L’interdiction du véhicule thermique en 2040, une bien mauvaise loi (1)

Tant du point de vue du véhicule lui-même, que du système de production et de distribution d’énergie, les inconvénients de l’électrique surpassent ses avantages.

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L’interdiction du véhicule thermique en 2040, une bien mauvaise loi (1)

Publié le 21 juin 2019
- A +

Par Vincent Bénard.

(Article initialement publié en trois volets sur le site European Scientist)

Les députés ont adopté, le 12 juin dernier, un amendement déjà validé en commission le 29 mai, prévoyant l’interdiction de « la vente des voitures particulières et des véhicules utilitaires légers neufs utilisant des énergies fossiles, d’ici à 2040 ». Autrement dit, les véhicules 100 % thermiques, mais aussi hybrides avec un moteur thermique, ne pourront plus être vendus ou revendus à partir de cette date. Pour l’instant, les poids lourds semblent épargnés par la mesure.

Cette interdiction semble assez bien vécue par une grande partie de l’opinion publique, qui semble croire, comme une majorité de parlementaires, que des véhicules à propulsion alternative, principalement électriques, pourront parfaitement se substituer au moteur thermique d’ici 21 ans, tout en réduisant certaines émissions jugées polluantes. Mais cette supposition est-elle réaliste ?

Points forts et gros points faibles du véhicule électrique

Sur le papier, la voiture électrique, c’est génial, mais…

Toute personne ayant eu le plaisir de conduire une voiture électrique voudrait que ce soit vrai, mais nous verrons que rien n’est moins sûr, et que la voie de l’interdiction législative du véhicule à moteur thermique (en abrégé : VMT) est sûrement la pire des façons d’orienter l’industrie vers le développement de voitures moins gourmandes en énergies fossiles.

Sur le papier, le véhicule électrique (VE) est séduisant : son moteur n’émet aucun gaz sur le lieu du déplacement, il est silencieux, son couple constant en fait un régal à conduire, le moteur est mécaniquement d’une simplicité incomparable face aux usines à gaz thermiques actuelles, et il sera plus facile à entretenir dès qu’assez de mécaniciens seront formés. Tous ceux qui ont essayé un véhicule électrique sont unanimes à louer les sensations à son volant.

De surcroît, le rendement à la roue d’un ensemble moteur-boîte électrique est compris entre 60 et 75 %, alors qu’un ensemble moteur-boîte thermique a un rendement global compris entre 15 et 20 %. En termes plus pédagogiques, cela signifie que pour déplacer le même poids sur la même distance à la même vitesse, il faut apporter 3 à 4 fois plus d’énergie à un VMT qu’à un VE. Voilà qui paraît séduisant si on se contente d’une analyse superficielle des deux modes de propulsion.

Mais la réalité est bien plus nuancée. Tant du point de vue du véhicule lui-même, que du système de production et de distribution d’énergie, les inconvénients de l’électrique surpassent ses avantages, et le rythme d’amélioration prévisible de ces technologies ne permet pas d’être certains que tous ces handicaps auront disparu en 2040.

Le talon d’Achille de la propulsion électrique : la batterie !

Si le groupe motopropulseur du VE est imbattable par rapport au moteur thermique, le VE a un énorme point faible : son réservoir d’énergie !

La « densité énergétique » des carburants actuels est de l’ordre de 45 mégajoules (ou 12,5 kWh) par kg. En comparaison, les meilleures batteries Lithium/ion actuelles (la meilleure technologie disponible à ce jour) ont une densité énergétique de 0,5 à 0,6 MJ/kg (valeurs respectives pour la Renault Zoe et la version la plus chère de la Tesla S). Cela veut dire qu’un kilogramme de batterie est capable de délivrer 75 à 100 fois moins d’énergie qu’un kilogramme de carburant.

Si l’on s’intéresse au volume plutôt qu’au poids (les deux critères sont importants dans la conception des automobiles), le rapport est un peu moins défavorable à l’électrique, de l’ordre de 1 à 40.

Même en tenant compte du rendement 3 à 4 fois supérieur du groupe moteur-boîte électrique, un réservoir de carburant fossile permet de délivrer 20 à 25 fois plus d’énergie à la roue d’une voiture qu’un même poids de batterie convenablement chargée. Voilà pourquoi une Tesla, championne de l’autonomie des véhicules électriques, doit embarquer plus de 600 kg de batteries pour afficher 400 km d’autonomie réelle (l’autonomie réelle et l’autonomie publicitaire sont 2 choses différentes…), et affiche plus de 2,6 tonnes sur la balance.

Une batterie, un composant au fonctionnement pas si simple !

Mais les problèmes des batteries ne s’arrêtent pas à leur capacité énergétique totale. Tout d’abord, toute l’électricité de la batterie n’est pas utilisée pour faire tourner le moteur électrique. Comme dans toute voiture, il faut aussi faire fonctionner le chauffage, la ventilation, etc. Le VE ne subit pas ici de désavantage par rapport au VMT, mais à temps d’utilisation égal, vu la faiblesse de sa capacité de stockage, ces fonctions sont plus pénalisantes pour l’autonomie du VE que du VMT.

Les systèmes de batteries actuels sont complexes. Ce schéma montre comment on passe d’un composant individuel à un système de batterie :

Pour qu’une batterie fonctionne bien, il faut que chaque composant travaille en harmonie, que les cellules se vident à des vitesses à peu près identiques, être capable de connaître son niveau de charge, etc. Le management de cet équilibre est si complexe qu’une batterie doit embarquer un « Battery Management System » ou BMS, qui s’assure que toutes les cellules de batterie se déchargent ou se rechargent à peu près au même rythme, que les batteries ne chauffent pas trop, etc. Ce BMS alourdit la batterie, donc réduit sa densité massique. Il auto-consomme une partie de l’électricité stockée, quoique le rendement des meilleurs BMS ait fait semble-t-il de gros progrès ces toutes dernières années.

Les BMS sont mis à rude épreuve en maintes occasions. Ainsi, les cycles de décharge-recharge de la batterie réduisent sa capacité dans le temps. Tesla estime à 30 % la perte de capacité de ses systèmes de batterie au bout de 5 ans, malgré le soin que le BMS apporte à lisser les cycles de charge, en fonction notamment de la qualité plus ou moins grande des bornes de chargement. Pire, un style de conduite appuyé accroît cette tendance des batteries à l’usure prématurée.

Également ennuyeux, l’usage fréquent de la recharge dite rapide (mais malgré tout bien plus longue que le remplissage d’un réservoir) dégrade aussi la capacité de la batterie dans le temps ! Autrement dit, faire son plein en quelques minutes avec un VE ne sera pas de si tôt un geste du quotidien, ce qui est, avec le prix, le principal frein à l’acceptation du VE par les clients.

Autre souci : tous les conducteurs ont constaté que par temps froid, l’autonomie de leur véhicule diminue. Non seulement il faut chauffer le véhicule, mais en plus, les réactions chimiques permettant à la batterie de fonctionner sont étouffées. Autre handicap, le VE est à volume égal environ 50 % plus lourd que son équivalent thermique, ce qui réduit un peu son avantage en termes de rendement.

En clair, la réduction de performance de l’ensemble moteur électrique-batterie est bien plus importante dans le temps que dans le cas du moteur thermique, qui certes perd un peu en rendement en vieillissant, même s’il est bien entretenu, mais dont le réservoir d’énergie a, quant à lui, des performances constantes !

La batterie : des coûts directs et indirects énormes !

L’usage de matériaux rares utilisés par les batteries et les moteurs électriques à haute performance est régulièrement mis en avant par les médias. Le journaliste Guillaume Pitron a écrit un ouvrage bien documenté sur le sujet, montrant que l’extraction de ces matériaux provoque des désastres écologiques et sociaux importants… Mais très localisés et loin de chez nous.

La rareté de ces matériaux a un autre effet particulièrement problématique : les batteries sont très coûteuses. Un pack de batterie avec son BMS complet a aujourd’hui un prix de revient supérieur à 200 euros par Kwh (il est difficile de trouver des chiffres fiables, car certaines publications pro-VE évoquent des coûts plus faibles mais en intégrant uniquement le coût des cellules, ce qui est inapproprié pour un calcul économique digne de ce nom).

Malgré une baisse continue de ce prix ces dernières années, une batterie de 40 kWh (comme la Zoe) revient donc toujours à plus de 8000 euros, ce qui explique le prix très élevé à l’achat de ce véhicule, et le fait que tous les États qui veulent promouvoir le véhicule électrique doivent lourdement le subventionner. Et malgré ces aides d’État, la part de marché des véhicules électriques reste négligeable, de l’ordre de 1,5 % en France.

Le véhicule électrique n’est pas le seul problème. le réseau et la production aussi !

La situation n’est pas meilleure du côté de la production et de la distribution d’électricité. Dans les pays où l’électricité est faiblement nucléarisée, c’est-à-dire presque partout, la hausse de rendement du groupe motopropulseur électrique est compensée par le rendement assez faible des centrales thermiques, soit environ 40 % pour une centrale moderne et bien entretenue. Ce chiffre risque d’être notablement inférieur dans un pays où les producteurs d’énergie ne disposent pas de la capacité d’investir dans les dernières technologies.

Par conséquent, le carburant qui n’est pas brûlé par le VMT l’est en amont, à la centrale. Si on réintègre les coûts de production et distribution de l’électricité et des carburants dans l’équation du rendement de la chaîne de propulsion, l’avantage du véhicule électrique diminue. L’American Physical Society indique qu’en termes d’usage d’énergie primaire pour rouler (non compris sa fabrication), le VE est 1,6 fois plus efficace que le VMT,  ce qui est honorable, mais pas aussi excitant.

Aurons-nous assez de centrales ?

Et quid de la quantité d’électricité nécessaire pour alimenter tous ces VE ? Si demain, d’un coup de baguette magique, tous les VMT étaient remplacés par des VE, pour accomplir le même service de mobilité (13000 km/an par véhicule plus déplacement du Fret routier), un calcul grossier montre qu’il faudrait augmenter la production électrique d’environ 30%, soit un ordre de grandeur d’environ 160 Twh supplémentaires.

En effet, la France consomme 50 millions de mètres cube de carburants routiers annuellement, soit 50 milliards de litres, soit environ 490 TWh pour déplacer passagers et fret. En tenant compte du meilleur rendement à la roue du système électrique d’un facteur 3, 160 TWh de besoin en alimentation des VE sont nécessaires si on remplace tout le parc. La France a produit 550 TWh d’électricité en 2018, il faudrait donc passer cette production à 710 TWh toutes choses égales par ailleurs.

Bien sûr, en 2040, il restera encore beaucoup de VMT en service, donc le besoin en TWh électriques supplémentaires ne sera pas aussi élevé. Par contre, la demande de déplacement, elle, risque d’augmenter, simplement du fait de l’augmentation de la population. En tout état de cause, une augmentation importante de la production électrique sera nécessaire.

Or, nos gouvernants ne veulent pas AUGMENTER mais DIMINUER notre production d’énergie et parlent de ne pas renouveler notre parc nucléaire, et en tout cas de ramener à 50 % sa part dans notre mix énergétique, pour laisser 30 % de la production à des énergies renouvelables intermittentes ! Et bien sûr, si le besoin d’électricité se manifeste de nuit, il ne faudra pas compter sur le solaire pour y répondre.

Quant à l’éolien, eh bien… en cas d’absence de vent, absence pas si rare la nuit, il faudra des centrales (fossiles, puisque le nucléaire sera réduit !) pour assurer le back up… Ou des batteries ! Mais les insuffisances de ces technologies, déjà criantes pour propulser des véhicules, le seraient encore plus pour stocker des gigawatts/heure de production en heures ventées et les restituer dans de bonnes conditions en période de faibles vents. L’impasse technologique est criante.

Il y a donc contradiction, voire incohérence, entre plusieurs décisions récemment inscrites ou en voie d’inscription dans la loi française. Dans ces conditions, on ne voit pas comment l’approvisionnement nécessaire pour alimenter un parc de VE pourrait par miracle être assuré d’ici à 2040.

Tous les désavantages ci-avant énoncés concernent le véhicule électrique tel qu’il est aujourd’hui. Mais peut-on espérer que d’ici à 2040, le VE ait fait suffisamment de progrès pour remplacer totalement le VMT ? Cette question sera évoquée en deuxième partie.

Sur le web

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  • d’ici a 2040 ils seront ou e signataires de cette loi .. les lois qui dépassent la durée du mandat ne valent pas tripette , une loi çà s’annule

    • tout a fait, c est de l affichage pur et simple. Macron ne sera plus au pouvoir ni aucun de nos ministre actuel. En 2035 il suffira de faire voter une loi pour que l interdiction des vehicules thermique soit a nouveau repoussee de 20 ans … et de meme en 2055, 2075 ….

    • on a eu une tentative d’écrire dans l’airain un article qui empêcherait de revenir sur une loi dite environnementale!!! ça n’a pas passé dieu merci..mais il y en a qui osent…

  • il faudrait aussi parler des contraintes sur le réseau électrique. Si on suppose que la capacité à charger rapidement voire ultra-rapidement, est une condition pour que le VE devienne intéressant, et qu’on y ajoute des besoins de charges rapides soumis à des pics (lors des grands départs en vacances, début ou fin de we), on peut imaginer le stress que cela mettra sur le réseau de distribution, la nécessité de surdimensionner celui-ci à cet usage. Encore un cout caché du VE…
    J’espère que vous aborderez ce point dans les articles à suivre

    • oui je n’imagine même pas la câblage électrique nécessaire pour alimenter les stations ou plusieurs dizaines de véhicules viendront se recharger à coup de 300 kwh.

      • Même 300 kWh est trop lent pour une recharge efficace. En fait, compte tenu du besoin, on s’approche plutôt du MWh.

        On imagine, les jours de grands départs en vacances, l’état du réseau électrique quand il faudra alimenter soudainement plusieurs millions de voitures concentrées à proximité des autoroutes.

        • Ah ah, traduire black-out, ou uniquement recharge lente disponible.

          • La recharge lente, ça va faire du monde sur les aires d’autoroute, avec la queue sur plusieurs dizaines de kilomètres en amont, avec un petit air de débâcle paniquée, façon mai-juin 1940.

            Les écolos sont les stukas de notre époque, qui détruisent méthodiquement nos sociétés en les attaquant en piqué.

    • Non, c’est un article, pas un livre ! J’ai sélectionné quelques points clé mais je ne puis prétendre à l’exhaustivité, même en 35 000 signes (au total sur les 3 parties). Mais la remarque est bonne, donc si d’autres auteurs veulent travailler le sujet…

  • Pour l’anecdote, la première voiture de l’Histoire était électrique. La voiture à moteur thermique est apparue deux ans après…
    C’était il y a presque un siècle et demi ! Si le VE avait du devenir le moyen de transport individuel idéal, ca serait déjà vu, non ?!

    • Non, la première voiture de l’histoire était à vapeur : le fardier de Cugnot en 1769, mais il est vrai que des voitures électriques ont été construites parallèlement aux voitures à vapeur et à moteur à essence au XIXè siècle. La Jamais Contente de Camille Jenatzy qui fut la première à atteindre le 100 km/h date de 1899. Votre remarque sur la viabilité de l’électrique est parfaitement juste.

  • Cette loi est plus un vœux pieu qu’autre chose…

    • Qui va tout de même entraîner des conséquences économiques dommageables…
      Ce qui est effarant, c’est de voir avec quelle constance les politiciens s’appliquent à tenter de plier le réel au monde parfait que leur cerveau a conçu et planifié.

  • Dans vos calculs est ce que vous compté le spertes dans les cables pour acheminer électricité à des centaines de km? ou inversement les énorme pertes engendreront la multiplication du réseau électriques devant relier des milliers et des milliers de panneaux solaires et d’éoliennes?

  • ce qui n’est pas dit est est que la voiture individuelle va redevenir un luxe…sauf miracle technologique.

    ça nous fait un beau paquet de lois à la con.
    nos présidents semblent s’occuper de régler les problèmes possible de 2040..

    et quid si un parti pro-véhicules thermiques gagne la prochaine élection…

    cette loi est surtout absurde pour cette raison.

    et quand donc les gens vont il réaliser ce que signifie qu’un gouvernement fixe la consommation energetique du futur!!!!!

    • C’est un boulevard qui est ouvert pour les politiciens qui seront assez malins pour s’emparer du sujet et fédérer la majorité des mécontents, avec un slogan de campagne tout trouvé : « Qu’on foute la paix aux Français ! »

      • Mon slogan préféré serait  » Va fa un culo tutti quanti  » !

        Mais je me contenterais du vôtre, avec délectation…

      • un boulevard pour ceux dont ce serait le seul argument… ce qui étonne est le succès de l’alarmisme dans tous les partis.
        j’ai du mal à comprendre comment être communiste implique de croire à la théorie du rca..il y a des communistes sincères..
        normalement la fracture devrait être trans-partis..on ne la voit pas..

        • ça devrait faire exploser tous les partis..

        • Identité parfaite entre la Nature fantasmée des escrolos et le paradis communiste des socialistes. Ce sont les mêmes, avec les même idées criminelles. Les étiquettes changent, pour abuser les gogos.

    • La voiture individuelle va redevenir un luxe, mais la France va cesser d’être le pays du luxe. D’autres, en revanche, pourraient très bien offrir le luxe à tous leurs citoyens, nous serons comme la RDA avec la RFA avant la chute du mur.

      • Vous avez raison, ceux qui ne nous suivront pas dans nos élucubrations vont nous balayer comme un caca de toutou sur leur terrasse…

  • Excellent article en forme de clou refermant définitivement le cercueil de la voiture électrique à batteries, impasse technologique et économique sans issue, Enterrement de première classe pour les prétentieux de la politique croyant à la supériorité de leurs lois sur les lois de la physique élémentaire.

  • L’electrique ne peut pas etre l’avenir,Seul , dans l’état actuel des connaissances, l’hydrogène pourrait remplacer le pétrole , hydrogène produit grace a l’électricité solaire(d’autant plus abondante qu’il y a soit disant réchauffement climatique ????),puis stockée liquide et distribué dans des stations service comme actuellement l’essence. Toutes autres gesticulations autour de l’électrique a batteries est vouée a l’echec du fait du poids transporté des batteries; ceci n’est qu’un point de vue d’un tecnicien citoyen, pas d’un énarque voyoux !!!

    • C’est cool l’hydrogene liquide, pas cher ,pas dangereux et tellement facile a stocker dans les conditions caniculaires promises par nos devins ….

      • Heu , au fait , le pétrole n’est pas necessaire pour fabriquer du carburant ,un champs de bettraves ou de colza ou d’huile de palme suffit

  • On ‘s’acharne a penser qu’une voiture electrique doit etre alimentée par des accus ,c’est stupide ,nos trams sont electriques ,on sait donc faire sans .
    L’ideal..l’auto tamponneuse ,chaussee en acier ,joli grillage argente au dessus….c’est de toute facon la seule solution sur autoroute !

    • Absolument impossible. C’est totalement différent de faire passer un train ou un tram toutes les 4 minutes sur une caténaire, et une noria de 2000 véhicules dont 8% de poids lourds en heure de pointe. Outre que le coût des caténaires au kilomètre serait de l’ordre de 2 à 4 millions d’Euros par sens de circulation, avec un gros souci à chaque ouvrage d’art…
      Mais de toute façon, la quantité de courant à faire passer sur un seul câble pour alimenter tant de véhicules rend l’idée totalement impraticable.

      • Parceque rendre le parc automobile tout electrique est possible ?
        Et bien non,et mon option « auto tamponneuse » elle est envisageable,pas par catenaires mais par induction ,pas forcement en continu mais avec batteries tampons et de toute facon plus question de conducteurs ,ellles seront autonomes, pas tres rapides pas tres lourdes puisque sans risque d’accident…le futur sera lent ,tres lent, parcequ’on aura le temps !

    • Le grillage, ça va faire moche. Je verrais plutôt des rails.

  • La devise de la macronie : incohérence partout.

  • Le problème n’est pas technique, il est cérébral, intellectuel, c’est un Pb de QI. Décréter sans aucune connaissance, des tenants et aboutissants,que l’on va interdire les moteurs thermiques a tel date est un propos d’abruti, de tarés, de demeurés de parasite. Créons des véhicules électriques de prix concurrentiels avec le pétrole, pour certains usages, Taxis, voitures de ville, activités artisanales intramuros dans toutes les grandes villes que l’on peut recharger tranquillement pendant notre sommeil. Naturellement 50 % des véhicules a pétroles peuvent disparaitre en un quinzaine d’années des centres villes sans aucun interdit, L’interdit a priori, de principe, est un germe pathogène de connerie gravissime qui atteint les cerveaux, si on peut dire des écolos de métiers.

    • Qu’on rechargera pendant notre sommeil….diurne ,pas question de recharger la nuit ,pas de soleil ,pas de vent….

      • Qui vous parle de soleil et de vent ? Je vous explique l’on doit déjà se montrer capable de créer des véhicules électriques économiquement compétitifs et répondant a des besoins justifiant un marché. Ensuite on verra si les véhicules a moteur thermique ne sont plus utile. Vous devriez dormir davantage, même sans voiture électrique en charge.

  • Excellent article comme d’habitude, qui servira de base pour quelques « copier-coller » sur  » l’immonde », « l’abérration », « le poing » et autres « journaux d’informations » largement subventionnés par l’état…

  • Le moteur thermique et surrout le moteur disel sont aujourd’hui le seul choix raisonnable.
    En effet, les diesel aux normes euro 6 d rejettent autant de NOx et de particules que les moteur essence. Et ils consomment 20 à 30% de moins. Le diesel s’impose donc, qui consomme moins et permet des autonomies qui vont jusqu’à 1000km. Quant au VE, en plus du pb des batteries longuement décrit dans l’article, il y a l’autonomie (vous pouvez toujorus courir pour

    • pour avoir 1000km d’autonomie) et la source du courant. En Allemagne, les VE roulent au charbon.
      Vive donc le moteur thermique, qui a encore au moins 100 ans devant lui.
      Quant au CO2, quand on verra la terre se refroidir dans un siècle ou deux, nos descendants en ricaneront encore…

    • pourquoi se casser la tête à généraliser? le problème n’est pas le véhicule électrique et ses défauts , c’est vouloir l’imposer. Il y a sans doute un marché pour les véhicules à batterie. Accessoirement (?) les mensonges éventuels racontés pour le promouvoir doivent être dénoncés..
      donc en effet, effet du CO2 et de la pollution doivent être discutés..mais indépendamment du véhicule électrique. ils justifient éventuellement une législation environnementale qui donnerait un avantage éventuel au ve..

      on a bel et bien l’impression que les technologies sont décidées et que la législation est produite afin de les favoriser.

      on ne devrait pas avoir à pousser les ve ou les eoliennes, si ils sont pertinents leur choix devrait être rendu évident par les contraintes environnementales…

      par exemple , si vraiment les particules sont le danger à éviter, on légifère sur les particules..alors les véhicules électriques seront aussi touchés du fait par exemple du freinage…et plus généralement au travers toute la filière électrique…

      mais non..le diesel c’est caca les écolos n’aiment pas…on ne regarde donc que les gaz d’échappement…
      et curieusement les autres sources de particules seront traitées différemment et un autre jour…ben voyons…

      • je me souviens de sego qui quand on lui faisait remarquer que si les particules était un souci réglementer les foyers ouverts serait peut être pertinent…a réponde peu ou prou qu’on allait pas embêter les gens qui se chauffent au bois…prouvant que l’intention était d’mmerder les conducteur de diesel!!!

  • Je me demande pourquoi, dans les années 1930, en plein essor de l’automobile, les politiques n’ont pas fait de loi pour interdire les voitures à cheval en 1950…

  • « orienter l’industrie vers le développement de voitures moins gourmandes en énergies fossiles. »

    Notez que depuis l’arrivée des bio carburants, les véhicules thermiques ne sont même plus 100% à énergie fossile… mais à énergie renouvelable.

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