Quand les températures descendent durablement sous zéro degré celsius cela entraîne plusieurs problèmes pour les véhicules électriques à batteries. Ainsi, par exemple, la semaine dernière les habitants de la ville d’Amiens qui utilisent des bus électriques en ont subi les conséquences. Mardi 9 février, seuls 6 des 43 bus électriques Nemo du constructeur Irizar ont été capables de quitter le dépôt…
Cela était notamment lié à des problèmes de chauffage insuffisant en dépit d’un système fonctionnant avec une pompe à chaleur. La température ne dépassait pas 10 degrés à l’intérieur de la plupart des bus, ce qui est difficilement supportable par les passagers et plus encore par les conducteurs. Les Nemo ont également rencontré de sérieux problèmes de freinage. Certains constructeurs d’autobus, comme l’allemand MAN, proposent en option des systèmes de chauffage auxiliaire fonctionnant au gasoil sur ces véhicules pour les journées les plus froides. Pas écologique, mais efficace…
La chimie des batteries est ralentie
En fait, les performances de tous les véhicules électriques à batteries sont affectées par le froid. Par temps froid, la chimie des batteries est fortement ralentie. Les électrons sont moins mobiles. C’est pour cela que les cellules des batteries au lithium-ion ont besoin d’être réchauffées. Une part de l’énergie qu’embarque la voiture électrique est dépensée pour maintenir à bonne température le cœur de sa batterie, en hiver comme en été, grâce à la circulation d’un liquide caloporteur. A défaut, le rendement de la pile s’effondre de 20% à 50 %, selon les fabricants.
Cette surveillance constante par l’électronique (les constructeurs parlent de gestion thermique de la batterie) permet de minimiser la perte d’autonomie, au point de passer inaperçue aux yeux de la plupart des utilisateurs de voitures électriques récentes. Peu importe qu’une Renault ZOE ou qu’une Volkswagen ID.3 voient leur autonomie grevée de 10% à 15% après une nuit de gel. Sauf s’ils se lancent dans de longues distances sur autoroute, leurs conducteurs ne verront pas la différence.
Le chauffage réduit considérablement l’autonomie
Mais la dégradation est bien plus importante quand le conducteur utilise des accessoires qui sont gros consommateurs d’énergie électrique, et avant tout le chauffage. Car si les véhicules électriques souffrent autant du froid, cela tient paradoxalement au fait que leurs moteurs sont bien plus efficaces sur le plan énergétique que les moteurs thermiques. Pour les premiers, le rendement est compris entre 60 et 92% et pour les seconds il ne dépasse pas au mieux 35%. Les moteurs thermiques utilisent en fait une bonne partie de l’énergie qu’ils consomment, en faisant exploser le mélange air carburant, à produire de la chaleur. Elle est à priori inutile, sauf quand elle sert en hiver à réchauffer l’habitacle du véhicule. Les ensembles motopropulseurs électriques comportent beaucoup moins de pièces en mouvement et fabriquent peu de chaleur. Ainsi, quand il faut chauffer l’habitacle, une partie de la puissance électrique disponible dans les batteries doit alors être utilisée pour cela et n’est plus disponible pour le moteur électrique. L’autonomie baisse. Voilà pourquoi il est recommandé, quand cela est possible et quand le véhicule se recharge la nuit, de programmer l’horaire de départ, afin de profiter de l’énergie délivrée durant la charge et de réchauffer l’habitacle du véhicule lorsqu’il est à l’arrêt.
Les phares, le dégivrage de la lunette arrière et la radio ne créent eux aucun problème. La batterie de 52 kWh d’une Renault ZOE, par exemple, emporte une quantité suffisante d’énergie pour alimenter tous ces appareils en continu des jours durant.
Une perte moyenne d’autonomie de 41% à -6 degrés Celsius
Selon le constructeur Volkswagen, une chute des températures n’affecte pas seulement l’autonomie des véhicules, mais aussi les temps de recharge et les performances des systèmes de récupération d’énergie au freinage. Dans des conditions extrêmes, l’autonomie peut être réduite de 50% explique le constructeur, ce qui correspond aux résultats d’une étude effectuée par l’AAA (American Automobile Association). Elle chiffrait à 41% la perte moyenne d’autonomie par une température de -6 degrés Celsius avec le chauffage activé. L’AAA avait fait subir une série de tests à cinq modèles: une BMW i3, une Chevrolet Bolt, une Nissan Leaf, une Volkswagen e-Golf et une Tesla Model S.
Les constructeurs sont parfaitement conscients des faiblesses de leurs voitures électriques par grand froid comme en témoignent certains passages de leurs manuels d’utilisation. BMW prévient que les systèmes de récupération d’énergie peuvent s’avérer inefficaces si les températures sont trop élevées ou trop basses. Le livret de la Tesla S avertit que «par temps froid, une partie de l’énergie stockée peut ne pas être disponible pour la conduite car la batterie est trop froide». Nissan, plus précis, signale qu’à partir de -25 degrés la batterie peut geler, et ne pourra ni être rechargée, ni transmettre de l’énergie au moteur. Le manuel de la Volkswagen e-Golf prévient lui que lorsque l’accumulateur gèle, il subit des dommages irréversibles.
