La voiture électrique hors des sentiers battus

Voiture électrique : oubliez la sentence naïve qui voudrait qu’une technologie soit choisie parce qu’elle est plus efficace !

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BMW i3 electric car By: Kārlis Dambrāns - CC BY 2.0

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La voiture électrique hors des sentiers battus

Publié le 28 mars 2018
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Par François Lévêque.
Un article de The Conversation

À la fin des années 1890, il se vendait plus de véhicules électriques que de voitures à moteur thermique. Demain aussi, mais personne ne sait quand et de quel type. Les technologies suivent des sentiers qui ne sont pas toujours fléchés ; ni leurs temps de parcours connus à l’avance. On sait seulement que plus ils sont empruntés, plus ils le seront. En effet, plus une technologie est adoptée, plus elle devient performante. Oubliez la sentence naïve qui voudrait qu’une technologie soit choisie parce qu’elle est plus efficace !

Quelle technologie choisir ? Une question à mille boules…

L’issue future de la compétition technologique est aujourd’hui ouverte. Voitures 100 % électriques ou hybrides ? Dans ce dernier cas, hybride classique ou rechargeable ? Batteries au nickel ou au lithium ? Mais alors lithium-ion ou avec un électrolyte gélifié ? Et à quelle date les ventes de véhicules électriques de tous types dépasseront-elles celles de véhicules à moteur thermique : 2025, 2030, plus tard encore ? Où cela ? En Norvège c’est déjà le cas.

Mais ailleurs, le chemin est encore long à parcourir. En Chine, où le véhicule électrique progresse rapidement, sa part de marché frôle aujourd’hui 3 % des ventes annuelles. En France, elle atteint 1,5 %. Idem pour l’Allemagne.

Personne ne dispose d’une boule de cristal pour lire les parts de marché futures des nombreuses options aujourd’hui en lice. La raison tient au caractère en partie aléatoire de la désignation des vainqueurs. Cette influence de la chance est facile à illustrer.

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Imaginez une urne contenant une boule rouge et une boule blanche symbolisant deux technologies en compétition. Adoptez la règle de tirage qui consiste à replacer la boule tirée dans l’urne plus une de la même couleur.

Par exemple, si au premier tirage vous tirez la rouge, vous la remettez et vous ajoutez une autre rouge dans l’urne. Elle contiendra alors deux rouges et une blanche et la probabilité d’obtenir une rouge au second tirage sera de 2/3 alors qu’elle était de ½ au premier tirage. Procédez à un grand nombre de tirages, disons quelques centaines, en conservant toujours cette règle. Quelle sera la proportion finale de boules rouges et blanches ?

Je sens déjà que vous êtes prêts à stopper net votre lecture. Vous vouliez savoir quelle motorisation choisir pour votre prochain véhicule – hors du diesel bien sûr car déjà sur le sentier du déclin – et on vous pose un problème de maths. Continuez pourtant car je vous donne tout de suite la solution et elle au cœur de notre sujet.

Les choix initiaux sont clés

Au bout d’un grand nombre de tirages, la proportion entre le nombre de boules blanches et le nombre de boules totales tend à se stabiliser vers une valeur limite (voir appendice), par exemple autour de 31 % ou de 62 %, et toutes les proportions ont la même chance d’advenir : il n’est pas plus probable d’obtenir in fine 50 % que 99 % ou 1 %, ou encore 34 %, 55 %, 73 %, etc. C’est assez compréhensible car lorsque l’urne est déjà bien pleine tirer une blanche et en remettre deux n’aura quasiment plus d’effet sur la proportion. Et ce contrairement aux premiers tirages qui sont eux déterminants. Au second tirage, la proportion de blanches qui était de ½ passe à 1/3 ou à 2/3, soit de 0,5 à 0,33 ou 0,66 ; au cent et un nième tirage dans une urne qui contient 80 blanches, tirer une blanche fait passer la proportion de 80/100 à 81/101, soit de 0,8 à 0,81.

Traduction : l’issue de la compétition technologique dépend fondamentalement des premiers choix réalisés par ceux qui penchent vers telle ou telle option en lice.

Electrique vs moteur thermique : une ancienne compétition

Exemplifions ce phénomène par la rivalité entre le véhicule électrique et le véhicule à moteur à combustion interne du début des années 1900 aux États-Unis. Il a fallu une décennie pour que ce moteur affirme son hégémonie et prenne ainsi le pas sur l’électrique pour plus de cent ans. Égalité au tournant du siècle, 86 % des ventes de véhicules privés en 1905, et l’essentiel du parc automobile quelques années après. Au milieu des années 1920, 400 véhicules électriques sont produits contre un peu plus de 3 millions à essence.

Au départ, le véhicule électrique semblait pourtant plus performant : silence, démarrage immédiat, pas d’odeur, ni de vitesses difficiles à passer. Il gagnait même les courses automobiles, alors sur petite distance, contre le véhicule à moteur thermique. Mais voilà, les premiers choix de ceux qui allaient créer l’industrie automobile ont porté sur le véhicule à essence.

En simplifiant, les entreprises du véhicule électrique sont restées cantonnées sur leurs marchés de niche : taxi et voiture individuelle de luxe tandis que les constructeurs de voiture à essence ont très tôt cherché à adresser une demande plus large et se sont très tôt engagés vers la production en grande série.

La célèbre Curved Dash d’Oldsmobile (au Samsung Transportation Museum).
Katherine Tompkins/Flickr, CC BY

 

C’est l’exemple de Ford et de son fameux modèle T sorti en 1908 ou du pionnier Oldsmobile qui vendra près de 20 000 exemplaires de sa Curved Dash entre 1901 et 1907. De leur côté, les fabricants de batteries ont cessé précocement de les améliorer pour la propulsion. Ils se sont rapidement tournés vers la production de batteries pour l’allumage des moteurs à essence, invention clef pour son avenir car mettant fin à l’inconvénient du démarrage à la manivelle.

L’orientation initiale des compétitions technologiques

La désignation du vainqueur dans la compétition technologique tient ainsi souvent à pas grand-chose. Elle tient à de petits événements initiaux : une circonstance extérieure, la chance, la stratégie d’une entreprise, etc.

Un point mineur comme le fait que le véhicule électrique emportait la préférence des femmes plus que des hommes et était par conséquent associé à leur image a semble-t-il exercé une influence significative dans le choix… du moteur à combustion interne. Pour éviter que leurs voitures électriques ne soient perçues comme des voitures pour dames, certains fabricants les ont équipées de faux radiateurs sur le devant.

Cette détermination du résultat final par les conditions initiales est bien illustrée par le résultat complètement différent obtenu quand l’urne contient au départ non plus une boule de chaque couleur mais deux. Il y a alors plus de chances que la proportion après un grand nombre de tirages soit autour de 50 % qu’aux extrêmes.

Comment émerge la technologie gagnante

Notez que le résultat final ne peut se deviner qu’assez tardivement. L’observateur, même s’il s’agit d’un expert, est rarement au courant de tous les premiers tirages qui sont réalisés. La stabilisation de la proportion vers une valeur limite n’apparaît et donc n’est visible qu’après un assez grand nombre de tirages.

Comprenez que les tirages à répétition de la boule « véhicule à essence » signifient efforts croissants de R&D et d’investissements. Ces efforts se sont traduits par une amélioration continue des performances des véhicules (vitesse, distance en autonomie, confort, etc.) et une réduction progressive des coûts unitaires. En 1900 un véhicule à essence revenait à 1500 $, trois fois moins en 1914. À l’inverse, faute d’efforts comparables, le véhicule électrique a vu ses performances et son coût stagner.

De façon générale, les tirages au profit de la même technologie renforcent les effets d’apprentissage dont elle bénéficie, effets d’apprentissage tant du côté de la fabrication (learning by doing) que de l’usage (learning by using). Les premiers s’expliquent par l’efficacité accrue acquise par la répétition d’une même tâche.

Les seconds, moins connus mais tout aussi importants, correspondent à l’expérience des utilisateurs. Plus elle s’étend, plus le consommateur est satisfait car connaissant mieux le produit il s’en sert mieux. De plus, le retour d’expérience des clients au producteur lui permet d’améliorer son produit. Bref, les effets d’apprentissage diminuent le coût unitaire, améliorent la qualité et augmentent la demande.

Une Buddy Electric dans une rue d’Oslo en 2008.
Shannon Kringen/Flickr, CC BY

La situation aujourd’hui : le thermique, un choix embourbé

En 2000, la suprématie du moteur à combustion interne est totale et planétaire. En forçant le trait, la traction automobile électrique se réduit aux voiturettes de golf et aux camions de livraison de bouteilles de lait frais à Glasgow. Même s’il y a ça et là des rêves de changement comme en 1968 (voir ici un amusant petit film de l’ORTF intitulé « A quand la voiture électrique ? »), la société semble définitivement embourbée dans le sentier du moteur thermique.

L’embourbement dans le moteur à combustion interne est d’autant plus profond que les services et produits qui lui sont complémentaires se sont considérablement développés : formation des techniciens et ingénieurs en mécanique, distribution de carburant, réparation en garage, fournitures de pièces moteurs, etc. Comment dans ces conditions le véhicule électrique, pourrait-il donc détrôner son concurrent séculaire ?

Réponse la semaine prochaine dans la seconde partie de cette chronique : Le temps est venu d’adopter le véhicule électrique.

François Lévêque vient de publier « Les habits neufs de la concurrence – Ces entreprises qui innovent et raflent tout » aux Éditions Odile Jacob

Appendice : « comprendre la marche aléatoire »

Le remplissage d’une urne contenant au départ des boules de différentes couleurs est un problème dit de marche aléatoire en mathématiques. Le graphique ci-dessous montre les sentiers suivis d’une marche renforcée où chaque fois que l’on tire une boule, on la remet avec une boule de la même couleur. Initialement, l’urne est remplie de deux boules différentes, disons ici une rouge et une blanche.

The ConversationProcédez à une multitude de séries de 200 tirages, tracez chaque sentier, c’est-à-dire le chemin parcouru par la proportion de boules rouges dans l’urne, proportion bien sûr comprise entre 0 et 1. Vous voyez alors que les sentiers tortueux au début deviennent presque rectilignes. Vous comprenez pourquoi le renforcement des choix passés que l’on observe ainsi est joliment appelé « dépendance au sentier » (path dependence en anglais).

Suhasmathur.com

François Lévêque, Professeur d’économie, Mines ParisTech

La version originale de cet article a été publiée sur The Conversation.

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  • La voiture électrique est une chimère.
    Juste valable pour une utilisation (péri)urbaine .

    • l’hybride est l’avenir non?

      • Pour un usage à dominante routière, ça n’apporte pas grand chose, pour un usage à dominante urbaine, ça se rapproche de l’électrique, c’est mieux.
        Mais ça restera toujours plus cher que l’essence/diesel traditionnel.

  • Combien de parts de marché en kg.km déplacés? Les gens ont tous des vélos dans leurs garages…est ce que le vélo égale la bagnole dans le rôle de transportation générale?

    • tu es en panne d’essence tu vas chercher 5 litres d’essence et tu as plus de 100 km d’autonomie, tu es en panne de voiture électrique..tu traînes combien de batteries? à la rigueur mieux vaut amener un petit groupe dans une brouette avec 10 litres d’essence pour recharger la bagnole.

      • l’électricité ne se stocke pas facilement contrairement à l’essence….

      •  » tu es en panne de voiture électrique..tu traînes combien de batteries?  »

        Le jour où il y aura autant de voitures électriques qu’à essence on aura probablement des stations services qui mettront à disposition des batteries chargées que l’on échangera avec la sienne. ça évitera de rester en panne et ça évitera de charger sa propre batterie qui prend du temps.

        • pour un coût dérisoire? faut pas non plus oublier que le véhicule électrique coûte cher à l’achat..et ce n’est pas à la portée de n’importe qui

          •  » pour un coût dérisoire? faut pas non plus oublier que le véhicule électrique coûte cher à l’achat..et ce n’est pas à la portée de n’importe qui  »

            C’est peut-être cher actuellement comme c’était hors de prix les premiers téléphones portables qui n’étaient pas à la portée de n’importe qui. Mais par contre ça pourrait devenir cher dans le futur si l’état se remet à taxer à tout va sur la consommation électrique des voitures comme elle taxe actuellement l’essence.

        • Il me semble qu’une Tesla a 1.5 tonnes de batterie et une Zoe autour de 300 kgs. Pas simple à changer…

        • Le changement standard de batterie, tous les constructeurs l’ont envisagé. Tous ont abandonné l’idée aussi rapidement qu’ils l’avaient abordée. C’est parfaitement irréaliste pour des questions de temps de manipulation, d’espace de stockage et surtout de coût.

          Il suffit d’un dé à coudre d’essence pour déplacer un véhicule de plus de 2 tonnes sur 100 mètres. Aucune batterie, à conditions identiques, ne permet aujourd’hui d’atteindre l’équivalent d’un centième de l’énergie stockée dans le pétrole. Tant que les batteries ne feront pas aussi bien à masse et volume similaires, le pétrole gardera toute sa prééminence sur l’électricité.

  • Analogie intéressante. Mais jusqu’où est-elle pertinente ?
    Le véhicule électrique a été inventé avant le véhicule à moteur thermique. Il a conquis le marché naissant jusqu’à un certain point avant de s’écrouler totalement…
    Ce qui laisse penser qu’en réalité on ne sait jamais a quel moment on est face aux « conditions initiales », c’est a dire à quel moment on a mis les boules dans l’urne et où on commence à tirer.
    En 2008, en plein débat sur le réchauffement climatique, le diesel était promis à un grand avenir. Il a suffit d’un rapport (biaisé) de l’OMS pour tout foutre en l’air. Le VE est aujourd’hui paré d’une immense vertu apparente : rouler propre ! Le contenu de « La guerre des métaux rares » pourrait cependant finir par avoir les mêmes effets sur le VE que le rapport de l’OMS sur le diesel…
    Alors la technologie obéit a que principe : attracteur étrange ou effet papillon ?

  • Le recours à l’argument de la chance et du hasard face à un phénomène complexe est un signe de vacuité du raisonnement et d’un manque de travail pour comprendre ce qui demeure inconnu. Une inconnue n’est pas une variable aléatoire, du moins tant qu’on ne prouve pas que c’est le cas.

    Bref, ce n’est pas du tout par chance que le moteur à combustion a dominé la traction électrique. Il faut être aveugle aux évidences pour prétendre le contraire. L’illusion de ceux qui croient aujourd’hui pourvoir dépasser les limites physiques du stockage de l’électricité est uniquement nourrie à coups de subventions. Coupez leurs subventions, et leurs rêves fumeux s’évanouiront.

    La généralisation de l’électricité dans les transports nous conduirait tout droit à plusieurs catastrophes écologiques bien réelles celles-là, à l’opposé des fantasmes délirants de réchauffement climatique anthropique.

    L’hybridation est envisageable à la condition que le moteur à combustion reste la principale source d’énergie dans le véhicule. L’électricité restera forcément marginale, et pèsera au mieux un tiers de la consommation totale d’énergie des transports.

    Le moteur à combustion, loin d’être une impasse embourbée, est encore et pour longtemps l’avenir du transport, parce qu’il est le seul à accumuler l’ensemble des atouts, fiabilité, souplesse et économie (hors taxes et hors subventions, c’est le mode qui présente de loin le meilleur rapport coût/temps/efficacité).

    •  » Le moteur à combustion, loin d’être une impasse embourbée, est encore et pour longtemps l’avenir du transport, parce qu’il est le seul à accumuler l’ensemble des atouts, fiabilité, souplesse et économie (hors taxes et hors subventions, c’est le mode qui présente de loin le meilleur rapport coût/temps/efficacité).  »

      Actuellement c’est vrai. Mais on ne sait rien de l’avenir en matière d’innovation. Le seul gros avantage de la voiture électrique c’est qu’elle n’émet pas directement de gaz toxiques ce qui est un avantage en zone urbaine pour ses habitants. Son gros désavantage c’est le risque d’explosion de la consommation d’électricité qu’il faudra produire avec soit du nucléaire ou d’autres sources d’énergies fossiles. Bref, on pollue moins les villes mais on risque de polluer plus ailleurs.

      L’autre désavantage de la voiture électrique est comme l’a dit Lou 17 avec l’exemple des explosions des batterie des téléphones portables.

      • pour répondre à votre post
        selon la commission de regulation de l’électricité CRE les différents scénarios n’envisagent pas de consommation électrique supplémentaire au niveau national pour les années à venir jusqu’en 2030, toutefois c’est la puissance appelée qui est plus problématique.
        le stockage gravitaire, chimique, thermique évitera le recours aux centrales thermiques et c’est l’enjeu de la recherche actuellement.
        aujourd’hui les batteries Lithium-on sont devenues nettement plus surs en terme d’usage.
        compte tenu des montants investis par les SAMGSUNG, TESLA, PANASONIC, et les chinois et les americains dans les batteries , en résumé le monde entier! tous les grands groupes mondiaux lorgnent le business du pétrole dans les transports, donc la probabilité que le vehicule electrique devienne la reference dans l’avenir me semble forte.

        • Soit le véhicule électrique deviendra la référence, soit les investisseurs perdront des masses d’argent en pure perte. Plus le sujet progresse, plus la deuxième hypothèse devient crédible, ce dont les investisseurs ont de plus en plus conscience. S’ils restent encore dans le piège, c’est uniquement par la magie des subventions. Pour combien de temps ?

          L’avenir de l’électrique se précise, d’une part avec des véhicules hybrides disposant d’une autonomie de l’ordre de 50 km en tout électrique et principalement rechargés par leur moteur thermique hors des villes, d’autre part avec des flottes captives à trajets définis, seul cas où l’électricité est envisageable. Le pétrole restera le principal vecteur de la mobilité durant de longues décennies, et au moins jusqu’à ce qu’on trouve une solution fiable et efficiente à la production embarquée d’électricité autrement qu’avec du pétrole, puisque c’est le seul moyen de contourner le problème insoluble du cycle stockage/recharge.

      • « on ne sait rien de l’avenir ». Au moins, on sait que les limites physiques seront toujours les mêmes. Pour disposer d’une autonomie suffisante, une voiture électrique doit contenir au moins 100kWh de stock. Pour recharger les batteries à bloc en 5 minutes (si jamais il existe un jour des batteries capables d’encaisser, ce qui est loin d’être acquis), vous devez fournir 1,2MWh. Vous imaginez-vous, sous la pluie, fatigué par la route, manipuler une prise avec un tel débit ? Ce n’est pas sérieux. Il faudrait compter de l’ordre de 17 centrales nucléaires pour alimenter le parc automobile français entièrement électrifié, sans compter les autres besoins en croissance, malgré ce que prétendent les « régulateurs » (sans rire). Croyez-vous vraiment que dans un avenir prévisible, elles sortiront de terre ? Ce n’est pas sérieux. Quelles que soient les innovations futures, on peut être certain d’une chose : le pétrole a encore de beaux jours devant lui et ce n’est pas demain qu’on va s’en passer.

        Quand on discute discrètement avec les responsables de l’industrie automobile, un seul sujet les obsède, qui se résume à une question. Comment parvenir à sortir de l’impasse électrique que leur imposent les politiciens en perdant moins d’argent que leurs concurrents ?

  • en Amérique une voiture électrique à pris feu.pour l’éteindre 5 heures acharné pour que le feu soit terminer..a méditer un smarphone explose..qu’a t ont prévu pour une voiture électrique dont les batteries sont dissimuler sous le plancher ???? quelle sécurité à été mis en place…pour y remédier !!!!
    aucun article trouvé sur ce sujet ..imaginer dans un parking en sous-sol…d’un immeuble!!!est ce qu’un un spécialiste peux nous donner une information svp merci d’avance..

    • Ce genre de petit « inconvénient » a par exemple coûté fort cher à l’essor du GPL en France. Explosion d’un véhicule GPL dans un parking souterrain. Interdits jusqu’à ce qu’on rende obligatoire la présence d’une soupape de sécurité sur les réservoirs. Mais le mal était fait.

  • Je pense qu’il serait réaliste d’apposer un énorme autocollant à l’arrière de chaque véhicule électrique avec le texte suivant:


    – Je consomme 75% d’électricité nucléaire-
    – Je roule avec votre argent-
    🙂

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