Il y a eu ces derniers jours de nouveaux débats sur la question de la réduction de la vitesse sur autoroute de 130 km/h à 110km/h, et l’impact possible de cette mesure sur la consommation de carburant. La diminution de vitesse semble assez faible, et on peut légitimement se demander si un telle mesure ferait une différence. Et on pourrait même presque tenter d’argumenter le contraire ! Si on va plus vite, on consomme peut-être plus, mais on roule moins longtemps, donc ça devrait se compenser.
Alors pour éclairer ce débat, je me suis dit que c’était l’occasion de parler des phénomènes impliqués dans la consommation énergétique des véhicules. Je suis sûr que des tas de gens ont déjà fait ça mieux que moi, donc ne prenez pas cela trop au sérieux : c’est surtout pour moi l’occasion de faire un petit exercice et de mettre sur la table quelques ordres de grandeur. Et de parler de physique !
La consommation sur 100 km
Commençons par regarder les choses de haut. Imaginons une voiture moyenne, effectuant un trajet de 100 km sur autoroute. Je vais prendre comme référence une Mégane essence récente.
On sait que les consommations annoncées par les constructeurs sont sous-estimées car les mesures sont réalisées en conditions idéales. Je vais me baser sur les témoignages du site sus-mentionné, et faire une moyenne charitable à environ 7L/100km pour un trajet sur autoroute.
Combien y-a-t-il d’énergie dans 7L d’essence ? Eh bien 1 litre d’essence contient environ 32 mégajoules d’énergie (l’équivalent d’environ 9 kWh), ce qui nous met à 224 MJ pour notre trajet de 100km.
D’où vient ce chiffre ? Qu’est-ce qui l’explique au niveau physique ?
Énergie cinétique
Une première piste, c’est l’énergie cinétique de la voiture. Quand vous montez dedans, elle est (en général) à l’arrêt, donc à vitesse nulle. Et pour l’amener jusqu’à 130 km/h il va vous falloir dépenser de l’énergie. La formule de l’énergie cinétique est bien connue
\(E_c = \frac12 mv^2\)
La masse de notre véhicule est d’environ 1200 kg. La vitesse est à prendre en m/s, dans notre cas environ 36 m/s. Si vous faites le calcul, cela fait une énergie cinétique d’environ 0.8 MJ. On est très en-dessous de la valeur de consommation ! Et c’est bien normal, la majorité de l’énergie dépensée sur un trajet n’est pas lié au fait d’amener la voiture à sa vitesse de croisière, mais bien de l’y maintenir. Ca se voit d’ailleurs parce que s’il suffisait d’amener la voiture à 130, on pourrait relâcher l’accélérateur une fois la vitesse atteinte…or on sait bien que ça n’est pas le cas ! Il faut continuer d’utiliser le moteur pour maintenir la vitesse de la voiture. Et la raison, ce sont les frottements !
Dans un monde idéal sans frottements, on dépenserait nos 0.8 MJ initialement, on laisserait la voiture avancer à vitesse constante, et à l’arrivée on aurait juste à freiner. La dépense énergétique serait indépendante de la distance parcourue, ce serait bien pratique ! Mais ça ne marche pas.
Il y a deux sources de frottements : ceux dûs au contact des pneus sur la route, et ceux dûs à l’air qui entoure le véhicule en mouvement.
Les frottements du sol
Commençons par regarder comment on traite les frottements du sol dans un cas simple, celui où on essaye de faire glisser un objet sur le sol. Imaginez donc une boite d’une certaine masse m, et donc de poids mg, posée sur un sol plat, et que vous essayez de pousser pour la faire glisser. La force de frottement s’oppose à ce glissement.
La manière classique de le modéliser est de considérer que l’intensité de la force de frottement (notée \(F_T\) car tangentielle à la surface) est proportionnelle à \(F_N\) la force normale à la surface, avec un coefficient de proportionnalité traditionnellement noté \(\mu\).
\(F_T = \mu F_N\)
Ici la force normale n’est autre que le poids de la boite, on a donc
\(F_T = \mu m g\).
Le coefficient \(\mu\) va dépendre des matériaux impliqués, de leur rugosité de surface, etc. Pour des matériaux qui glissent bien l’un sur l’autre on peut descendre à 0,1 voire en-dessous. Mais pour du caoutchouc sur de la route goudronnée, on est autour de 0,8.
A ce stade, on pourrait être tenté de prendre cela pour calculer la force de frottement du sol dans le cas de notre voiture. Mais attention, il y a un piège : notre voiture ne glisse pas sur la route, elle roule ! C’est très différent. J’en veux pour preuve l’expérience suivante : essayez de pousser une voiture pas trop lourde avec l’aide de quelques amis, vous y arriverez sans trop de problèmes. Maintenant faite la même chose en essayant serré le frein à main à fond : la voiture ne bougera pas d’un pouce ! La résistance de la voiture au glissement des pneus sur la route est beaucoup plus importante que celle du roulement des mêmes pneus sur la même route.
Alors comment calcule-t-on la résistance au roulement ? Eh bien on peut utiliser le même genre de formule, mais avec un coefficient beaucoup plus faible. Celui-ci va dépendre notamment du diamètre des roues et de la longueur de la surface de contact entre le pneu et la route. A un instant donné le pneu est légèrement applati, et plus cette déformation est importante, plus la surface de contact est élevée et plus le coefficient sera élevé. Cela explique notamment pourquoi des pneus sous-gonflés ont un impact sur la consommation de carburant.
Dans des conditions typiques pour une voiture sur une route, le coefficient de résistance au roulement est d’environ 0.01.
Notons que sur une surface plus meuble comme du sable, il serait bien plus élevé. Et qu’il est au contraire environ 10 fois plus faible dans le cas d’un train sur des rails en acier.
Bref, prenons cette valeur de 0.01, mettons là dans notre formule avec le poids de notre véhicule, on trouve une force de frottement du sol d’environ 120 Newtons.
Maintenant comment passe-t-on de cette force à l’énergie ? Eh bien il faut se souvenir que l’énergie dépensée correspond au travail de la force. Dans notre cas la force s’oppose directement au mouvement donc il suffit de multiplier la force par la distance parcourue (en mètres). On trouve pour une distance de 100km que le travail des frottements du sol est ici de 12MJ.
On est très en-dessous de la consommation globale de notre véhicule sur 100km, alors voyons maintenant les frottements de l’air.
Les frottements de l’air
Les frottements d’un objet dans un fluide, c’est compliqué, et ça va dépendre de l’objet et du fluide.
Dans le cas d’un objet à faible vitesse dans un fluide suffisamment visqueux, la force de frottement est proportionnelle à la vitesse. Mais avec notre voiture dans l’air, on n’est pas vraiment dans ces conditions ! Dans ce cas, la force (dite de trainée aérodynamique) est proportionnelle au carré de la vitesse. La formule générale est
\(F = \frac12 \rho v^2 C_x S\)
Où \(\rho\) est la densité du fluide, \(S\) est la surface exposée et \(C_x\) est le coefficient de trainée. Ces deux derniers termes vont dépendre de la géométrie de la voiture : plus sa section « de face » est élevée, plus S sera élevé. Quand à \(C_x\), il quantifie à quel point la forme est aérodynamique. Si la voiture était un cube, on aurait un \(C_x\) de l’ordre de 1. Si la voiture était fuselée comme un avion, ce serait plutôt inférieur à 0.1. En pratique on est entre les deux.
Un véhicule typique est à un Cx d’environ 0,3. Certains voitures à l’aérodynamique soignée peuvent descendre en-dessous (les Tesla sont autour de 0,2), et au contraire, un bon vieux Hummer M2 affiche un Cx de 0,57.
Évidemment vous noterez qu’un bon Cx n’est rien si la surface exposée est énorme. En pratique, on peut évaluer l’aérodynamique d’un véhicule en regardant directement le produit \(C_x S\) qui est une sorte de surface de traînée. Celle-ci est environ de 0.7m2 pour un véhicule classique, mais à nouveau notre bon vieux Hummer H2 est 2.5 m2 !
Mettons ça dans notre formule. La masse volumique de l’air est d’environ 1.3kg/m3, si on roule à 130km/h (donc 36m/s) on arrive à un total d’environ 600 N. A nouveau on multiplie par la distance pour avoir le travail de la force associée, est on trouve 60 MJ pour le travail des forces de frottement de l’air sur une distance de 100km.
Consommation totale
A ce stade on voit donc que les frottements de l’air sont dominants par rapport aux frottements du sol, environ 5 fois plus important. Par ailleurs le total est de 72MJ, ce qui semble très en-dessous des 224MJ qu’on a trouvé en prenant directement la consommation de la voiture. Comment se fait-ce ?
Eh bien l’explication est liée au rendement d’un moteur thermique. Malheureusement ceux-ci convertissent une bonne partie de l’énergie produite en chaleur, et seule une fraction va effectivement être convertie en énergie mécanique servant à faire avancer le véhicule. Le rendement d’un bon moteur thermique semble aujourd’hui être autour de 35%. Si on applique ce ratio à nos 224 MJ, on trouve 78 MJ de travail mécanique effectif fourni par notre moteur. Et on est très proche de nos 72 MJ estimé à partir des forces de frottement.
Évidemment, n’oubliez pas que tout ça ce sont des ordres de grandeur, les détails peuvent varier mais on voit qu’en gros on retombe à peu près sur nos pattes.
Et alors, ces 110 km/h ?
Il reste maintenant la question qui nous a amené ici : que se passe-t-il si on roule à 110km/h au lieu de 130km/h ? Cela correspond à une diminution de seulement 15% de la vitesse.
Mais on voit que pour les frottements aérodynamiques (la source principale de consommation), ce qui compte c’est le carré de la vitesse ! En utilisant une vitesse de 110km/h, on trouve une valeur de 42 MJ (au lieu de 60) pour le travail de cette force. Notre total de 72 MJ se trouve donc réduit à 54 MJ, soit une diminution de 25% de la dépense énergétique.
On voit donc que du fait que les frottements aérodynamiques (80% du total) dépendent du carré de la vitesse, une diminution de vitesse de 15% engendre une diminution de consommation de 25%. Évidemment, il faudrait un peu raffiner en regardant la façon dont le rendement du moteur dépend de l’allure, etc., mais une fois de plus ça donne l’ordre de grandeur qui nous permet de raisonner quantitativement.
D’ailleurs une expérience « grandeur nature » réalisée ici (avec un moteur diesel) donne le même ordre de grandeur https://www.caradisiac.com/110-km-h-sur-autoroute-notre-grand-test-183962.htm
Détails et autres précisions
Pour affiner encore, il faudrait tenir compte de l’impact de la climatisation (qui n’est pas dépendante de la vitesse et dont la consommation va pour le coup légèrement s’allonger avec le temps passé dans la voiture). D’ailleurs à ce sujet, on ne peut que déplorer cette mode persistante qui consiste à considérer qu’une voiture noire soit plus classe ou plus belle qu’une voiture blanche. En espérant que les Teslas blanches arrivent à renverser la tendance. Je serais curieux de connaître l’impact effectif de la différence de couleur sur les dépenses de climatisation.
(Edit : ma tentative à la serpe avait l’air fausse pour plusieurs raisons : je la vire !).
Une autre chose qu’on peut déplorer, c’est le rendement somme toute assez faible des moteurs thermiques. Il semblerait que certains puissent aller vers 40%, mais on reste loin du rendement des moteurs électriques : quasiment 100% ! C’est un avantage remarquable mais peu médiatisé des voitures électriques : les pertes thermiques sont négligeables et le rendement est bien meilleur que l’essence. (Bien évidemment, si l’électricité provient de centrales brûlant des énergies fossiles, comme ces centrales ont elle-même un rendement d’environ 1/3, ça ne change rien à l’affaire)
Un autre point notable de cette analyse : la question de la masse des véhicules. On met souvent en avant « le poids » pour se plaindre des SUV et de leurs supposée importante dépense énergétique. On voit dans l’analyse que la masse joue uniquement sur les frottements du sol, et un véhicule 50% plus lourd n’aura pas forcément une consommation 50% plus importante. Après il y a un effet indirect sur la surface de traînée, puisqu’un véhicule plus lourd est aussi en général plus volumineux (coucou le Hummer H2 et ses 20 litres au 100km).
(Edit : comme noté, le raisonnement vaut sur autoroute. En ville on est à faible vitesse avec beaucoup de freinages et accélération, ça augmente le rôle de la composante « massique » par rapport à l’aérodynamique)
Pour finir, on peut essayer de regarder de l’autre côté du spectre, avec les records de consommation établis dans les marathons qui consistent à aller le plus loin possible avec le moins de carburant possible. A ce petit jeu, le record semble détenu par la « voiture » Pac-Car II conçue par l’ETH Zürich.
Sa masse est de 29kg, son coefficient de frottement de roulement est de 0.0008, donc avec un petit passager on est à 0.06 MJ sur 100km. Pour l’aérodynamique, son Cx est 0.075 pour une surface de 0.254m2, soit une surface de trainée de 0.02 m2. En roulant à 30 km/h, je trouve 0.09 MJ. Ça fait un total de 0.15 MJ, soit 500 fois moins que notre calcul avec un véhicule normal. Avec un moteur (à hydrogène) dont le rendement est d’environ 50%, ça nous met à 0.3 MJ pour 100km donc environ 10000 km avec 1L d’équivalent en essence. Le record annoncé sur la page Wikipédia est de « seulement » 5300 km, donc il doit y avoir quelques approximations supplémentaires mais ça donne l’ordre de grandeur. (N’hésitez pas à refaire mes calculs !)
128 Comments
Du coup la partie sur la résistance au roulement m’a intéressé car j’ai toujours pensé qu’il s’agissait de la force de frottement. J’ai voulu en savoir plus et je suis tombé sur cette vidéo youtube qui est intéressante : https://www.youtube.com/watch?v=KLNvgcWzn74
Si d’autres lecteurs ont des vidéos plus complète sur la résistance au roulement n’hésitez pas à me les partager en réponse à ce commentaire car ça m’intéresse !
Et combien gagnerait on si on remplaçait tous les feux rouges installés par les écolos par des ronds points. Je suis sur que la on passerai de 15l/100 a du 7l/100. Mais l’idée est d’emmerder les automobilistes c’est la tout le paradoxe des écologistes il te font rouler à des bas régimes toujours en 1 er cause des feux rouges qui ont installés tous les 50 mètres et du coup on se retrouve à consommer pareil qu un américain qui roule avec un V8 essence sur des routes a rond point et sans embouteillage.
Bravo
Bien vu pour les rond points partout, je ferais la même démarche pour ce qui est des stops où la visibilité est très largement suffisante pour ne pas avoir à s’arrêter.
Mais là ce n’est même plus qu’une question de conso mais aussi d’usure car on sait tous ici que disques et plaquettes ne sont pas éternels (du moins je l’espère)!!! Imaginez remplacer vos arrêts net aux stops avec freinage plus ou moins intensif, arrêt et redémarrage en sachant que c’est là où nos véhicules consomment réellement, d’où la théorie qu’un TGV peut être poussé à la main quand il est lancé. On nous parle d’écologie là où veut bien le voir, mais avec les voitures électriques tout ça dégage parce qu’il faut toujours forcer à l’achat les pigeons que nous sommes!!!!
Et où fait-on traverser les piétons ?
Autrement, je suis d’accord pour les intersections. Peut-être que l’on perd en sécurité sur un rond point par rapport à un feu? (Absence de donnée)
Bonjour, pour s’informer avec objectivité sur l’écologie : cette courte conférence de JM Jancovici :
https://youtu.be/nUz_L8AfGbI?t=779
Bon visionnage 🙂
Rapport avec les ecolos ????
En ville, prenez votre vélo, vous irez plus vite ou une petite voiture elec, ou le bus
Je ne vois pas non plus le rapport avec les ecolos.. de plus il y a des aspects sécuritaires, il y a aussi un problème du manque du respect du code de la route qui pousse à changer des comportements par des contraintes…. Il y a aussi le fait que tous les lieux ne sont pas identiques et donc ne peut être pensé de la même façon pour l histoire des feux, ronds points et obstacles en tout genre (ralentisseur), stop. Selon si c’est en ville, en rase campagne, la circulation, l’accessibilité des passages, des pistes cyclables ou piétons et leur fréquentation, si on est en montagne en pleine ou là visibilité, la forêt ou les champs, en ville en village etc etc. Faire des conclusion actives pour dire kon à tout et tout le monde est con est les écolo ceci cela c est chiant. Les ecolos du moins non politiques n a pas pour intérêt de embêter tout le monde au contraire. On pense ce qu on veut mais c est un tout et il ne faut pas voir que le bout de son nez et uniquement un cas de figure sans prendre en compte la globalité d’une problématique rencontrée. j espère être claire et respecter la pensée de chacun sans toucher la sensibilité de chacun. Merci pour votre lecture bonne journée
pas de bol pour le commentaire poujadiste, il y a moins de ronds-points aux US qu’en France
faux… la superficie totale du pays et la densité de population et bien moindre aux usa qu’en France où de plus la superficie totale des rds point et autres échangeurs est bien inférieure à celle des usa (consultables : United States Department of Transportation à comparer aux chf. du Min. des trspt Fr)
Quant au jugement que tu portes sur ceux qui ont des avis divergents du tien… Assieds toi dessus !
Je serais curieux de connaître les sources qui vous font dire que les américains n’ont pas de problème d’embouteillage.
Les connaissances actuelles en urbanisme disent que votre proposition ne ferait rien gagner, car le problème, ce n’est pas les feux rouges, mais le nombre de véhicules en circulation.
Dit autrement, ce n’est pas en incitant à tout le monde à prendre sa voiture grâce à des ronds points qu’arrivera le jour où vous serez seul ou presque sur la route (ce qui serait quand même l’idéal pour que vous puissiez vous déplacer sans contraintes, feux rouges ou pas).
Contrairement à vos impressions, entre les années 60 et 2000, on a déjà tout essayé pour ne pas emmerder les automobilistes (créations de périphériques, boulevards traversants, grandes artères, parking de centre-ville), et c’est bien parce que ça n’a pas marché que l’on cherche aujourd’hui à les embêter (un peu, dites vous que ça pourrait être bien pire) pour obtenir l’effet inverse : si on arrive à en dissuader quelques uns en les emmerdant (ce qui est par exemple mon cas, j’habite à un endroit où il y trop de contraintes pour que ce soit intéressant de me déplacer souvent avec ma voiture) ça fait une voiture de moins dans votre bouchon à vous, qui ne pouvez pas faire autrement. Grâce à ces politiques qui m’emmerdent moi, vous allez, vous, plus vite, avec moins d’embouteillages, et moins de consommation.
Donc ne vous inquiétez pas, ayez un peu de patience, cette transition désagréable est en réalité en votre faveur : une fois le nombre de véhicule réduit, quand il ne restera plus que vous sur la route, plus besoin de feux rouges, des cédez le passage suffiront.
Les usa sont bien plus grands que la France, la variable à prendre en compte ce n’est ni la surface ni le nombre total d’échangeurs , mais leur nombre par Km carré ou par Km de route.
J’ai roulé cet été au Canada et je me suis rendu compte à quel point leur système routier est un gouffre à carburant !
La bas (et aux USA je crois que c’est pareil) il y a des stops à chaque intersection (4 stops) ! Tu dois t’arrêter, repartir, t’arrêter, repartir, tous les 50 mètres en ville même s’il n’y a personne !
Il n’existe pas de priorité à droite, il n’existe quasiment pas de route prioritaire, de céder le passage et de ronds points. Toutes ces techniques qui permettent de moins avoir à arrêter et relancer son véhicule et donc d’économiser du carburant (et des plaquettes de frein).
Le seul avantage de ce système et que l’on est forcé de rouler lentement en ville. Pour tout le reste, couplé au fait qu’ils ont beaucoup de gros véhicules énergivores (mais aussi, de plus en plus de véhicules électriques) ça représente un gouffre énergétique considérable !
Combien de tonnes de CO2 pourraient être économisés dans ces 2 immenses pays par un simple remplacement de nombreux stops par des céder le passage ? En voila une mesure hyper simple à mettre en place, quasi gratuite (un panneau et un coup de peinture…) !
D’accord pour 110 km/ h sur les autoroutes à condition que les tarifs baissent.
Il ne faut surtout pas oublier le facteur « inertie »
Pour ma part je l’utilise, pour lancer le véhicule il faut de l’énergie, pour le freiner aussi. Donc si l’on utilisait l’énergie « inertie » on anticipe les arrêts et on laisse le véhicule rouler en roue libre.
Pour ma part je réduits ma consommation de 25 à 30% selon les cas.
« Mon père me disait toujours » que c’est au moment de freiner qu’on peut constater tout l’excédent d’accélération qui nous a fait consommer du carburant inutilement 🙂
Votre père était déjà très sage…
Je n’ai pas besoin de faire tout ces calculs celà fait depuis plusieurs mois que j’ai baissé ma vitesse sur autoroute 130km/h je suis passé à 120km/h et route limité à 110km/h je suis passé à 100km/h.
Le résultat est comme suit :
J’ai un C4 Picasso récent de 130ch .
Auparavant je faisais entre 780km et 820km avec un plein aujourd’hui je suis passé à 1080km.
Super article très intéressant ! Merci beaucoup !
Pour l’histoire de l’impact de la climatisation sur le trajet autoroutier, je serais curieux de voir la différence entre :
– 100Km clim éteinte mais vitres ouvertes (influence sur le Cx),
– 100Km clim en route mais vitres fermées.
Sinon, article intéressant . . .
Je n’ai pas d’étude à te transmettre mais les spécialistes disent qu’à partir de 70 m/h il est plus rentable de fermer les vitres et mettre la clim.
Et à 90, on doit consommer moins !
Je vais imigrer en Allemagne si ça continue. Au moins la bas ils ont tout compris 🤔
En Allemagne, la vitesse illimitée, c’est bientôt fini.
https://www.lesfrontaliers.lu/mobilite/pas-de-geant-vers-des-autoroutes-a-vitesse-limitee-en-allemagne/
Merci pour cette article !
Au delà des aspects physiques de la réduction de consommation, il y a des questions liées à l’usage si on passe à 110 km/h. Typiquement, à 110 km/h un trajet est plus long. Du coup on va plus souvent se demander si le voyage qu’on veut faire est vraiment nécessaire, ou préférer choisir un autre moyen de transport comme le train par exemple. J’ai vu une très bonne vidéo il y a pas longtemps qui abordée cet aspect :
https://www.youtube.com/watch?v=deyO6sEvgNw
Bien pour l’article.mais le poids interfère car il impose des pneus plus gros,d’où frottement accru; un moteur plus gros et plus complexe, frottements internes accrus,ou lors démultiplication plus élevée, et rendement en chute. Enfin le Cx, ou coefft. De penetration dans l’air dépend de la surface (maître couple). Comme la résistance croit au carré de la vitesse, chapeau les SUV, qui ne vont que rarement dans les chemins creux! Le Hummer « consomme » unV12 Lamborghini, mais c’est un vrai 4×4 de brousse. Alors avec mon break M.B. E klass depolue diesel, ĺ’ horreur)! je consomme 6l/100km à 130 sur autoroute! Boîte de vitesse optimisée, beaucoup d’alu et poids relativement bas, et bon Cx enfin! Alors allègement, bon cx , bonne boîte de vitesse(7 ) etc… et puis ralentissements et arrets aux
feux, sur les ralentisseurs etc…… beaucoup de pistes….
L’auteur à bien spécifié que ses estimations étaient faites sur base d’une Renault Mégane récente.
On peut faire plus simple :
Faire le même trajet avec la même méthodologie : plein d’essence au départ et à l’arrivée et on regarde combien de litres on a mis
L’important, c’est le régime moteur et la taille de celle-ci
Testé avec une 206 2.0 hdi et une Volvo d3 : on consomme moins à 140 qu’à 110 km/h!
Piaggio mp3 400 ? On parcourt 220 km à 130km/h, contre 195 à 90km/h
Ça doit faire l’inverse avec des petits moteurs genre 1.2 à 140km/h on doit consommer plus qu’à 110. Test à faire par vous-même, au moins c’est très concret
IMPORTANT de faire le même trajet avec la même circulation (on consomme plus en bouchons qu’avec une circulation fluide)
j’ai fait des test sur ma hyundai i30 essence (c’est un petit moteur pas très puissant mais qui fait bien son job)
Pour aller au boulot (25km autoroute essentiellement en tunnel limité à 80kmh) j’arrive entre 5.9 et 6.2 litre au cent (je consomme plus a l’aller que au retour a cause de la différence d’altitude).
Pendant les vacances, autouroute limité à 120km/h essentiellement avec des trajets plus long j’était à 7.2 litre au cent.
Le problème de cette voiture c’est qu’il manque une sixième vitesse parce que 120kmh c’est à 4000 tours minutes.
Pour les vitesses je suis en Suisse les autoroutes sont limité à 80kmh les tunnels 100kmh et les tunnels bi-directionnel à 80kmh et les amendes pour excès de vitesse font mal au portemonnaie
Et sur aire de repos d’autoroute, quelle influence de la clim quand le moteur continue à tourner pour conserver l’habitacle frais pendant une communication d’1/4h au smartphone?
« Un autre point notable de cette analyse : la question de la masse des véhicules. On met souvent en avant « le poids » pour se plaindre des SUV et de leurs supposée importante dépense énergétique. »
C’est valide en régime permanent sur l’autoroute.
Dés qu’il s’agit d’accélérer et de freiner , il faudra dépenser plus d’énergie pour atteindre la même vitesse pour ensuite la gâcher en freinant. Du coup je suppose que c’est en ville que le poids importe beaucoup.
Bien vu, j’ajoute cette précision !
Effectivement, à priori, moins on roule vite, moins on consomme ! C’est si vrai qu’à l’arrêt, dans mon garage, je consomme 0.
La vraie économie, à vitesse identique, on la doit à la douceur du pied droit.
Dans la vraie vie, un grand nerveu× à 110 consommera plus qu’en grand calme à 130.
Mon moteur de C5 180 cv consomme 5,5 l aux 100 km à 112 kmh « de moyenne » sur 900km avec 90% d’autoroute à 130 kmh.
La masse a aussi son importance dès que l’on sort du domaine idéal, et qu’on ajoute le relief. Lorsque la différence de hauteur entre le point de départ et le point d’arrivée change (exemple: aller en montagne), il faut ajouter mgh à l’énergie globale. Cette énergie est assez importante, pour une voiture de 1tonne montant 1000m il faut ajouter 10MJ. C’est un des défauts de la voiture électrique si l’on veut être honnête, elles sont plus lourdes donc moins efficaces en montagne.
Et dès qu’il s’agit de monter également (énergie potentielle)
N’importe quel véhicule équipé d’un indicateur de consommation instantané de carburant permet de vérifier facilement que le passage de 110 à 130 km/h augmente la consommation de 25 à 30%. Si le temps que l’on passe à conduire est gratuit, cela peut valoir la peine, mais si c’est votre employeur qui paie, l’arbitrage peut être différent. Il en est de même si en ralentissant, cela vous conduit à passer une nuit d’étape à l’hôtel.
NB : les climatiseurs ne consomment pas 1W pour 1W de chaleur évacuée (voyez la formule de Carnot).
Je ne comprends pas la conclusion.(25%de gain)
Votre calcul montre que le passage de 130 à 110 économise 18 Mj. Vous ramenez ce chiffre à 72 Mj mais c’est en fait à 224 Mj qu’il faut le ramener. Le gain n’est pas de 25%. Il y a qqchose qui cloche là dedans…
Vous risquez d’être surpris à la pompe.
Me trompé -je?
Cordialement
Vous mélangez deux choses. les 224Mj c’est la quantité de chaleur produite par l’essence . Toute la chaleur produite n’est pas transformée en energie cinétique
Pour produire c’est 18Mj d’énergie cinétique , il va falloir bruler de l’essence jusqu’a en produire le triple en chaleur : 18×3=54.
Soit vous ramenez les 18MJ au 72Mj , soit vous ramener le triple de 18 , au triple de 72 donc 54Mj a 224Mj.
Parce que les 18MJ et les 72Mj c’est de l’énergie utile. le 224Mj c’est l’énergie thermique produite , dont les deux tiers est rejeté dans l’air sans être transformé en energie cinétique
Merci de me répondre
J’ai bien compris que 70% de l’essence consommée servait à chauffer l’atmosphère et que 30% servait à faire avancer la voiture. C’est pourquoi j’écris qu’un gain de 25% s’applique aux 30% d’essence propulsive.et que ça ne fait pas 25% de consommation totale.
Mais si ; quant vous diminuez la quantité d’essence productive vous diminuez aussi la quantité bien supérieure d’essence improductive qui est toujours proportionnelle à l’essence productive..
Bonjour,
Il faudrait considérer que les routes ne sont pas des courbes de niveau et le véhicule se bat contre la gravité.
Le véhicule thermique se bat à la montée, et à la descente s’il a besoin de freiner au-delà du frein moteur.
Là encore, les véhicules électriques capables de freinage régénératif font mieux que les thermiques, toutes choses égales par ailleurs.
C’est l’occasion de fustiger les maires qui implantent des ronds-points en bas d’une côte : départ arrêté à la montée et perte d’élan à la descente…
À namikad
Vous avez raison, mon raisonnement est fallacieux.
Bien à vous
Le calcul suppose une vitesse constante. Qu’est ce que ça donnerait avec un scénario d’à coups de vitesse, donc lorsqu’interviennent des pertes d’énergie cinétique selon la formule M.V.dV, donc très sensible à la vitesse ?
Un des meilleur moyen de se rendre compte du problème de la trainée aéro, c’est le vélo. Essayez de rouler à 15 km/h, 20 Km/h, 25 km/h et 30 km/h sur la même portion plate et abritée du vent. On comprend très vite le problème 🙂 Ce n’est pas pour rien que les coureurs roulent en peloton et prennent des relais.
Hé bien en regardant mon indicateur de conso justement je n’ai pas cette augmentation. Voir même diminution. En fonction de la douceur de la conduite et du relief également. A 130 l’effet décente est bcp plus appréciable qu’à 110. Mais il faut aussi noter l’effet bouchon qui lui augmente considérablement la conso en comparaison au 110/130. On devrait peut être a ce titre échelonner les vacances d’été et ainsi réduire les « journées noires ». Moins coûteux en panneaux et rallongeant cette si chère saison touristique pour les commerçants 😅
Absolument pas sur mon auto
Il faut également prendre en compte le dénivelé du trajet qui va entraîner une force négative proportionnelle au poids du véhicule…
Tout se compense en moyenne. Si vous vous rendez dans un endroit vraiment élevé vous allez surconsommer, mais vous allez récupérer toute cette énergie quand vous en reviendrez.
Mais au final on consomme qu’en même plus de carburant sur des trajets avec dénivelé que sans.
Un aller-retour à la montagne consomme plus que sur du plat, pour une même distance, bien que sur le retour de la montagne en descente je n’ai rien consommé. Et ce d’autant plus vrai que le poids du véhicule augmente. Pas de véritable compensation à mon sens.
Bonjour, petite question dans le même ordre d’idée.
Pour assurer le remplacement des véhicules thermiques en véhicules électriques, à consommation énergétique annuelle équivalente combien de centrales nucléaires de 900MW faudrait il implanter et en éoliennes ? Merci
bonjour,
il faut, pour remplacer l’ensemble du parc de véhicule essence/diesel effectuer les 408,747 milliard de km/an (60% diesel)
Si on prend des véhicules électrique de 17kWh/100km (citadine) ça représente 69 milliard de kW / an
Une central 900MW produit environ 6 million de mégawat/an
Donc 11 tranches de 900MW (3 centrales de 4 tranches). Si on utilise des tranches de 1450MW (dernières centrales) c’est 7 tranches => 2 centrales nucléaire.
Pour l’état on passe de 29 milliard d’euros à 4 milliard d’euros (prix 2023) et 2,9 milliard d’euros (prix 2024)
C’est un facteur 7 à 10 pour l’usager (s’il recharge chez lui) et l’état puisque nous ne produisons ni pétrole ni uranium.
En mécanique…la science pas celle au fond du garage…on dit que le poid ne travaille pas
Donc n’intervient pas en régime stable…
Qd on transpire a monter…on récupère à la descente…sauf à freiner… Donc la récupération par les électrique est un plus
Comme les voitures électriques récupèrent de l’énergie au freinage, même si l’électricité est produite à partir d’énergie fossile, on y gagne probablement par rapport à un moteur à essence.
J’avais vu passer des articles allant dans ce sens.
Il serai interessant que vous fassier une vidéo sur la production de l’hydrogéne et démontrer que c’est la meilleur solution de l’avenir de l’automobile du fait qu’il a zéro co2.
Ce comment est destiné à l’auteur pas à Paul .
Mille excuses
Dans le même esprit, combien économiserait on en émission de CO2 en diminuant la vitesse de croisière des avions de ligne ?
Et de combien de temps les vols serait ils allongés ? Est ce que cela rendrait le train plus compétitif face à l’avion ?
Simple curiosité.
La densité énergétique volumique de l’hydrogène, même compressé fortement (des centaines de bars), et même liquide (-253 °C) est très faible. Il faut des réservoirs énormes, blindés, très lourd. C’est un désavantage pour toutes les applications de transport. En plus, l’hydrogène fragilise ses réservoirs et explose à l’air libre.
Même pour les camions, pour lesquels le poids importe moins et les réservoirs peuvent être mieux protégés, je ne suis pas sûr que l’hydrogène soit un carburant d’avenir.
Accessoirement, il n’existe pas de gisements d’hydrogène naturel. Le procédé économique pour fabriquer de l’hydrogène consiste à partir du gaz naturel, qu’il est plus intéressant de brûler directement.
Ok, j’ai bien compris. Merci.
Désormais , L’hydrogéné peut être stocké sous forme de poudre. Plus besoin de pression et plus aucun risque.
Moi je connais la poudre de perlimpinpin 🙂
L’hydrogène n’est pas une source d’énergie (on n’en trouve pasassez à l’état naturel) mais un moyen de stockage, pas assez efficace au tegard des moyens à mettre en oeuvre pour le stocker . . .
Et je ne parle même pas de sa production qui est actuellement essentiellement basée sur le méthane . . .
L’hydrogène n’est pas le moyen parfait de remplacement du pétrole (qui a beaucoup beaucoup de caractéristiques attractives) mais est probablement celui qui s’en rapproche le plus (densité massique, rapidité de faire le plein). Effectivement, l’état gazeux (qui s’échappe facilement), et la faible densité volumique à pression atmosphérique sont les deux gros points noirs. Ainsi que, pour l’instant, les rendements de production qui occasionnent de gros gâchis d’électricité.
Suite. Et une autonomie aussi importante que le thermique.
Bel article 1/2 de MV3 cela ne pardonne pas le même calcul pour 30km/h sur autoroute est encore plus probant sauf que qui va encore accepter de payer un péage
Bon résonnement de scientifique …ici on dit de Parisien (pour rire un peu)
Bonjour. Dans vos calculs vous ne prenez pas en compte la courbe de puissance des moteurs thermiques et vous partez du principe que les moteurs ont un rendement constant quelque soit la vitesse de rotation.
Par exemple un moteur de 140ch en diesel n’atteint sa pleine puissance qu’à 3200 tours (généralement calibrés pour une vitesse de 130km/h) minute alors qu’en descendant à 110km/h aux alentours de 2000trs/minute on développe une puissance du moteur bien amoindrie de 100ch (et au passage on perd le turbo) donc le rendement du moteur est bien plus faible.
En intégrant cette donnée dans vos calculs je ne suis pas sûr que la conclusion soit si évidente.
Par contre, si la mesure d’abaisser la vitesse à 110km/h est associée à une reprogrammation de tous les moteurs afin que le rendement soit optimal à cette vitesse alors oui les résultats seront flagrants.
Il ne faut pas confondre pleine puissance et meilleur rendement. La plupart des moteurs atteignent leur plein puissance aux alentours du régime max (3500-4000tr pour diesel, ~6000tr pour essence), et le rendement y est fortement détérioré.
En revanche, c’est vrai que le rendement a tendance à augmenter avec la CHARGE à un régime donné, et trouve son pic (tous régimes confondus) généralement aux alentours de 2000 tours minutes avec une charge d’environ 80-90%. Cela dit, une voiture de 140cv à 130 est déjà à un faible niveau de charge car l’énergie moyenne consommée est plutôt de l’ordre de 30cv. Théoriquement c’est compliqué à résoudre et ça dépend beaucoup des moteurs, mais empiriquement on constate que la baisse de consommation est bien réelle et très substantielle.
Enfin, si la règlementation passe à 110, les moteurs et boîtes de vitesses s’adapteront tôt ou tard et les voitures pourront retrouver d’excellents rendements et très faibles consommations à cette vitesse.
J’ai 2 commentaires: l’énergie perdue dans le frottement de roulement dépend de la vitesse. En fait il est proportionnel à la vitesse, par le biais du déplacement. Donc il évolue entre 110 et 130km/h, il n’est pas constant. L’échauffement des roulements de roues avec la vitesse ou de l’air dans les pneus en est la preuve.
Par ailleurs, il serait plus pédagogue de dire qu’à. 130km/h on dépense 30% de plus qu’à 110, plutôt que dire qu’à 110 on consomme 35% de moins qu’a 130. Et si on intègre l’écart des frottements de roulement entre 110 et 230, on arrive plutôt à 40%.
L’écart de temps passe sur 800km est de l’ordre d’une heure, pour plus d’un tiers de la dépense d’énergie.
Et en roulant plus « cool » à 110, sur 800 km en faisant 2 pauses d’une heure au lieu de 3 , on arrive aussi frais, à moindre risque et pus détendu, dans le même temps!
y a pas de goudron sur les routes !! C’est du bitume, les routes « goudronnées » ca n’existe plus !!
Merci David pour cet exposé instructif et sympathique. Nous le mettons en ligne la pétition 110 km/h sur autoroute que je vous invite à signer et faire connaitre. C’est à nous citoyens d’agir pour que collectivement nous réduisions effectivement les émissions de gaz à effet de serre qui causent les catastrophes climatiques, bien tangibles en ce moment en France notamment.
Lien: https://www.taca.asso.fr/317+fil-dactualite-de-la-petition-110-pour-le-climat.html
Pas question de signer ce genre de choses :
– vous pouvez déjà rouler a 110,
– vous n’êtes pas obligé de prendre l’autoroute (c’est payant et si le gain de temps n’est pas là par rapport au réseau secondaire, pourquoi payer?),
– puisque ça n’avance plus, autant ne pas payer et prendre le réseau secondaire… Bien plus accidentogene, et qui ajoute des nuisances aux autochtones,
– comment le justifier pour qui roule en voiture électrique rechargée en France au nucléaire et au renouvelable ?
En gros, laissez les gens se débrouiller, du moment qu’ils ont les bonnes informations comme cet article, ils y verront bien leur intérêt. Le résultat est ce qui compte, et entre des économies facile ou des grammes de co2 qu’on ne voit pas et des brimades mal comprises, on peut le regretter mais la première méthode est bien plus efficace.
Pour l’influence de la masse Il faut tenir compte des montées et descentes qui sont très en faveur de l’électrique à cause de la recharge. Sur mon électrique 4% consommés à la montée 2% récupérés à la dscente
Pour ma part je consomme moins à 130 qu’à 110, car le régime de croisière de mon moteur et au top à 130 alors que je suis un peu en sous régime à 110 en 6eme. Donc cela dépend vraiment du véhicule.
Merci
Article très clair, pertinent, bien écrit.
Tout le monde devrait maîtriser ces notions de physique de base tout à fait accessibles odès le lycée, ça éviterait bien des commentaires inutiles.
Bravo
J’aurais deux remarques :
1 – Concernant les frottement de la route, il ne s’agit pas du frottement des pneus sur la route (on est pas en dérapage), mais des pneus qui s’échauffent à force de s’écraser à chaque tour. C’est pour ça qu’on consomme plus avec les pneus sous gonfles car ils s’écrasent davantage et les pneus chauffent nettement plus.
2 – Il est intéressant de noter la conclusion utile : l’argent économisé lorsqu’on roule à 110 Km/h au lieu de 130 Km/h équivaux à être payé 16 €/h perdue, c’est un beau dédommagement à cet un acte écologique lorsqu’on est tout seul et en vacances, un peu moins intéressant lorsqu’on est plusieurs dans la voiture en déplacement professionnel qui coute bien plus cher que ça à l’entreprise compte tenu des charges sur les salaires.
Je roule avec une Mercedes 200 cdi de 2011 ,260.000 km au compteur. Pneus 195 65 16 .Sur autoroute, de 4,4 à 5,7 litres au 100 .De 100 à 120 , 130 . Bonne soirée à tous
Bonjour,
merci pour ce chouette billet. La réduction de la vitesse sur les autoroutes est une mesure tellement simple et pourtant si peu populaire à mettre en oeuvre pour réduire nos dépendances au pétrole.
Une question cependant, au niveau macron, comment évaluer le potentiel report modal des autoroutes vers des départementales où la consommation est plus élevée ?
Par une simple mesure experimentale que j’ai pu répéter à de nombreuses reprises sur un même trajet de 100km, avec la même voiture, j’économise 2L de carburant (4 euros) en roulant à 110 plutôt que 130km/h.
Soit dans mon cas, 23% de gain. Pour un « retard » de 5 minutes seulement (+8%), il n’y a pas photo !
Bonsoir David,
J’ai eu, et j’ai encore un peu de mal à comprendre cette phrase: « Il y a deux sources de frottements : ceux dûs au contact des pneus sur la route, et ceux dûs à l’air qui entoure le véhicule en mouvement ».
Pour ma part, je voyais une troisième source: les frottements internes au véhicule (frottement des pistons contre les parois des cylindres,, courroies de transmission ou de distribution, engrenages divers, etc).
Les frottements aérodynamiques et des pneus sur la route sont des frottements externes au système.
D’après ce que je comprends, on retrouve les frottement internes dans le rendement du moteur, enfin plus exactement dans la faiblesse de son rendement (environ 35%): les deux tiers de l’énergie qu’il consomme sont dissipés en frottements internes, en chaleur donc. Et en énergie électrique pour alimenter les différents systèmes qui équipent le véhicule, dont la clim.
Donc, le tiers qui produit du mouvement sert à vaincre les forces qui s’oppose à l’avancement du véhicule, donc les frottements externes.
C’est ainsi que je m’explique l’architecture de votre raisonnement.
Il y a donc des forces qui poussent le véhicule et des forces qui freine. Si on veut que le véhicule avance, il faut que les forces qui poussent soient supérieures à celles qui freinent. Ici, vous calculez 78 MJ de travail effectif de la force produite par le moteur, vu son rendement, c’est-à-dire en tenant compte des frottements internes, pour 72 MJ de travail des forces qui s’opposent à l’avancement du véhicule, les frottements externes (frottements des pneus et de l’air).
Ouf! ça colle: on a 6 MJ de différence en faveur du moteur, donc la voiture avance. C’est du moins ainsi que je comprends les choses.
La question que je me posais c’est: est-ce que ça vous semble suffisant?. Il faut un peu moins d’un MJ pour faire accélérer le véhicule jusqu’à 130 km/h. Mais est-ce que 6 suffisent pour maintenir cette vitesse pendant 100 km?
J’ai bien conscience que vos calculs sont nécessairement approximatifs, puisqu’il s’agit de déterminer des ordres de grandeurs. Mais c’est précisément ça ma question: 6 MJ représentent-ils un ordre de grandeur cohérent?
Je récapitule: on règle la question des frottements internes en calculant le travail effectif de la force du moteur à partir de son rendement (mettons un tiers, peut-être 40%), soit 78 MJ nets, puisqu’on fait un solde en internes.
On va supposer que le petit MJ qui sert à accélérer le véhicule se cache dans les approximations, disons le fond de la louche.
Donc on a un véhicule qui roule à 130 km/h et qui a devant lui 72 MJ qui le freinent, et derrière lui 78 MJ qui le poussent. Les 6 MJ de delta sont-ils suffisants pour le maintenir à 130 km/h sur 100 km?
Est-ce que je me pose bien le problème?
Signé: un gros nul en maths
En fait non pas besoin de « delta » pour avancer, si on est à vitesse constante, c’est que les forces se compensent.
Merci pour votre réponse.
Il me reste à me figurer la chose…
En fait tous ces frottement sont inclus dans les 35% du rendement du sytème thermique et de sa transmission. C’est un gros progrès par rapport à la machine à vapeur qui tournait autour de 10% mais beaucoup qu’un moteur électrique qui va facilement au delà des 90%
Très instructif
Merci aux matheux et scientifiques
Bonjour, toutes ces infos sont très intéressantes mais ne devrions nous pas commencer par les sources les plus polluantes. En effet on n évoqué que très rarement la pollution engendré par les tanker et super tanker c’est à tomber à la renverse. Que dire de ces navires qui restent en mer pour optimiser le profit. Y aurait il deux poids deux mesures, d un côté l automobiliste: le mauvais élève et de l autre les bons pollueurs qui œuvrent pour notre prétendu bien être ?
Que font nos industriels pour nous apporter des solutions à ce problème, rien ou presque sinon de tricher sur les chiffres réels de consommation et qui rend t on responsable de cet état de fait: l automobiliste trompé.
Je ne m entendrais pas plus sur l hypocrisie de notre société et miroirs pour orienter la consommation.
« Avec un moteur (à hydrogène) dont le rendement est d’environ 50% »
Un moteur thermique ?
Il me semble que d’après la loi de Carnot un moteur thermique ne peut pas dépasser un rendement de 42% !?
Une pile à combustible il me semble
Ok donc pas un moteur thermique. Merci pour la précision !
L’hydrogène en production actuelle a un mauvais rendement ceci étant. Un bel avenir semble se dessiner avec des nouveaux moyens de production allant jusqu’à 90% mais actuellement l’hydrogène que nous utilisons est produit avec des systèmes ayant des rendements de l’ordre de 23%…
Si on compte comme ça la pile à combustible a plutôt un rendement de 11.5%.
Bonjour à tous, il faut aussi tenir compte que plus la vitesse augmente les liésons au sol diminuent (la surface des pneus est moindre) donc moins de consommation !
Bonjour,
L’approche est pas mal mais comme tout document officiel cela du principe que le rendement thermique est linéaire hors c’est très loin d’être le cas.
Le rendement va varier énormément (du simple au quadruple) pour un même véhicule et change aussi en fonction de la quantité d’impuretés dans le carburant ou de l’âge du moteur, injecteurs, boîte de vitesse, embrayage,…
Cela peut donc se vérifier pour un cas donné et être invalidé dans un autre.
Un article intéressant mais pour comprendre ces calculs faut être un bon mathématicien 😫
Merci pour cet article qui m’a rappelé de bons souvenirs (prepa T+ecole d’ingenieur+marathon shell+quelques années dans l’industrie automobile).
Un autre facteur est la boite de vitesse. Les moteurs consomment le moins juste avant d’atteindre le couple maximum. Donc une voiture dont la boite 4 vitesses est optimisée pour 130km/h ne presentera pas un avantage de 25% a 110km/h. Pour une voiture a 8 vitesses en revanche, c’est plus probable.
Bien a vous.
Et merci pour vos videos.
Par expérience perso: je roule quasiment uniquement sur autoroute, toujours le même trajet, environ 40.000km par an. Je calcule mes conso moyenne a chaque plein (gasoil consommé/distance parcourue*100) et j’ai ces résultats : pour une vitesse de croisière de 130km/h je suis à 12L/100, pour une vitesse de 110km/h j’arrive à descendre à 7L/100, a 90km/h je descends à 6.3L/100 mais le temps perdu devient trop important.
J’ai un jumpy 2.0hdi90 et j’essaie de rouler le plus « ecoconduite » possible vu le prix du gasoil et le nombre de km que je fais.. rouler a 110 divise presque par deux ma conso moyenne sur ma camionette pas aérodynamique du tout 👌
Pingback: Combien économise-t-on en roulant à 110 au lieu de 130 km/h sur autoroute ? – Ligue contre la violence routière
Merci pour cet article très intéressant qui permet appréhender mieux les ordres de grandeur. A titre d’illustration on ressent très clairement cette économie d’énergie entre 90 km/h et 130km/h lorsque l’on utilise un véhicule électrique qui a un rendement de conversion énergétique de 90% par rapport au 35% d’un thermique. Sur le premier le fait d’avoir le pied lourd peut amener à diviser l’autonomie par 2.
C’est l’occasion de prendre les nationale et de profiter des paysages et en évitant d’accélérer en mode bourrin pour freiner ensuite, on peut même récupérer une quantité non négligeable de KW/h en utilisant judicieusement le frein moteur.
Enfin un truc marrant à faire c’est de suivre la conso instantané en accélération (généralement 50KW) et de convertir en paire de jambes (200w et encore je suis généreux) soit 250 cyclistes qui pédalent pour vous et cela en accélérant gentiment. Cela fait prendre conscience de lé débauche énergétique dans laquelle nous baignons tous sans nous en rendre compte. A titre de comparaison, un vélo c’est 100W ce qui veut dire qu’une voiture qui a un rendement de 90% consomme l’équivalent de 500 vélos, et je vous dit pas pour un poele a mazout :), on peut faire avancer au moin 1000 vélo ….
Les voiture électriques n’ont pas un rendement de 90% malheureusement.
La production d’énergie est inférieure à 40% en rendement pour les centrales.
Il y a ensuite des pertes lors du transport de l’électricité (variable d’une saison à l’autre et dependant de la distance à la centrale, mais comptons 97% pour être généreux).
Pour charger une batterie lithium, il faut compter 90% de rendement.
Et enfin 90% entre la batterie et les roues…
Si on fait le bilan, le rendement énergétique d’une voiture électrique est inférieure à une voiture thermique actuelle.
En étant généreux :
90% x 90% x 40% x 97% = 31% de rendement au max.
Pourquoi compter les pertes, bien réelles, hélas, de rendement d’une centrale électrique ?
Ce qui compte, c’est de faire le bilan entre les avantages et les inconvénients. Avec un véhicule électrique, on diminue le CO2, les particules fines etc. Certes, on brûle inutilement un peu d’uranium. Mais faut-il viser le rendement maximal ? qui est très mauvais avec le gazole ou l’essence.
Autrement, il faudrait s’éclairer à la bougie ou au pétrole et pas à l’électricité.
Et par exemple, le rendement d’un système scolaire est peut-être de 5%, entre le travail (paroles, écrits etc.) du corps enseignant et ce qu’en retiennent les élèves. Supprime-t-on pour autant l’instruction des enfants ? Comparaison qui ne vaut peut-être pas grand chose…
Parce qu’en France nous avons la chance d’avoir 70% d’électricité produite avec du nucléaire, mais que dans tous les autres pays, l’électricité est produite à base d’hydrocarbures… (charbon, diesel). De fait si on s’intéresse aux avantages de l’électricité, il faut voir le système dans sa globalité et non localement, car les émissions de CO2 seront présentes quoi qu’il arrive.
Il faut de plus compter l’énergie nécessaire à la production de la voiture électrique qui est dramatique en terme d’émissions.
La production de Lithium nécessaire aux batteries est on ne peut plus polluante.
Il faut se rendre à l’évidence, la voiture électrique ne constitue en aucun cas un pas en avant dans l’écologie.
Je ne souhaite pas faire l’apologie de la voiture thermique, juste mettre le doigt sur le fait que quelque soit le choix aujourd’hui, aucun n’est bon.
Merci à David pour cet article et toutes ces vidéos.
Et merci beaucoup a drgkill pour ce message sur le rendement de l’électricité bien trop souvent caché.
Ce point n’est quasiment jamais abordé et je pense que tous les résonnements sont totalement faussés par ce « détail ».
J’adore les véhicules électriques mais je ne comprends pas qu’on puisse si vite bannir les moteurs thermiques sous des prétextes faussés. A mon sens les analyses actuelles sont incomplètes et on déplace la pollution…
Bonjour,
dans la cas où on considère le rendement de la « fabrication » de l’électricité il faudra aussi prendre en compte celui du carburant.
L’essence ne se forme pas spontanément dans les cuves des stations service. Il faut extraire du pétrole des sols, le transporter, le raffiner… le rendement de la voiture thermique qui était déjà déplorable devient alors catastrophique.
dans ce cas, il s’agit également de faire le même rapport de rendement pour l’essence/diesel.
conso à l’extraction / transport / transformation / transport / rendement du moteur
Pour le pétrole, nous sommes déjà à au moins 50% de perte entre la production et la transformation
Pas mieux que de tester en condition réelle pour constater par soi-même plutôt que de débattre indéfiniment dans les commentaires. Je vous invite tous à vérifier par vous même la théorie en l’appliquant.
J’ai réalisé le parcours suivant : Nantes-Breitenau. J’ai fait l’aller via l’autoroute au plus rapide : donc 130km/h, 856km. Capacité du réservoir : 40L.
J’ai consommé 70L (+le coût du péage) pour une durée de 8h30 effective (sans compter les pauses).
J’ai fait le retour en évitant l’autoroute. 820km. Vitesse moyenne 75km/h, 4,5L/100km. J’ai consommé moins d’un plein (il devait me rester un peu moins de 10L dans le réservoir), pour une durée de 10h40 (sans les pauses), donc 2h de + que par l’autoroute. C’est franchement pas la mer à boire !
Depuis cette expérience, je sais déjà que je vais laisser l’autoroute pour ma nationale pour mes futures longs voyages.
(C’est con qu’on peut pas mettre de photo en PJ, je vous aurais partagé la photo du tableau de bord arrivé à destination).
Merci pour cette analyse complète et très claire! Je ne mettais jamais pose la question de savoir si on dépendait effectivement moins d’énergie à 110 qu’à 130. Moi qui vais bien tôt partir en vacances…je sais quoi faire à présent!
Y a quand même encore une belle marge de progression pour atteindre les performances que l’on trouve sur un marathon !!
Superbe explication. Mais… Ma grand Scenic 3 diesel de 2012 consomme 4.6l aux 100 a 130 km/h sur autoroute contre 5.3l aux 100 a 110km/h …
Sur la même autoroute !!
La j’avoue ne pas avoir d’explication scientifique… Dans les 2 cas, je suis au régulateur…
Très bon article d’initiation.
2 bémols (ou compléments !):
– la résistance au roulement doit également comprendre toutes les résistances internes au véhicule ; ces derniers restent faibles vis-à-vis des pertes induites par les roues et leur contact avec la route mais cela peut expliquer la différence avec la consommation réelle prise pour exemple ;
– sur la partie aérodynamique, il ne faut pas parler de frottement mais de traînée ; en effet, les frottements aérodynamiques ne représentent qu’une infime partie de la traînée aérodynamique – la principale source de traînée pour une voiture est l’Aa traînée de pression : pour fair simple, comme les filets d’air ne parviennent pas à suivre la courbure du véhicule, ils créent une zone de dépression située à l’arrière ; un véhicule bien profilé retardera ce décollement et réduira donc la traînée de pression.
Peut-être juste un soucis d’emploi des mots. David utilise bien le Cx pour faire ses calculs et Cx est justement le coefficient de traînée donc bien ce qui nous intéresse en l’occurrence comme vous le soulignez.
Y a t-il une vitesse minimum à partir de laquelle le phénomène de pénétration dans l’air joue un rôle? entre 110 et 130 surement mais entre 80 et 90, à moins de 50? ou bien est-ce si marginal qu’on peut l’ignorer? Il est vrai que même en vélo on la ressent à 25.
Super ! Tout ce qui m’a donné envie de faire de la physique ! 🙂
On notera au passage, dans cette expérience où ON VOIT ce qui se passe, où les objets sont à notre échelle, la complexité du calcul et la difficulté d’énumérer correctement tout les paramètres mécaniques non négligeables qui entrent en jeu…
Cela nous rappellera peut-être qu’il faut redoubler (tripler) de prudence quand on interprète des phénomènes qu’on ne voit pas ! comme dans la physique des particules et tutti quantique.
Il y aussi un facteur qui a été oublié dans l’analyse, quand il y a des virages la résistance est plus grande donc plus de consommation qu’en ligne droite…
Il y a de nombreux facteurs plus ou moins négligeables qui ont été omis mais la plupart, comme les frottements en virage, vont aller dans le sens de l’analyse.
La perte d’énergie dans un virage sera clairement plus prononcée à 130km/h qu’à 110km/h.
Bonjour,
Question naïve d’un béotien.
Est ce que l’écart final de rendement n’est pas presque égalisé par le faible rendement des alternateurs?
Merci pour votre réponses et le plaisir que vous me procurez avec vos vidéos et posts.
Bonne soirée
Ok, on consomme moins à 110kmph, mais qu’en est-il du temps perdu ? Celà augmente la fatigue et les risques d’accident.
Concernant les moyens de transport alternatifs, le train me semble être le plus propre mais il faut avoir les moyens et ne pas avoir à se deplacer une fois à la gare d’arrivée.
Avant qu’on me tombe dessus concernant le prix des billets de train, oui des efforts ont été dait. Cependant une voiture c’est 4 à 5 places pour un prix unique (péage, carburant). Le train, c’est un billet par personne. Certains trajets sont rentables à deux personnes, mais rare sont ceux qui le sont pour 3 ou plus.
Au sujet de la voiture électrique, le temps devient une vraie question. Combien de fois il faut recharger une Zoe ou une 208, par exemple, pour faire Lille-Perpignan ?
Bref, les calculs sont clairs et ne sauraient mentir, mais le temps est précieux et les solutions alternatives pas tout à fait accessibles.
[HS]Limiter les voiture à 90 kmph sur des routes où les camions sont autorisés à doubler place les voitures à la même vitesse que les camions et semblent augmenter les risque d’accident entre un camion et une voiture (constaté sur une autoroute proche de chez moi).
Globalement il faut faire l’éloge de la lenteur et de la frugalité. La vitesse est totalement dépassée. Je le vois avec ma voiture, je fais régulièrement des trajets de 150 km sur autoroute, depuis que je roule à 110 km/h stabilisé par le cruise control je consomme beaucoup moins d’essence. Je gagne plus de 1,5 litres aux 100 km. Je ne comprends pas pourquoi les pouvoirs publics n’ont pas pris en main les choses, avec une communication bien adaptée et surtout pour l’Europe continue avec son programme EURO5… etc, mais continue à accepter des voitures de 400 CV et 2 tonnes, alors qu’il faudrait juste imposer des consommations maximales, qui forceraient les constructeurs à concevoir des voitures légères et peu puissantes !!!!! Quelle grande face tout ça ! Et les ZFE qui arrive à Marseille, encore une belle harnaque.
Merci David pour cet article intéressant que l’on peut rapidement confronter à la réalité grâce à nos ordinateurs de bord.
Comme le sujet de fond consiste à trouver comment consommer moins de carburant avec nos véhicules, je propose 2 sujets de réflexion qui n’en sont qu’un du point de vue mathématique : les bouchons et les feux rouges. 2 « fléaux » contre lesquels les adaptes de l’éco-conduite ne peuvent pas agir. Je ne demandais sur la route des vacances, et je ne suis certainement pas être le seul, quelle quantité de carburant nous avons tous gaspillé dans les embouteillages lors de ces fameux WE de grandes transhumances. Une idée d’approximation, histoire de mesurer l’écart entre un monde idéal et la réalité ?
Merci David pour tous ces posts.
Je pensais me souvenir de mes cours de physique qu’on modélise pour une voiture un roulement sans glissement, i.e, la vitesse du point du pneu en contact avec la route est nulle dans le referentiel de la route (ou proche de zero, mais pas egale a la vitesse de la voiture). Donc pourquoi calculer la puissance de la force de frottement avec la vitesse du vehicule ?
Eh bien parce que c’est toujours comme ça ! Pour n’importe quelle force F, la puissance est F.v et le travail est F.d (d la distance), et on retrouve bien que l’énergie c’est la puissance fois le temps.
Merci de cette réponse. Je me permets néanmoins de préciser mon propos : est-il correct de calculer le travail de la force de frottement par le produit scalaire F.d alors que le point (le morceau) de pneu où s’applique à chaque instant la force de frottement varie au cours du temps (ie : ce n’est pas toujours le même point de la roue qui est en contact avec le sol et qui donc subit la force) ?
@Pierre-Yves, merci également pour la précision.
Quand on parle de frottement des roues, c’est un abus de langage, il s’agit en fait de l’échauffement des pneus qui dépend bien de la vitesse, du poids et de l’écrasement (la pression) des pneus.
J’avais fait un post il y a 4 semaines:
Concernant les frottement de la route, il ne s’agit pas du frottement des pneus sur la route (on n’est pas en dérapage), mais des pneus qui s’échauffent à force de s’écraser à chaque tour. C’est pour ça qu’on consomme plus avec les pneus sous gonflés car ils s’écrasent davantage et les pneus chauffent nettement plus.
Entre-temps j’ai fait pas mal de Km ou je me suis limité à 110 Km/h et je constate qu’en plus de l’économie de carburant non négligeable, la conduite est bien plus agréable, on n’est pas dans le flot des voitures qui sont toutes réglées à 130 Km/h et c’est un vrai plaisir, même sur route chargée.
Si j’adopte maintenant cette vitesse en temps normal il ne faudrait pas que ça devienne obligatoire car parfois je suis pressé. Il faut que chacun puisse choisir, mais encore fallait-il être conscient de ce gros écart de consommation.
Merci David!
Sur le confort … c’est bien vrai, je pratique ainsi depuis plus années, sur des aller-retour idf Savoie (750km) est c’est largement confirmé: beaucoup moins de stress sur es voies de droite que sur la gauche (même en automatique et régulée) et consommation largement réduite plus de plein en route. Convaincre, si c’est possible et ces démonstrations sont utiles, Il est vrai aussi que si tout est bloqué à 110 ça fera de la queue-leu-leu comme sur les route à 80 … et passer quelques files de poids lourd risque de devenir pénible.
Bonjour,
je suis le secrétaire général de la Ligue contre la violence routière. Nous allons envoyer notre flash info à 40.000 adresses email dont les sénateurs, députés et maires. Nous aimerions votre autorisation de citer votre article sur le 110 km/h en indiquant un lien vers votre site.
Si vous créez une vidéo sur ce sujet, nous avons des budgets pour la subventionner. Nous réalisons des vidéos Entretiens de la Ligue d’au maximum 10 mn sur des sujets liés à la sécurité routière. Le but est de diffuser la parole des scientifiques et des experts reconnus pour combattre la désinformation. J’ai personnellement beaucoup apprécié vos vidéos sur Youtube et votre pédagogie pour mettre à la portée du plus grand nombre des sujets très ardus. La sécurité routière est un domaine très contre intuitif et alimente beaucoup les discussions du niveau du café du commerce. Malheureusement, bon nombre de décideurs politiques s’en tiennent à ce niveau. Aussi des vidéos courtes et efficaces devraient leur faire comprendre que le discours scientifique doit prévaloir sur la démagogie dans les débats.
En attente de votre réponse,
Bien à vous
Hervé Dizy
Bonjour, aucun problème pour citer mon travail, il est justement là pour aider à alimenter le débat de façon quantitative.
Calculs et réflexions très intéressants. Plusieurs remarques:
1- Sur la baisse de vitesse: Il y a trois « sites de circulation » qui entrainent 3 classes de vitesse , urbaine, interurbaine classique , et les autoroutes. Diminuer de 20km/h dans chaque, pourrait « cerner » les types de véhicules t les calculs correspondants .Vous traitez ici les autoroutes, mais on voit que masse (gros moteur, …) frottement à l’air, freinages, démarrages sont très dépendant du site de circulation.
2- La notion de rendement moteur s’étend à la boite (auto ou mécanique), au rapports selon l’optimisation du constructeur, et toute la transmission …
3 La conduite. Démarrage mise à vitesse plus ou moins rapide (voir sortie de péage … ) la conduite électrique pour une question d’autonomie pousse à moins freiner (recharger en frein moteur) adopter une conduite pus « fluide » qui s’ajoute au meilleure rendement moteur, mais clim et chauffage en contrepartie. .
4- En plus de la climatisation, le refroidissement moteur exige une prise d’air, donc impacte le Cx.
Vos présentations de calculs sont de bons arguments pour une acceptation de la baisse de vitesse. Bien vu.
Bonjour David,
C’est bien la première fois que je me promène sur le blog et j’apprends pleins de choses.
Je connaissais la manière de calculer la force de résistance de l’air au mouvement, mais par l’intermédiaire de cet article, je vais m’amuser à me construire un abaque pour me donner l’économie de carburant que je pourrais grossièrement effectuer en adoptant différentes vitesses durant les trajets.
Cet article est d’utilité publique.
Merci pour l’éclairage et longue vie au blog et à la chaîne.
Bonne journée. Didier
Bonjour J’ai un vague souvenir d’un cours que j’avais eu lorsque j’étais à l’école des mécaniciens de la Marine Nationale. Il faut s’intéresser à ce qui se passe dans un moteur à combustion interne type moteur de voiture. Il s’avère que les faibles charges sur un moteur font que la température dans les cylindres sont plus faibles que lorsque ce même moteur tourne à pleine charge (donc vitesse élevée) Cette plus faible température est responsable d’une combustion incomplète qui favorise les émissions de composés chimiques qui peuvent être corrosifs. Un autre phénomène est particulièrement destructeur et générateur de pollution, une faible proportion de l’huile de lubrification des pièces mobiles se dépose en haut des cylindres, en deçà d’une certaine température elle ne brûle pas et constitue la calamine qui « encrasse soupapes et autres parties haute du moteur (le ciel de culasse) ce qui nuit énormément au rendement du moteur et est générateur de plus de pollution et de consommation. Le phénomène est visible jusqu’à la sortie de l’échappement. Un véhicule qui roule fréquemment sur de petits trajets à la sortie d’échappement noire, un trajets sur l’autoroute de plusieurs heures à 130km/h la sortie d’échappement est blanche (moins évident pour un moteur diesel), qui plus est le moteur après cela fonctionne mieux, est plus souple.et surtout consomme beaucoup moins. Dans le même registre, des poêles à bois sont conçus pour obtenir dans leur foyer des températures de plus de 800 degrés C, cette température élimine des composés chimiques toxiques et polluants qui ne sont pas éliminés dans une cheminée classique à foyer ouvert. Pour la petite histoire, lorsque j’étais mécanicien naviguant dans la Marine Nationale, chaque jour de navigation, quand la météo le permettait, les moteurs étaient amenés à 90% de leur puissance maximale pendant une heure pour effectuer un « décrassage ». Une autre solution était de naviguer sur un seul des deux moteurs pour augmenter la charge sur celui en fonction. Tant qu’il y aura des moteurs à combustion interne sur les automobiles la limitation de vitesse à 110km/h sera une hérésie et n’aura aucun effet positif su la pollution, une limitation de vitesse qui, d’ailleurs, à son origine, ne nous a pas été imposée pour des raisons de « sécurité » mais pour des raisons de crise pétrolière.
Merci pour ce commentaire éclairant. Cela montre à quel point le moteur à combustion interne est « capricieux » dans son usage et son rendement difficile à prévoir en condition réelle.
J’y vois un argument de plus pour le moteur électrique qui ne souffre pas des ces complications, et qui pour ces raisons fait au moins aussi bien lorsque l’électricité est produite à base de combustible fossile dans une centrale.
Je parle des voitures car pour les camions c’est une autre discussion.
Bonjour,
Cet article très intéressant. Merci pour ces explications.
Ceci explique que la réduction de vitesse à un sens sur autoroute. Par contre,, dès que les vitesses sont moins importantes, la réduction de consommation est nettement moins notable, voire négligeable, en intégrant les variations de rythme liée à la circulation réelle.
Je confirme tout cela par l’expérience.
Il serait d’ailleurs intéressant de chiffrer la « perte de temps » liée à la baisse de vitesse. Par expérience, sur autoroute à 110Km/h, par trafic fluide (mais pas nul), la perte de temps au 100Km est inférieure à une minute. En effet, les ralentissements induits par l’occupation de la voie de gauche par des véhicules plus lents effectuant des dépassements fait rapidement tomber la moyenne kilométrique d’un véhicule roulant à 130Km/h.
Bonsoir David. Connais tu un site digne de confiance qui calcule l’impact énergétique et carbone des sites web, globalement sur l’année ET discrétisé par utilisateur (et donc gros calculs stats en prévision), selon si j’utilise un téléphone, un laptop, un ordi de bureau avec un second écran… ?
Quel est le bilan carbone et énergétique des 4 lignes que je viens d’écrire ? Et des 25 newsletters et spam que j’ai reçus aujourd’hui ?
David
Merci pour cet excellent article.
J’ai une critique tout de même sur l’affirmation que vous y faites sur le poids du véhicule qui ne changerait pas grand chose finalement.
En pratique, dès que le terrain est en relief, c’est tout à fait faux. L’énergie dépensée pour faire s’élever la masse du véhicule à moteur thermique est irrémédiablement perdue, exception faite des petites bosses après lesquelles on n’est pas obligé de freiner pour conserver une vitesse adéquate.
Dès qu’il y a franchissement de collines, même petites, cette énergies doit obligatoirement être dispersée par un freinage correspondant.
Pour les gens résident en montagne et travaillant en plaine, il y a là un potentiel sous-estimé d’économie grâce au véhicule électrique, à condition de laisser la place dans la batterie pour accueillir l’énergie à récupérer.
D’abord, mes excuses pour cette réponse tardive. Je viens juste de découvrir le site de D. Louarpe …
Votre remarque concernant l’avantage des véhicules sur les routes accidentés me paraît très juste. J’apporterais toutefois un bémol concernant les véhicules hybrides dotés d’une (relativement) petite batterie. En montée d’abord, elle se vide en quelques kilomètres. L’hybridation n’est alors plus qu’un poids mort à monter. Et symétriquement, la régénération a vite fait de remplir la batterie. Il faut alors utiliser les freins en pure perte …
Ainsi, pour quelqu’un qui habite en montage et parcours souvent de longues pentes raides, une voiture hybride me semble à éviter. Il paraîtrait même que ce type de véhicule y consomme plus qu’une thermique pure …
Par contre, une (petite !) voiture purement électrique avec sa forte capacité de régénération convient bien.
Un très bon article comme toujours !
Il pourrait être intéressant de rajouter le paramètre suivant : les freinages et accélérations. Je ne sais pas vraiment combien cela représente et si c’est pertinent dans le cas des autoroutes mais j’ai tout de même remarqué que lorsque je roulais à 130 il m’arrivait très souvent de devoir freiner et accélérer à nouveau pour doubler ou réagir à des ralentissement / insertions etc.
Maintenant que je roule à 110 j’ai vraiment l’impression de beaucoup moins le faire et de beaucoup plus anticiper les ralentissement et donc de moins freiner.
Dans le même ordre d’idée et lors du passage des limitations à 80 km/h, 2 journalistes avaient comparé la consommation d’un véhicule roulant à 80 et 90 km/h. Le test avait bien montré l’importance de la fluidité de la circulation.
Bien que les consommations d’un véhicule à 80 et 90 km/h soient a priori peu différentes, la présence de poids lourds roulant à 80 km/h avait provoqué une augmentation notable de la consommation lorsque le véhicule voulant rouler à 90 km/h cherchait à les dépasser.
De mémoire, l’augmentation de consommation était de l’ordre d’ 1 l/100km pour un gain de vitesse moyenne bien inférieur à 10 km/h.
La limitation à 80 km/h fait donc sens sur ce plan, avant même de considérer le risque associé aux dépassements.