Electrique > Pertes énergétiques et recharge : pourquoi et combien ? 11/10/2021

Quelle est la perte électrique d'une recharge ?

C'est une question que peu de propriétaires de voitures électriques se posent, à savoir quelle est la perte énergétique quand je recharge ma voiture électrique. Car si les conducteurs se concentrent avant tout sur le rendement de la voiture, ils oublient qu'ils paient pour plus d'énergie qu'ils ne consomment en réalité ...
En effet, et comme vous le savez probablement, quand "j'introduis" 10 kWh dans ma voiture en réalité il a fallu en dépenser plus. Votre facture d'électricité ne sera donc pas à hauteur de 10 kWh ... Voyons donc les causes et dans quelle mesure s'élève la perte.


A lire aussi : le rendement des voitures électriques


Pourquoi y a-t-il des pertes ?

Plusieurs causes sont liées aux pertes énergétiques au moment de la charge d'une voiture électrique. Précisons que nous allons nous limiter ici aux pertes entre la prise et l'auto, car il faut savoir qu'en amont de votre maison (du lieu de charge plus généralement) il y a environ 10% de perte (en incluant toutes les variables, notamment aussi les vols et le climat ... Car techniquement parlant ça devrait être un peu moins que cette valeur)


Dissipation thermique

Tout d'abord, faire circuler de l'électricité dans un métal va induire une perte énergétique. En effet, une partie de l'énergie se perd par l'échauffement du métal, exactement comme un moteur thermique qui cède environ 60% de son énergie (ou plutôt celle du carburant) en chaleur. Et comme "rien ne se perd et tout se transforme", si j'ai de l'énergie thermique générée au niveau de mon câble électrique (puisqu'il est chaud), c'est donc qu'elle a été prise quelque part ... Ce sera donc dans le courant qui traverse le câble, et il manquera au bout de ce dernier cette fameuse énergie.
Donc à partir du moment où le courant circule d'un organe à l'autre, on a systématiquement une perte.
L'effet sera plus ou moins prononcé selon l'ampérage (quantité de courant qui passe) et la résistance du matériaux conducteur, à savoir la "difficulté" qu'a le courant à l'emprunter (ça "glisse" plus ou moins facilement, avec une sorte d'effet de "friction" quand ça résiste). C'est donc le principe d'une ampoule, l'effet joule produit de la lumière (surchauffe du matériau) car on fait circuler beaucoup d'électron dans un fil de cuivre très fin.

Organes électriques

Il y a ensuite les organes qui servent à transformer le courant électrique alternatif en continu (et vice versa lorsque l'auto roule), ces derniers utilisent le courant qui les traversent pour fonctionner, ils prennent donc un genre de commission. On peut voir la chose comme un travailleur dans une usine de boîtes de conserves qui prendrait son énergie en consommant ce qu'il y a sur les chaînes. A cela s'ajoute la perte par effet Joule, car oui, le courant qui circule dans ces organes induit forcément un effet Joule.

Batterie

La chimie de la batterie induit que plus on charge à un pourcentage élevé, plus la perte sera importante. En effet, les tout derniers pourcents d'une batterie sont les plus coûteux en énergie (en gros ça commence à ne poser problème qu'au delà des 96 à 97% de charge).
Idem quand la batterie est froide, elle induira plus de pertes car elle arrive moins bien à emmagasiner les électrons qui lui sont offerts. C'est pour ça que certaines autos "conditionnent" leur batterie (chauffe) quand elles savent qu'elles vont faire le plein à un superchargeur, en l'occurrence Tesla.


Charge lente / rapide ?


Les charges lentes induisent aussi plus de pertes, car il a été scientifiquement reconnu que plus on accroît le voltage dans une section de câble, moins on a de pertes énergétiques.
Cela induit donc que l'on perdra un peu moins au superchargeur qu'à la maison.


De combien est la perte ?

Comme nous l'avons vu, beaucoup de paramètres influent sur le rendement et les pertes : conditions climatiques (notamment température), comment est fichue l'auto (plus ou moins bien conçue, avec des sections de câbles plus ou moins calibrées, des onduleurs/redresseurs plus ou moins efficients etc.), la qualité de la chimie de la batterie ou encore la vitesse de charge (voltage plus ou moins important). Il serait donc illusoire de vous sortir un chiffre précis et universel ...
Toutefois, après recherche et retours d'expériences on peut tabler en moyenne sur une perte de 10-12%, avec un éventail qui va de 5 à 15% selon le contexte de charge et de l'auto (du simple au triple). Attention, certains annoncent des chiffres bien supérieurs avec même au total près de 50% de perte entre ce qu'on paie sur la facture et ce que l'auto peut utiliser. Voici par exemple une fiche avis sur laquelle discute des internautes en s'échangeant leurs données.


Si on observe quelques données de l'Adac (ils ne précisent hélas pas le mode de recharge ... AC/DC, rapide/lente), on voit par exemple que pour remplir les 62 kWh (bruts sur 58 kWh utiles) d'une ID.3 ils leur a fallu débiter 65 kWh, avec une perte de 3 kWh (environ 5%). Sur une ID.4 de 82 kWh on est sur un plein qui a coûté 88.5 kWh d'énergie, soit 7.5% de perte.
Sur Amperes.be, l'utilisation d'une Zoe sur 25 000 km (et donc par tous les temps et températures) a donné lieu à 4370 kWh envoyés dans la voiture pour 3750 kWh exploités par la voiture, à  et savoir donc 15% de perte. L'éventail du rendement sur l'année a été estimé entre 7 et 19% selon les températures. C'est bien en été que le rendement de la charge a été le meilleur.


Dans l'ensemble du processus menant aux pertes énergétiques (dont le total est ici estimé à environ 12% du jus reçu depuis la prise), on attribuera grosso modo 80% à l'effet Joule (qui se produit donc partout où le courant circule, câble ou organes de types redresseur/onduleur). Le reste, environ 20%, sera perdu dans les différents transformateurs / redresseurs / onduleurs / électronique de gestion (calculateurs) qui ont besoin d'énergie pour faire leur travail (ils utilisent pour certains l'énergie qu'ils ont à traiter pour s'alimenter, tant qu'à faire ...).






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