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Comment Tesla stimule l'innovation en matière de voitures électriques
J'ai récemment fait un essai routier dans l'une des luxueuses voitures électriques Model S de Tesla et visité ses laboratoires de R&D, où il développe sa batterie et sa technologie de recharge. L'expérience m'a laissé croire que Tesla a un avantage important sur ses concurrents dans la course pour amener les voitures électriques aux masses.
Route panoramique : Une Model S accélère le long de la côte.
La Model S de Tesla est chère (elle va de 70 000 $ à plus de 100 000 $), mais sa portée est de 265 milles, soit plus du triple de celle de la Leaf de Nissan (75 milles). D'ici quelques années, Tesla espère produire des véhicules beaucoup plus abordables, dont un de 30 000 $ à 35 000 $, avec une autonomie similaire à celle de la Model S. Tesla souhaite également rendre les voitures électriques plus pratiques en construisant un réseau national de bornes de recharge. qui peut fournir 200 miles de charge en une demi-heure environ, contre plusieurs heures pour recharger une voiture électrique dans une station ordinaire aujourd'hui.
Pour l'essai routier, j'ai prévu un trajet du siège de Tesla à Palo Alto, en Californie, à San Francisco, puis à Half Moon Bay pour une croisière sur la pittoresque autoroute côtière 1 jusqu'à Santa Cruz. Plus tard, je retournerais vers le nord à Fremont pour une visite de l'usine Tesla, avant de ramener la voiture au siège social - le trajet total représenterait environ 230 miles.
Cependant, lorsque je suis arrivé à Tesla à Palo Alto pour récupérer la voiture, j'ai découvert que quelqu'un avait oublié de la brancher pendant la nuit. La jauge de la batterie indiquait 208 milles, soit moins de 265 milles pour la Model S. Je pouvais toujours faire mon voyage, mais un arrêt à une station de suralimentation était désormais essentiel.
Les véhicules électriques d'aujourd'hui promettent plusieurs avantages par rapport aux voitures à essence. Pour les navetteurs, il n'y a pas de trajets jusqu'à la station-service - tout ce dont vous avez besoin est une prise à la maison ou au travail - et une charge complète ne coûte que quelques dollars. Et les moteurs électriques, qui n'ont besoin que d'un seul engrenage pour toutes les vitesses, peuvent également être étonnamment réactifs et puissants. De plus, les voitures électriques n'utilisent pas d'essence et n'émettent aucune pollution. Même en tenant compte des émissions de carbone et de la pollution des centrales électriques qui produisent l'électricité pour alimenter les voitures, ainsi que de la fabrication et de l'élimination, les voitures électriques produisent environ 40 % moins de dioxyde de carbone et d'ozone que les voitures conventionnelles.
Mais malgré tous leurs attributs, les voitures électriques sont toujours hantées par deux facteurs accablants : des coûts élevés et des batteries moins qu'optimales.
C'est là que Tesla espère faire la différence. La technologie innovante de batterie et de charge de l'entreprise lui a conféré une avance considérable en rendant les batteries moins chères et en se rechargeant plus rapidement, et elle aide également Tesla à réduire ses coûts plus rapidement que ses concurrents.
Vers 10 heures du matin, je suis sorti du parking de Tesla, profitant de l'accélération de la voiture : 0 à 30 en 1,7 seconde. Tout au long de la journée, j'ai dépassé d'autres voitures en montant des collines escarpées, j'ai pris des virages à grande vitesse et j'ai laissé d'autres voitures aux feux de circulation.
Jauge de carburant : Le tableau de bord de la Model S affiche la position actuelle, la charge restante et la consommation d'énergie au fil du temps. La partie du graphique la plus à droite en vert montre le résultat du freinage par récupération.
Mais j'ai ressenti un pincement au cœur lorsque j'ai remarqué qu'il ne restait que 67 miles de charge dans la batterie. La voiture a estimé que j'arriverais à la station de recharge la plus proche, à Gilroy, avec 20 miles à perdre, soit environ la moitié de ce que je m'attendais à voir. Je n'aurais pas été inquiet si j'avais su que je pouvais compter sur cette estimation, mais comme pour toute voiture électrique, l'autonomie réelle varie en fonction de votre style de conduite, du terrain et de la circulation. La Model S affiche deux estimations d'autonomie différentes : une qui diminue progressivement, comme une jauge de carburant, et une autre qui montre comment votre autonomie serait affectée si vous continuiez à conduire comme vous l'avez fait ces dernières minutes. J'ai baissé la climatisation, tamisé l'énorme écran tactile de 17 pouces de la voiture et relâché l'accélérateur pour conserver un peu de jus. Je suis arrivé avec 17 milles restants dans la batterie.
La recharge a été beaucoup plus facile que ce à quoi je m'attendais, après avoir passé un après-midi à recharger une Chevrolet Volt dans une station de recharge publique standard pour obtenir seulement 30 miles de charge. La voiture a reconnu une étiquette RFID dans la poignée du chargeur et a automatiquement ouvert la porte de la prise. Au moment où j'avais traversé le parking, acheté un cheeseburger et l'avais ramené à la voiture, l'autonomie atteignait déjà 92 miles, ce qui est suffisant pour terminer la journée de conduite. J'ai bavardé avec un propriétaire de Model S pendant un moment, puis j'ai repris la route. J'ai rendu la voiture ce soir-là avec 129 miles d'autonomie restante dans la batterie - plus que l'autonomie complètement chargée des voitures électriques à batterie de Toyota, Nissan, Ford, GM, Honda, Fiat, Renault, Mitsubishi, Smart ou Scion, ou les prochaines voitures électriques de Mercedes et BMW.
Malgré les avancées convaincantes, les mêmes défis pour les voitures électriques demeurent : le coût et l'autonomie. Parce que les compresseurs ne sont pas à chaque coin de rue (il n'y en a que 16 aux États-Unis), si vous oubliez de brancher la voiture pendant la nuit, ou s'il y a une panne de courant ou un autre problème, vous n'avez pas de chance. Si j'avais été presque n'importe où ailleurs dans le pays, ou si j'avais décidé de me diriger vers le nord plutôt que vers le sud sur l'autoroute 1, ou si je m'étais perdu, j'aurais été coincé au bord de la route.
La question de la tarification est en grande partie un problème d'infrastructure. Mais le plus gros problème technologique reste le coût de la batterie. C'est le coût qui limite la capacité de la Model S et garde les voitures électriques d'une autonomie de 265 milles hors de portée de la plupart des gens.
La veille de mon trajet en voiture, j'ai visité le laboratoire de R&D de Tesla dans les collines derrière l'université de Stanford. Le directeur de la technologie de l'entreprise, JB Straubel, m'a montré des versions du Roadster de Tesla, de sa première voiture et d'une Model S avec tout enlevé sauf les cadres, les roues et le système de propulsion électrique (qui comprend la batterie, le moteur et l'électronique qui les contrôlent). C'était un regard critique sur le chemin parcouru par l'entreprise. Dans le Roadster, la batterie volumineuse occupe le tiers arrière de la voiture. La batterie et le moteur de la Model S semblent avoir disparu. Même si la batterie emmagasine beaucoup plus d'énergie, elle est plus compacte : il s'agit désormais d'une dalle plate qui se place discrètement entre les roues et fait partie du châssis du véhicule. Ce qui n'est pas évident, c'est que le coût de la batterie, par kilowattheure, a également été divisé par deux.
Straubel a souligné la grande variété de cellules de batterie lithium-ion - les parties d'un bloc-batterie qui stockent réellement l'énergie - que l'entreprise teste. Cela comprenait une rangée de petites cellules cylindriques de la taille de piles AA, du type que Tesla utilise dans le modèle S.
Emballage de batterie : Le bloc-piles de la Model S est plat et fait partie du cadre qui supporte la voiture—le boîtier métallique fournit un support structurel.
Le choix de Tesla pour ces petites batteries lithium-ion est sans doute l'un de ses plus importants pari stratégiques. Les constructeurs automobiles établis ont choisi des cellules de batterie plus grandes - ils simplifient la conception d'une batterie, car vous en avez besoin de moins. Mais les plus grosses cellules, parce qu'elles contiennent plus d'énergie, sont aussi plus dangereuses. Les constructeurs automobiles utilisent donc des matériaux de batterie moins denses en énergie et plus résistants aux incendies. Essayant de compenser la densité énergétique plus faible, les constructeurs automobiles ont choisi des cellules plates car elles sont plus denses, mais ces cellules coûtent plus cher à fabriquer.
En choisissant des cellules cylindriques plus petites, Tesla a économisé sur les coûts de fabrication - leurs coûts ont été réduits par les économies d'échelle pour l'industrie des ordinateurs portables, pour laquelle les cellules ont été développées. Tesla pourrait également utiliser les matériaux de batterie les plus denses en énergie disponibles, en partie parce que les cellules plus petites sont intrinsèquement moins dangereuses. Et une meilleure densité énergétique réduit les coûts des matériaux. Cette approche signifiait que Tesla devait développer un moyen de connecter plusieurs milliers de cellules séparées, contre plusieurs centaines de cellules plus grandes. Straubel a également inventé un système de refroidissement liquide qui serpente entre les cellules et peut éliminer la chaleur si rapidement qu'un problème avec une cellule ne se propage pas aux autres.
Le choix des cellules cylindriques plus petites a également donné à Tesla plus de flexibilité dans l'emballage des cellules. Les grandes cellules plates se déforment en cas de collision et peuvent prendre feu, de sorte que d'autres constructeurs automobiles ont dû trouver des endroits dans la voiture où la batterie serait à l'écart en cas de collision. Cela signifiait utiliser de l'espace pour les passagers ou le chargement. Tesla affirme avoir réussi ses crash tests sans que ses cellules ne se déforment ni ne fuient de liquide de refroidissement.
Selon la plupart des estimations, la batterie de la Model S que j'ai conduite devrait coûter entre 42 500 $ et 55 250 $, soit la moitié du coût de la voiture. Mais Straubel a indiqué qu'il est déjà bien inférieur. Ils sont bien moins de la moitié, en fait, dit-il. Moins d'un quart dans la plupart des cas. Straubel dit que davantage peut être fait pour réduire les coûts des batteries. Il travaille avec des fournisseurs de cellules et de matériaux pour augmenter davantage la densité énergétique, et il modifie la forme des cellules de manière à faciliter leur fabrication.
D'autres constructeurs automobiles en prennent note. Dan Akerson, PDG de GM, aurait créé un groupe de travail pour étudier Tesla. Brett Smith, codirecteur de la fabrication, de l'ingénierie et de la technologie au Centre de recherche automobile à but non lucratif basé à Ann-Arbor, affirme que Tesla est passé du statut de petit chouchou des médias à quelque chose qui fait définitivement réfléchir les gens de l'industrie.
Après avoir rechargé à la station de suralimentation Gilroy, j'ai filé le long de l'autoroute en direction de San Francisco, me sentant soulagé d'avoir été à portée de la station de charge. Alors que je me déplaçais sans effort dans la circulation, je ne pouvais m'empêcher de penser que les véhicules électriques sont l'avenir et que les progrès de Tesla en matière de batteries et de suralimentation pourraient amener cet avenir ici plus tôt que je ne le pensais.