Quelle est la perte électrique d'une recharge ?
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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 (chiffres à retrouver plus bas dans l'article).
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 / transformateurs
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 moins de pertes, cela notamment par le fait qu'il y ait moins de perte en effet Joule. A contrario, et ça peut tromper, plus un voltage est grand sur une ligne électrique moins il y a de pertes (l'échauffement dépend des ampères et non des Volts. Ampère = quantité d'électricité qui circule dans la section / Volt = différence de potentiel entre les électrodes + et -, et donc la quantité potentielle d'ampères qu'on peut envoyer, un peu comme la force d'un souffleur. Il peut souffler fort mais ne rien envoyer, ça dépend si il y a des choses devant lui, en l'occurrence des électrons [ampères]).
Estimation des pertes au niveau de la batterie
Des études ont conclu (notamment celle de Habib Al Jed) a des données précises, avec comme comparaison trois niveaux de charge : 30 Ampères, 75 A et 150 A.
Le rendement de la recharge (ce qui éclaire sur le niveau de perte) est respectivement de : 93.66% (pour 30 Ampères), 92.81% (75A) et 90.57% 150A). En charge rapide on peut donc avoir 10% de perte énergétique rien qu'au niveau de la chimie de la batterie (à savoir que la chimie n'a accumulé que 90% de l'énergie qu'on lui a offerte). Cela pourra varier selon la qualité de la batterie, la température et tout ce qui se situe entre le chargeur et la batterie : onduleurs, sections de câbles plus ou moins longues (sans compter leur gestion thermique, certains câbles haute tension sont refroidis) etc.
Sachez toutefois que les chiffres présentés ici ne prennent en compte que la perte au niveau de la batterie et non pas ce qu'il y a en amont (onduleurs, hacheurs, câbles etc.), il faut donc comprendre que la perte à la recharge sera encore un peu plus importante que celle évoquée ici.
| Puissance / vitesse de charge | Pertes (Chimie batterie uniquement) |
|---|---|
| 30 ampères | 6.44% |
| 75 ampères | 7.19% |
| 150 ampères | 9.43% |
Pertes à la recharge : chiffres LachaineEV.fr
Bien décidée à scruter avec précision les chiffres de consommation des voitures électriques, la Chaîne EV propose en plus de dévoiler les pertes liées à la recharge. Tous sont à retrouver ici.
Voici cependant les écarts qu'ils ont pu constater :
| Modèle | Pertes à la recharge |
|---|---|
| Hyundai Ioniq 5 73 kWh | 11.1% |
| MG ZS 68 kWh | 11.3% |
| Kia EV6 77 kWh | 11.5% |
| Hyundai Ioniq 28 kWh |
12.7% |
| Volkswagen ID.4 77 kWh | 12.1 |
| Hyundai Kona 64 kWh | 12.3 |
| Peugeot e-208 | 16% |
| Tesla Model 3 SR+ | 17.8% |
| Renault Zoe R110 52 kWh | 32.5% |
D'autres témoignages sur les pertes constatées
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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