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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN Le Programme Véhicules Electriques de l’Alliance Renault-Nissan Jérôme Perrin DREAM - Direction de la Recherche, des Etudes Avancées, et des Matériaux Directeur des Projets Avancés « CO 2 & Environnement »

Le Programme Véhicules Electriques de l’Alliance Renault ... · Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN Une combinaison de solutions techniques pour réduire les émissions

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Le Programme Véhicules Electriques de l’Alliance Renault-Nissan

Jérôme PerrinDREAM - Direction de la Recherche, des Etudes Avancées, et des MatériauxDirecteur des Projets Avancés « CO2 & Environnement »

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

3 MARQUES, 1 ALLIANCE, 1 PARTENAIRE, 1 NOUVEAU PARTENAIRE

LES MARQUES

DACIA RENAULT RENAULT SAMSUNG MOTORS AVTOVAZ (LADA)

UN PARTENAIRE STRATÉGIQUE

UN NOUVEAU PARTENAIRE

DAIMLER

L’ALLIANCE

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Les enjeux et défis planétaires et ceux de Renault

CHANGEMENTCLIMATIQUE

POLLUTIONDE L’AIR

RESSOURCESNATURELLES

& &

PRODUCTIONÉMISSIONS CO2 FIN DE VIE

DÉCHETS

RÉGLEMENTATIONSCOMPÉTITIVITÉ

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Une combinaison de solutions techniques pour réduire les émissions de CO2

1996 2000 2004 2008 2012 2015 2020

ACEA 146.3g CO2 EU Reg.

cible 95g

100%

100

120

140

160

180Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 5 Euro 6 Euro 7

EMISSIONS POLLUANTES : NOx, HC, CO, PM

130g

EU C

AFE

CO

2 (g

/km

) NED

C, T

TW *

138.9g

* TTW = tank-to-wheel / du puits à la roue

Masse, SCx, RR + GMP essence

+ GMP Diesel + Stop&Start, Hybride

+ Véhicule tout électrique

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5Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

FLUENCE ZE2011

TWIZY2011

KANGOO ZE2011

ZOE2012

LA PERCÉEdes véhicules 100% électriques, accessibles à tous…

LEAF 2010

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Mise sur le marché des VE de l’Alliance2010 2011

LEAF

TWIZY

KANGOO

FLUENCE

2012

ZOE

Production Vente

Vente

Production Vente

Production Venteautomne

Production Vente

Bursa

,TKY

Maube

uge,

FR

Flins

, FR

Vallad

olid,

ES

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7Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

AMBITION DE L’ALLIANCE RENAULT-NISSAN> 50 partenariats déjà signés dans le monde entier4 milliards € de ticket d’entrée d’ingénierie5 usines de batteries Li-ion prévues : Japon, USA, UK, France, Portugal

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

ZOOM SUR ISRAELUne volonté politique de réduire la dépendance énergétique au pétrole

Incitations gouvernementales : - 70% taxes/ thermiques

Partenariat exclusif :

Engagement pour > 100 000 voitures

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9Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

CROISSANCE DU MARCHÉ DES VÉHICULES 100% ÉLECTRIQUES

5 leviers

Prix du pétrole

Pression pour la réduction du CO2

Coût batterie et technologies VE

Disponibilité de l’infrastructure

Changement habitudes consommation

20163M VE.

20206M VE

Potentiel devolume de marché annuel

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10Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

MODÈLE d’AFFAIRESBénéfice économique pour le client

VÉHICULETHERMIQUE

BONUSGouvernement

=

Côut d’Achat Coût d’Usage

ÉconomieCONSOMMATION

ESSENCE OU

GAZOLE

Maintenance

ÉLECTRICITÉ

LOCATIONBATTERIE

VÉHICULEÉLECTRIQUE

Maintenance

compense le surcoût actuel du VE sans batterie

dépend du coût de la batterie, de sa durée de vie, de ses services additionnels, et de sa valeur résiduelle

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11Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

EMISSIONS DE CO2 « DU PUITS À LA ROUE » WELL TO WHEEL

12

62

0

128

136

184

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Megane 3essence 1.6 16v

CO2 émission (g/km)

Megane 3diesel 1.5 dCi

Fluence-ZEélectricité EU mix

Fluence-ZEélectricité FR mix

Fluence-ZE électricité charbon EU

Fluence-ZEélectricité éolien

Puits – RéservoirWell to Tank

Réservoir – RoueTank to Wheel

Source : Efficiency of fuel and electricity production calculated according to the methodology of the JRC-EUCAR-CONCAWE study « Well-to-Wheels Analysis of Future Automotive Fuels and Powertrains In the EuropeanContext »,, v3 Nov. 2008 : http://ies.jrc.ec.europa.eu/WTW

Comparaison véhicules Renault segment C sur cycle standard Européen NEDC/MVEG

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12Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

MODÈLE D’AFFAIRESNouvelles interfaces pour les clients

Financing Company

CONSTRUCTEUR AUTOMOBILE

VoitureBatterie

CLIENT FINAL

Domicile Lieu de TravailParcs stationt,Supermarchés Rue

Electricité

Infrastructure

Société de Financiement

OFFRE PACKAGÉE PAR LE VENDEUR

Option 1 Leasing Batterie par

Constructeur

NouveauxServices

VE

OPÉRATEUR DE MOBILITÉ- Achat d’électricité- facturation- Services de mobilité- Gestion des batteries (option 2)

Option 2Leasing Batterie

par Opérateur

Garages

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13Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Echange de batterie- une nouvelle batterie en 3 min

3

INFRASTRUCTURE DE RECHARGE

Charge standard- Domicile- Travail- Bord de Route

1

Charge rapide :« Le plein d’électricité en 30 min. »

2 Navigation Intelligente- Localise/réserve points de charge- Optimise les trajets

4

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

AUTONOMIE DU VÉHICULE ÉLECTRIQUE : ~ 160 kmsuffisante pour une fraction croissante des besoins sociétaux

Occasionnellement ou souvent

68%

32% voitures du segment B n’excèdent jamais 150 km/jour

en Europe

13% > 60 km / jour

Une fraction croissante de la population vit en ville

2006 : > 50%

2050 : > 70%

dans le Monde

87% trajets journaliers < 60 km

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Gestion d’énergieà bord• Consommation auxiliaires• Chauffage / climatisation• Récupération énergie freinage• Interface Homme-Machine

Connexion à l’infrastructure• Echange de batterie• Charge rapide• Charge sans-contact • Echange données / communication• Connexion réseau / maison: V2G/V2H

Batteries• Energie spécifique• Sécurité / Sureté• Durée de vie• Système de gestion électrique (BMS)• Ré-utilisation & Recyclage

Chaine de traction électrique• Concept de moteur• Onduleur / Chargeur• Intégration mécatronique• Architecture E/E

Extension d’autonomie

• Moteur + générateur• Hydrogène et PàC

Domaines d’Innovations techniques pour le VE

NORMES ET STANDARDS

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16Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

?FLUENCE Z.E.

KANGOO Z.E.

ZOE Z.E.

FLUENCE2011

TWIZY Z.E.

Versions électrifiées de modèles thermiques

De nouvelles générations de Véhicules Electriques

VE spécifiques avec des technologies 2008

1ère Génération< 2011

2ème Génération2011-2012

3ème Génération2015 - 2020

VE adaptés à la demande de mobilité durable pour tous,avec des technologies de rupture à bas coût pour compenser la disparition des incitations gouvernementales

5000 € (FR) ….. incitation gouvernementale

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

EnvironnementDurée de vie, Recyclage

Performances Energie et Puissance Sécurité & Sureté

Matériaux Disponibilité, Coût,

Impact environnemental

CoûtInvestissement,

FabricationRecyclage

Durée de VieCyclage et Vieillissement

Cahier des Charges des Batteries

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

FABRICATION ET ASSEMBLAGE D’UNE BATTERIE Li-ION

Matériaux

ElectrodesCellule160 Wh/kg

Module

Assemblage module Pack

LiMn2O4 / Graphite

Electronique de contrôle

(BMS)

Système batterie24 kWh 250kg, 150 litres

Capteurs

Prise

Boite de jonction

Boitier

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STRATÉGIE DE REDUCTION DU COÛT D’USAGE DE LA BATTERIE

Réduire le coût de fabrication < 300€/kWhSécuriser approvisionnement des matériaux et optimiser le procédéAugmenter la productivité effective de l’usine en réduisant la dispersion de performances des cellules, et en utilisant des systèmes de contrôle actif des cellules

Augmenter performance intrinsèque et durée de vie des cellules Augmenter l’énergie spécifique développement cathodeAugmenter robustesse vs dégradation (température et/ou charge rapide) développement anodeAugmenter l’usage effectif de la capcité des batteries BMSDécroître les coûts de garantie

Augmenter la valeur des batteries dans des marchés secondairesLe modèle des “4-R” pour les batteries Li-on batteries usagées : “Reutiliser, Revendre, Refabriquer, Recycler”Valoriser le service des batteries à bord des véhicules en tant questockage distribué d’électricité pour des réseaux intelligents

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

220

Charge standard(AC) 1ph: entre 4 et 8 heures3ph: entre 1 et 2 heures

Echange Batterie en quelques minutes !

Charge rapide (AC ou DC) moins d’1 heure

Puissance kW

ChargeRapide

43Mono Ψ

3 Ψ

Echange

711

Domaine de puissance et systèmes de charge

Vitesse

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TELCO Global Data center (GDC)RENAULT IT Client

ECALL PSAP

InfrastructureTICNavigation et Multimedia

TSP, Fournisseurs de ContenuCommunicationpar ligne à courantPorteur (CPL) Gestion d’énergie

Le Véhicule Électrique Communicant

TSP, Fournisseurs de Contenu

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22Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Projest Nationaux de Démonstrateurs de Véhicules Électriques

VEGA – THOPVéhicule Electrique à Grande Autonomie : développement d’un système de gestion THermique à efficacité OPtimisée du confort habitacle et de la chaîne de traction

Consortium : Valeo, Renault, St Gobain, Hutchinson, CNRS, INSA-Lyon

VEL-ROUEVéhicule ELectrique bi-mode à moteurs ROUEsmoteur à essence AV, moteurs électriques roues AR

Consortium : Renault, Michelin, IFP

VEL-CRIVéhicule ELectrique à Charge Rapide Intégréecharge à plus de 43 kW et échange bidirectionnel d’électricité avec la maison (V2H)

Consortium : Renault, Schneider-Electric, Apojée, Johnson Controls-SAFT, Valeo, EDF, CEA, CNRS, ENSMA, Institut Telecom, Eurecom

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23Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Projets Européens sur VE et Batteries

HELIOSHigh Energy Li-iOn Storage solutions

Long life energy batteries, low cost, safe, easiliyrechargeable and recyclable Consortium : Renault, Peugeot-Citroën, Opel, Fiat, Volvo, JC Saft, EDF + RTO’s (CEA) et universités

ELVIREELectric Vehicle communication to InfrastructureRoad services and Electricity supply

EV use case scenarios and communication platformConsortium : Continental, Renault, Volkswagen, SAP, Better Place, Endesa

ID4EVIntelligent Dynamics For fully Electric Vehicles

Recuperative electric braking system and functionalintegration in EVConsortium : FKA, Continental, Renault, ZF+ RTO’s (CEA) et universités

Coût

Energie Puissance

Durée de vie

Sécurité

énergie sécurité

fonctionnalité

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24Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Tests de flotte de véhicules électriques

SAVESeine Aval Véhicule Electrique

100 VE in Ile de France et Vallée de Seine ; bornes de charge, privées et publiques Consortium : Renault, EDF, Schneider-Electric, Total, La Poste, EPAMSA, CR IdF, CG 78

VERTVéh. Elec. pour une Réunion Technologique

50 VE couplés à une infrastructure de recharge alimentée par de l’électricité renouvelable (photovoltaïqueConsortium : EDF, Renault, Total, GBH, GE, GERRI

JEJU islandDémonstration de réseau intelligent

10 VE dans une infrastructure de récharge avec réseau intelligent et échange bi-directionnel d’énergieConsortium : SK-Energy et SK-Telecom, Renault-Samsung Motors

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Forum de la CRE 12/10/2010 Jérôme PERRIN

Comment assurer l’équilibre production-consommation de l’électricité ?

AnticiperPar la prévision de charge

Par l’appel de moyens de production nécessaires

Equilibrer en temps réelRéserve et moyen de stockage

Tarification et marché de l’ajustement

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Le vrai prix et l’émission de CO2 de l’électricité

Prix spot et émission CO2 : moyenne horaire 2005-2009 (modèle Renault-Supelec)Charge naturelle : le client branche et charge son VE au retour au domicile (pic gaussienne à 18h) ou à l’arrivée au bureau (pic gaussienne à 9h)

Cas de l’Allemagne en été

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3 - La borne de recharge envoie la puissance max au VE

4 - le VE envoiel’information relative au service fourni

1- le VE calcule son besoinen énergie et l’envoie au gestionnaire à travers la borne en indiquant l’horairede fin de connexion

2- le Gestionnaire d’énergiepropose un profil de recharge conforme au besoin du client

Serveur constructeur

RéseauElectrique

Données

Vers la recharge intelligente

Gestionnaire d’énergie

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