatiques préconisés par le constructeur.

La régulation en température de l'habitable

Forcément. Mine de rien, sur la Model S, la puissance du compresseur de climatisation peut grimper jusqu'à 6 kW (oui, ça fait presque 8 ch ; c'est en gros la puissance d'un scooter 50 cm^3, et presque deux fois la puissance délivrée par une prise domestique quand vous lui demandez son courant maximal de 16A). Donc, en cas de forte chaleur, c'est un poste qui n'est pas négligeable.

De même, le chauffage le cas échéant consommera aussi. Mais moins.

Une parenthèse : je trouve étrange que Tesla n'ait pas fait le choix d'une pompe à chaleur... L'efficacité d'un tel dispositif a été amplement prouvée dans nos maisons mais aussi par une certaine Renault Zoé...

La régulation thermique des batteries

Poste ô combien important !

Les batteries c'est le réservoir d'un VE ; et les batteries ont une plage de fonctionnement en température optimale, pour éviter une dégradation excessive non seulement en charge mais aussi en décharge.

Et les Tesla font tout pour maintenir lesdites batteries dans cette plage de fonctionnement. Selon la situation, de l'énergie sera dépensée pour les refroidir ou les réchauffer, et l'influence de cette régulation est visible, en particulier dans les situations suivantes :
  • grand froid ou grande chaleur,
  • sollicitations répétées à la puissance maximale.
C'en est au point où la puissance disponible peut être limitée, de même que le freinage régénératif. Et par grand froid, par exemple, si on recharge, les premiers kWh injectés dans le véhicule serviront à mettre les batteries en température de façon à pouvoir accepter le courant de recharge sans les endommager (à l'inverse, par grande chaleur, de l'énergie sera dépensée pour les refroidir).

En bref : en cas de températures extrêmes, attendez-vous à une consommation énergétique plus élevée que d'habitude due à ce seul facteur... Même si vous choisissez de vous les geler ou de suer toute l'eau de votre corps en coupant la clim' complètement...

L'humidité de la route

Hé oui...

Les pneus évacuent l'eau, et vous avez certainement vu sur la route les véhicules qui vous précèdent "recracher" des panaches d'eau par l'arrière (en sus de l'eau qui tambourine dans les passages de roue avant que vous ne voyez pas).

Eh ben pour donner ce mouvement à l'eau, il faut de l'énergie, et cette énergie ce n'est pas l'eau qui la fournit magiquement : c'est votre véhicule !

Physique encore... Pour une quantité d'eau d'une masse de m kg élevée de d mètres (une bonne approximation de l'effet des pneus évacuant l'eau), la quantité d'énergie nécessaire se calcule par E = m * d * g, où g est la constante de gravitation terrestre, soit 9.81 m * s^-2.

Effet quasi négligeable pour un fossile ; pas pour un VE ! L'expérience d'autres conducteurs ayant plus de bouteille que moi (c'est pas dur) estime cette influence jusqu'à 10% à vitesse égale...

Le relief

Effet à la fois positif et négatif. Quand on monte, on doit traîner la masse derrière soi, et une Tesla c'est lourd (plus de 2 tonnes ; voire plus de 2.5 tonnes pour un Model X !).

A contrario, en descente (mais aussi au lever de pied), le(s) moteur(s) se tranforme(nt) en régénérateur(s) et remet(tent) du jus dans la batterie.

À noter que le GPS, sur un trajet donné, sait prendre en compte le relief ; bon point.

Ce que je consomme, moi...

C'est en moyenne entre 15.5 et 19 kWh aux 100 km par trajet. Mais je n'ai que 2800 km dans les pattes... Avec un peu plus de bouteille, je ferai un poste détaillé ; je suis loin d'avoir expérimenté toutes les conditions, ou trop brièvement pour quantifier leur influence réelle.

Je suis même descendu une fois à... 9.5 kWh/100 km sur un trajet de 20 km, mais je considère cela plus comme un accident qu'autre chose.

Et comme un con, je n'ai pas fait le détail non plus. D'un autre côté, je n'ai pas encore stabilité mes habitudes de conduite, et je ne suis pas spécialement ce qu'on pourrait appeler un "éco-conducteur".

Néanmoins, il m'est possible de donner quelques conseils pour...

Limiter votre consommation énergétique

Ces conseils sont très génériques pour certains. Et pour certains, je ne les suis même pas, donc c'est "faites ce que je dis, pas ce que fais"... D'autres, je les pratique, par contre :)

Roulez au régulateur aussi souvent que possible

Le régulateur saura mieux que vous, et quel que soit le relief, vous maintenir à une vitesse constante en dépensant le moins d'énergie possible.

C'est aussi une question de sécurité, et pas seulement applicable au VE d'ailleurs : le régulateur vous permet d'avoir les yeux rivés sur la route, et pas sur l'odomètre...

Anticipez les situations de conduite

Exemple typique, vous voyez un flot de véhicules devant vous roulant moins vite que vous, ralentissez progressivement au lieu de freiner au dernier moment ; une lapalissade.

Une autre lapalissade mais un peu moins évident : il faut croire que les concepteurs de circulation en ville se font un malin plaisir à désynchroniser les feux rouges, aussi sur vos trajets urbains, adaptez vos accélérations et freinages de façon à avoir le maximum de feux au vert ; et oui, cela veut dire parfois dépasser la limitation de vitesse en vigueur (modulez cependant en fonction de la présence de pompes à fric -- radars -- sur vos trajets).

Si vous n'avez d'autre choix que de réduire votre vitesse, utilisez le freinage régénératif au maximum, bien sûr.

Et en parlant de limitations de vitesse, justement...

Roulez à la vitesse autorisée... Voire moins

Même si certaines limitations de vitesse peuvent vous paraître absurdes, essayez autant que possible de les respecter -- sauf les saugrenues, mais encore une fois attention aux pompes à fric. Rappelez-vous que la résistance à l'air représente le poste majeur de dépense énergétique à vitesses élevées.

Mais oui, moins, c'est possible, et parfois bénéfique... Pour la simple et bonne raison que sur un trajet relativement long, la vitesse moyenne ne changera que très peu si, par exemple, vous faites du 110 au lieu de 130 sur autoroute, d'autant plus que pour lesdits trajets vous devrez vous arrêter pour recharger de toutes façons ! Et moins d'énergie à remettre dans la batterie veut dire moins de temps passé à attendre la recharge... Si ce n'est pas le véhicule qui vous attend, ce qui sera souvent le cas sur ce type de trajets.

Mais bon, s'arrêter de temps en temps c'est toujours bénéfique, profitez-en pour vous aérer etc.

Évitez cependant de devenir une chicane mobile, il n'y a rien de plus énervant !

Voulez-vous vraiment dépasser ce "lambin" qui ne roule que 5 km/h en-dessous de la limitation ?

Encore une fois, on en revient à la vitesse moyenne ici.

Bien sûr, vous pouvez vous "faire plaisir" parce que quel que soit votre Tesla, vous dépasserez rapidement (n'oubliez pas de regarder dans vos rétros tout de même, hein). Mais un dépassement effectué pour 10 secondes de gagnées au final, ben bof, quoi.

Limitez l'utilisation de la clim'

On va être clair, ça, je fais pas ; je fais confiance à la logique du véhicule pour dépenser le moins d'énergie possible pour maintenir l'habitacle à la température choisie. Vous pouvez avoir un autre point de vue... Comme je l'ai dit, je n'ai pas spécialement l'âme d'un éco-conducteur...

En conclusion

C'est un véritable nid de vipères. Les influences sur la consommation sont très nombreuses, et contrairement à un fossile, le pied droit n'est pas forcément la principale influence sur votre consommation. Certains postes de dépense énergétique que l'on peut négliger quand on conduit un fossile auront une influence réelle quand on conduit un VE. Oui, une Tesla aussi.

Et la Tesla, parmi les VE, c'est pas une économe.

Mais les recettes classiques qui marchent pour un fossile (anticiper, limiter les accélérations/décélérations brusques, limiter sa vitesse de "marche") marchent aussi pour un VE, donc finalement, le dépaysement n'est pas si grand...

Bonne route !

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