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