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La moto électrique, comment ça marche ?

Des performances en hausse et des batteries en progrès, une recharge parfois problématique

Pas de soutien de la part des pouvoirs publics pour promouvoir ce mode de transport "green"

La moto électrique : comment ça marche ? Trail Zero en baladeEn automobile, la part des véhicules électriques a franchi la barre des 1% du marché français fin 2015 : cela reste une niche, mais une petite niche qui commence à s'ancrer dans le territoire, grâce à l'implication d'acteurs majeurs en automobile (Renault-Nissan, BMW, Mercedes, Kia, Volkswagen, PSA, SEAT) et l'activisme de nouveaux entrants (Tesla). Le marché a été multiplié par 4 au cours des 5 années suivantes.

Et la moto dans tout ça ? Il a fallu attendre 2019 pour que l'électrique dépasse la barre du 1% du marché des deux-roues (1.3% en France en 2020). On n'est même pas encore au niveau de la niche, tout juste à celui de la croquette du chien au fond de la gamelle. Et ce, malgré l'implication croissante d'acteurs majeurs de la moto (BMW, KTM, Harley-Davidson, Polaris) et l'activisme de nouveaux entrants (Zero Motorcycles, Energica, Lightning...). Le dynamisme vient aujourd'hui essentiellement du scooter, y compris chez les marques historiques comme Vespa avec son Elettrica. Ici, on parle davantage de marques inconnues il y a quelques années comme Cake, Niu, Super Socco, Xiaomi.

En France, quasi 10 ans après sa création en 2006, Zero Motorcycles ne vendait encore que 50 machines par an, comme nous l'avait confié Bruno Muller, son directeur pour la France rencontré au dernier Salon de Paris. BMW était alors le seul à tirer son épingle du jeu avec son scooter C Evolution, vendu alors à environ 500 exemplaires par an, bien au-delà des espérances et prévisions du constructeur bavarois et exception française.

Depuis, il n'y a plus une semaine sans voir un nouveau concept de deux-roues électrique arriver et un mois sans de nouveaux modèles de motos électriques.

Le monde de la moto est traditionnellement plus conservateur que celui de l'automobile et, de surcroît, ne bénéficie pas des mêmes incitations fiscales qui permettent à nos amis à quatre roues de se déplacer en silence tout en étant subventionnés par leurs pairs (rappelons que l'achat d'une auto électrique permet de bénéficier d'un bonus de 6300 €, porté à 10.000 € si vous vous débarrassez en même temps d'un vieux Diesel qui p(oll)ue). Il est pourtant écrit "Égalité" sur le fronton de toutes nos mairies, mais bon... Les mentalités doivent évoluer pour intégrer des obstacles réels ou supposés, parmi lesquels l'autonomie réelle et les facilités de recharge ne sont pas des moindres, même si cela s'améliore d'année en année.

Et il y a aussi la question du prix : une moto électrique, ça reste cher. La gamme Zero, dont les tarifs ont baissé depuis, commence à 10.220 € et va jusque 17.990 € (voire encore quelques milliers de plus avec les options de recharge rapide), tandis que le scooter BMW est affiché à partir de 15.400 € et une Energica à plus de 30.000 euros comme la Harley Livewire. Le ticket d'entrée est donc élevé même si, après, les coûts d'utilisation sont très réduits. Zero Motorcycles revendique des coûts de "carburant" d'environ 1 € tous les 100 kilomètres et des motos qui demandent un entretien assez minimaliste. Ah, là, d'un coup, ça devient un peu plus intéressant.

Mais au fait, une moto électrique, comment ça marche ?

Le moteur

Il faut quelques notions de physique de base pour comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique. Vous savez tous qu'en fonction de leur polarité, des aimants peuvent s'attirer ou se repousser ? Bon, ben si vous savez ça, vous êtes armés pour comprendre le fonctionnement d'un moteur électrique : en gros, il suffit de mettre face à face deux parties aimantées dont les polarités sont placées dans des directions opposées : la partie stationnaire du moteur s'appelle le stator. Lorsqu'un courant la traverse, elle attire la polarité opposée : celle-ci étant positionnée sur un axe, elle se met ainsi à tourner et s'appelle le rotor. Voilà. Il suffit ensuite que le rotor soit lié à un axe de transmission : alors, l'énergie électrique devient énergie mécanique. Vous avez là l'énergie suffisante pour faire tourner le Magic Mixer Super Blender du Télé-Achat ("eh oui Maryse, grâce à ses 320 accessoires, vous pourrez faire aussi bien de fines carottes râpées que de délicieux Milkshakes" / "Formidable, Pierre et tout cela pour la modique somme de 199,99 € seulement, avec un bon d'achat pour un body trainer en prime") voire, dans le meilleur des cas, mouvoir un véhicule. Nous y sommes.

La moto électrique : moteur de KTM Freeride E
Schéma du moteur de KTM Freeride E

Sur le papier, le moteur électrique a plein d'avantages : peu de pièces en mouvement, des frictions mécaniques réduites (et donc du "gaspillage de puissance" limité), pas de fluides internes (et donc pas de vidanges ni de fuites), des besoins de refroidissement réduits (certains se contentent de l'air ambiant et donc, se passent également d'un refroidissement liquide complexe), sans oublier l'essentiel : pas d'explosions internes, pas de pollution, un grand silence de fonctionnement et l'obtention du couple maximal dès les plus bas régimes de rotation. La simplicité de sa conception est également garante d'une excellente longévité. Contrairement à un moteur thermique, un moteur électrique n'a pas besoin de chauffer : on peut monter sur la moto, mettre le contact et gaz ! Enfin, watts... (oui, cette blague est nulle, mais il fallait quand même que je la place quelque part...).

La moto électrique : moteur de Zero
La moto électrique : moteur de Zero

Maintenant, faisons un pas en arrière : par quoi on l'alimente, ce moteur ?

Les batteries : plutôt Li-Ion ou Ni-Mh ?

Contrairement à des véhicules hybrides light comme les Toyota Prius, les batteries d'une moto électrique se rechargent. Cela a donc deux conséquences : leur capacité doit être plus grande et leur technologie est elle aussi différente.

Les batteries rechargeables sont globalement toutes de technologie Lithium-Ion (Li-Ion), trois fois plus puissantes à volume égal (mais aussi beaucoup plus chères) que la seconde technologie, le Nickel-hydrure métallique (Ni-Mh). L'Energica a des batteries Lithium polymère. Les batteries de type Li-Ion ont également moins "d'effet mémoire", d'où leur plus grande régularité dans le temps. Ainsi, Zero promet plus de 300.000 kilomètres en gardant au moins 80 % de la capacité des batteries. Par contre, les risques de court-circuit sont plus importants avec du Li-Ion : d'où une plus grande complexité des engins, qui sont de fait plus lourds et plus coûteux.

Du coup, les recherches s'accélèrent au niveau des batteries pour de plus grandes capacités dans une compacité également plus importante et aussi avec moins de métaux rares.

Les performances d'un véhicule électrique tiennent donc de la puissance du moteur, mais également de la capacité des batteries à pouvoir garantir le maintien de ces performances le plus longtemps possible, avec de l'autonomie.

Aujourd'hui, la capacité des batteries d'un scooter BMW C Evolution est de 11 kWh, tandis que la gamme Zero s'articule sur des engins disposant de 3,3 à 13 kWh. Seul Energica intègre une batterie de 21,5 kWh.

Autre facteur : le poids. Ainsi, BMW garantit une centaine de kilomètres d'autonomie pour son scooter (qui pèse quand même 265 kilos), tandis que les Zero pouvait faire de maximum 66 kilomètres (en 2015 pour la petite FX ZF3.3, qui ne pèse que 112 kilos) à 312 km (les DS et DSR ZF13.0 avec le Power Tank, un pack de batteries additionnelles qui porte l'ensemble à 16 kWh, mais pèse 20 kilos de plus, soit quasiment 210). Par comparaison, Harley-Davidson offrait en gros 80 km d'autonomie sur son prototype Livewire, animé par des batteries de 7 kWh, tandis que la KTM Freeride-e, dans ses versions Enduro ou Supermotard, ne pouvait pas aller bien loin avec ses batteries de 2,6 kWh. 30 minutes de jeu dans un skate park et hop, rideau ! Mais il est vrai que cette dernière devait rester la plus légère possible. Energica annonce 400 kilomètres d'autonomie (en urbain) mais dans la réalité on tourne plutôt autour de 180 km, ce qui est quand même beaucoup plus que les dizaines de kilomètres d'il y a quelques années. Aujourd'hui un deux-roues électrique peut raisonnablement dépasser les 100 km d'autonomie.

La moto électrique : chassis BMW C Evolution
chassis du scooter électrique BMW C Evolution

Mais c'est effectivement là que l'équation devient compliquée, puisque il faut placer judicieusement le curseur entre des grosses batteries et un poids limité, sachant que le poids consomme de la batterie pour rien... Pas simple. En tous cas, on peut d'ores et déjà considérer que les 13 kWh d'une Zero Motorcycles DS et DSR sont une valeur tout à fait honorable, voire presque exceptionnelle ! Pour tout mettre en perspective, sachez qu'un BMW X5 40e (hybride rechargeable) possède des batteries de 9,2 kWh, qui permettent à ce gros SUV de 2,2 tonnes de parcourir une trentaine de kilomètres en mode tout électrique ; une Nissan Leaf 2016 dispose de 30 kWh, revendique 250 km d'autonomie et en parcourt 200 en réalité, tandis qu'une Tesla n'a pas de mal à être la plus performante (jusqu'à 700 ch) ni la plus libre dans ses mouvements (500 km d'autonomie), puisqu'elle dispose de la quantité astronomique de 90 kWh de batteries !

La recharge

Une batterie est composée de beaucoup de piles/cellules. Sur une Zero il y en a 128. Lorsque qu'elles commencent à être complètement chargées, généralement autour de 85%, le BMS (Battery Management System) répartit les électrons. Et plus il y a de cellules, plus cela prend du temps de les trier pour les envoyer au bon endroit. Du coup, une batterie met plus de temps à se recharger sur les derniers pourcentages. C'est la raison pour laquelle certains fabricants communiquent beaucoup sur le temps de charge à 80%.

Car le temps de charge, c'est l'autre problème des véhicules électriques. Car les batteries, c'est long à recharger. L'idéal serait peut-être un système d'échange rapide, façon plug and play, comme l'on changeait de cheval dans les relais de Poste moyen-âgeux. Certains y travaillent déjà et proposent des concepts comme pour le Gogoro ou les modèles Silence, mais aucune solution ne se dessine à court terme.

La moto électrique : batteries de Zero
batteries de Zero

Recharge secteur

Faute de remplacement rapide, il faut donc recharger la batterie sur secteur. Là, les problématiques sont simples et sont liées au dimensionnement des flux d'énergie entrants et sortants. Sur la prise secteur normale de votre domicile, pas de chance, c'est là où les flux sont les plus faibles : comptez donc un maximum de 1,8 kWh, soit plusieurs heures de recharge en fonction de la puissance de la batterie et du chargeur. Ainsi pour un batterie de 5.6 kWh disposant d'un chargeur de 600 W, il faut compter 9 heures de recharge, mais il est conseillé de faire vérifier son installation par un électricien, car elle va devoir débiter pendant des heures d'affilée et il faut se prévenir des surchauffes.

Recharge sur bornes

Des bornes de type 3 (façon Autolib) disposent d'un contrôle de charge dans la borne et peuvent débiter jusque 3,7 kWh. Enfin, les bornes Quick Charge et les Super Chargeurs de Tesla peuvent débiter jusque 50 kWh. La majorité des motos, par contre, ne sont pas équipées pour recevoir ces prises superrapides (sauf Energica avec sa prise CCS). Elles peuvent par contre, comme chez Zero, bénéficier d'un accessoire "Charge Tank" qui fait office d'amplificateur et qui permet de recharger le modèle 13 kWh en environ 3 heures et le modèle 9,8 kWh en environ 2 heures.

La moto électrique : témoin recharge KTM
La moto électrique : témoin recharge KTM

En auto, certains constructeurs aident les clients à ce qu'ils s'équipent d'une borne de recharge rapide à domicile, voire prennent parfois l'opération totalement en charge. La moto ne propose rien d'équivalent, pour l'instant, mais il faut préciser que le 12 juillet 2011 a été votée une loi de "droit à la prise" dans les copropriétés : si l'un des copropriétaires fait la demande d'installer une prise de recharge dans un parking ou une partie commune, celle-ci ne peut lui être refusée (à ses frais).

La moto électrique : recharge Zero
Prise de recharge Zero

Le luxe, c'est l'espace...

Depuis la Jamais Contente de 1899 (la première voiture à dépasser les 100 km/h était déjà une électrique), la problématique des autos électriques est simple : on colle les batteries dans le plancher, parce que déjà, il y a de la place, en plus ça participe à la rigidité de l'ensemble et puis on peut en mettre plein. En moto, la problématique est plus compliquée et, pour les ingénieurs, la difficulté tient donc à pouvoir tout caser dans l'espace disponible sur une moto, par essence (humour sophistiqué, là), limité.

La moto électrique : Brammo
La moto électrique : Brammo
La moto électrique : Zero de 2010
La moto électrique : Zero de 2010

Les designers ont aussi un rôle à jouer, pour intégrer ces batteries peu esthétiques. Tout comme les Brammo, les premières Zero ressemblaient à des frigidaires à roulette avec leurs batteries esthétiquement mal intégrées, mais les choses se sont améliorées depuis. Une Harley-Davidson Livewire, par exemple, cache bien son jeu tout comme une Energica Ego RS+. En attendant, les motos électriques s'éloignent des bizarreries à roulette telles qu'elles l'étaient au début. Les technologies modernes permettent également de suivre son niveau de charge ou de le programmer via des applications sur un smartphone. Le tout permet de localiser la moto, de suivre sa consommation sur chaque trajet et d'avoir son autonomie en temps réel.

La moto électrique : Harley-Davidson Livewire Project
La moto électrique : Harley-Davidson Livewire Project

Pour son développement, la moto électrique doit donc pouvoir compter sur un développement des infrastructures, ce qui ne peut que contribuer à la démocratiser et à faire baisser les prix. C'est le sens de la mission du GEME, le mouvement européen de la moto électrique, qui sera présent au prochain salon EVER de Monaco.

Plus d'infos sur la technique des motos électriques

Commentaires

Stéphan

Peut on modifier une moto existante avec moteur thermique en moto électrique et rouler avec?

24-01-2017 13:39 
CLEW

Salut,

La modifier et rouler avec au quotidien c'est possible et ça a déjà été fait il me semble aux USA. En Europe et plus particulièrement en France c'est aussi possible mais pour un usage restreint aux terrains privés sinon il va falloir passer par les procédures d'homologation.

V

Etienne

24-01-2017 15:51 
Stohni

Salut,

L'article est très intéressant, cependant je relève des erreurs récurrentes sur les articles parlant de la moto électrique. Vous confondez KWh et KW : le premier est une capacité d'énergie tandis que le second est un débit d'énergie. 1 KWh correspond à 1 KW débité pendant 1h. Les chargeurs de batteries ne fournissent pas des KWh mais bien des KW.

02-12-2019 09:11 
Michel A

Oui, l'énergie(en Joules) débitée par unité de temps, soit le Joule/seconde est le Watt. la puissance s'exprime en Watt ou KW et le kW*heure ou KWh est une énergie. Un KWh équivaut à 3,6 MégaJoule...

04-12-2019 09:38 
 

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