Déploiement des systèmes d’électromobilité en milieu urbain 

Emergence

Le concept de mobilité durable est évoqué pour la première fois de manière officielle et politique dans le Livre vert de la Commission européenne sur l’impact du transport sur l’environnement de 1992. Il s ‘en suit une évolution sémantique qui sous – entend de nombreux changements. Aux termes transport et déplacement s’est substitué celui de mobilité. Ce livre vert met en évidence les responsabilités des systèmes de transports modernes sur l’apparition et le développement de problèmes environnementaux et leurs impacts. Ce dernier, souligne également l’importance d’établir de nouvelles stratégies. Les enjeux soulevés sont alors de : réduire et de contrôler le volume de véhicules routiers en favorisant les trans ports en commun ; de veiller à une meilleure planification urbaine et un contrôle plus efficace de l’étalement urbain afin de diminuer les distances ; de trouver des stratégies pour réduire le nombre de personnes à transporter en prenant en compte les nouv elles technologies et le télétravail . En parallèle, il s’ agit de veiller à une planification optimale pour le développement des infrastructures urbaines en faveur des transports collectifs, et de rendre plus exigeantes les évaluations environnementales sur le développement de ces dernières (ex : contrats d’axe…). La publication de ce livre a généré une certaine prise de conscience et une réflexion sur les alternatives à trouver au système actuel, notamment au travers du concept de mobilité durable. Ces al ternatives peuvent se traduire par le covoiturage, l’autopartage, les incitations à l’utilisation de modes doux pour les petites distances (marche, vélos…). Il s’agit également d’agir en faveur de la comodalité (multi modalité et intermodalité). La mobilité durable s’envisage d’une manière globale et transversale, notamment via les Plans de Déplacements Urbains . Elle permet d’être un levier vers un changement sociétal en vue de faire évoluer des comportements plus responsables et respectueux à différentes échelles, locales, nationales et internationale. Les pouvoirs publics se saisissent donc de cette question e t œuvrent pour le développement de modes de déplacement plus respectueux de l’environnement ; La manière de réfléchir et de concevoir les transports en Europe s ‘en trouve changée.

Emergence

Le XIXème siècle : les prémices de l’électromobilité

Les véritables pionniers du véhicule électrique et les fondements de ce mode de circulation apparaissent dans les années 1860. Trois pays se saisissent majoritairement de cette avancée :
L’Angleterre, la France et les États-Unis pour s’étendre ensuite. En 1870, en Angleterre, Sir David SALOMON développe une voiture avec un petit moteur électrique et de grosses batteries, l’autonomie et la vitesse sont cependant à déplorer. Cette initiative montre toutefois une réelle volonté de recherche dans ce domaine. C’est au cours de ces années que la première course automobile américaine est organisée à SPRINGFIELD en 1890 et remportée par un véhicule électrique, ce qui démontre l’engouement généré par cette technique. A partir de cette date, des recherches ont été menées pour résoudre les problèmes liés à l’autonomie des batteries et une amélioration significative est à noter concernant les batteries acide-plomb par TUDOR et nickel-fer par EDISON et JUNGER. Il est intéressant de signaler que la première voiture de l’autrichien inventeur et industriel Ferdinand PORSCHE est une voiture électrique. En 1899, la première voiture LOHNER-PORSCHE, la LOHNERPORSCHE Electric Chaise de type hippomobile est créée ; elle possède deux moteurs électriques sur les roues avant qui lui permettent de parcourir environ 80 kms sur une seule charge. Cette voiture a été présentée au salon de Paris sous le nom de Toujours-Contente et destinée à courir et battre des records. Toutefois, le poids des batteries lui confère une vitesse assez lente l’empêchant de grimper des côtes. Cette technique marque les prémices du moteur-roue.
Au cours des années, F. PORSCHE améliore sa voiture, et une deuxième voit le jour, cette dernière peut être considérée comme les débuts de la voiture hybride. Un moteur électrique est installé sur chaque roue, il s’agit de la première voiture à rouage. En plus de ce système, un moteur à essence alimente un générateur qui fait fonctionner les moteurs-roues. Ceci lui permet d’atteindre les 56kms/h, de remporter plusieurs records de vitesse et de gagner le rallye EXELBERG. Les coûts de production élevés, en comparaison aux moteurs à essence contribuent à la disparition progressive de la LOHNER-PORSCHE. Une version Jamais-Contente électrique et dessinée par Camille JENATZY, a établi le premier record de vitesse audessus des 100kms/h en 1899. Cette dernière était en forme de torpille sur roue et construite parla Compagnie générale belge des transports automobiles JENATZY.

Début du XXème siècle : Avènement des véhicules thermiques aux dépens des véhicules électriques

Dès 1905-1906, Henry PIEPER un constructeur liégeois crée les véhicules pétroléo électriques qui combinent une motorisation thermique avec un moteur électrique. Les brevets de ce constructeur sont utilisés par une firme belge Auto-mixte qui construit des véhicules commerciaux de 1906 à 1912.
Le but de cette combinaison de moteurs est de permettre au moteur électrique d’assister le moteur à combustion interne pour lui donner plus de puissance. En 1910, une autre révolution est à noter dans le déploiement des véhicules hybrides : une firme construit un camion hybride, jusqu’en 1918, doté d’un moteur à quatre cylindres qui actionne une génératrice. Toutefois, dès 1904, Henry FORD démarre la production de véhicules thermiques à prix compétitifs en travaillant sur les inconvénients relatifs aux moteurs à piston, ce qui écarte de la course les véhicules à vapeur et électriques dès 1913.

Les utilitaires 

Le développement des véhicules utilitaires électriques répond aux enjeux liés à l’engorgement des villes, à la pollution, également sonore. Ils ont ainsi fait leur apparition, notamment dans les flottes des collectivités locales ou privées. Les utilitaires électriques regroupent des véhicules sans permis jusqu’au 3,5 tonnes (utilitaires, camions, tricycles à assistance électrique). « L’achat de véhicules électriques par les entreprises et collectivités territoriales témoignent d’un engagement durable et environnemental et participent auprès des particuliers à la démocratisation de ces nouveaux modes de transport » . Ils peuvent faire partie intégrante des stratégies regroupées au sein des Plans de Déplacements Urbains. Les véhicules électriques utilitaires ont ainsi un rôle important à jouer dans le domaine de la livraison de marchandises en milieu urbain. En effet, le transport de marchandises, appelé également logistique du dernier kilomètre, est dominé par les véhicules thermiques diesel.
Pourtant ce type de transport est propice à l’utilisation de véhicules électriques puisque caractérisé par de faibles distances à parcourir et des arrêts fréquents.

Les infrastructures de recharge

Les points de recharge

Pour que le développement de l’électromobilité soit possible, il est nécessaire d’accompagner cette volonté par la mise en place d’infrastructures associées et notamment de charge. Différentes options technologiques existent, relatives à la charge des véhicules hybrides et électriques. C’est toutefois la charge par conduction qui est la seule solution viable et disponible commercialement pour le moment. Ainsi, les États et les collectivités doivent définir des choix au sujet de l’installation d’infrastructures de charge concernant l’architecture globale, la répartition des bornes selon les emplacements ; le type de charge, la connexion avec le véhicule, la communication entre le véhicule et la borne, les moyens de paiement, les fonctionnalités et l’approvisionnement en électricité ; le système de gestion et d’exploitation. Cependant, Il n’existe pas de modèle type et identique concernant le moyen de recharger un véhicule électrique sur le plan international. Chaque pays et collectivité opère des choix spécifiques. Par exemple, en France, la charge privée est perçue comme le principal moyen de charge. L’infrastructure accessible au public est considérée comme un instrument de réassurance pour les utilisateurs. Ainsi, divers emplacements sont possibles : les emplacements privés à l’instar du domicile des particuliers ou des parkings des entreprises ; les emplacements publics (parkings de gare, P+R, voirie…) ; les emplacements privés ouverts au public (parking de centre commercial, stations-services, parking de restaurant, parking d’hôtel…) . Pour ces derniers, les collectivités n’ont pas de réel pouvoir d’actions et de décisions, et l’enjeu est de permettre un maillage cohérent et efficace du territoire. Il est en effet nécessaire de réfléchir à une répartition des différents points de charge entre les divers emplacements afin de répondre de façon optimale aux besoins des usagers tout en limitant les coûts.
Les besoins sont donc différents en fonction des emplacements et ces derniers n’ont pas la même utilité. La charge qualifiée de principale peut s’effectuer sur le lieu correspondant au stationnement principal du véhicule (domicile, parking de l’employeur, voirie ou parkings publics). La charge qualifiée de secondaire est possible sur un autre emplacement que celui consacré à la charge principale. L’installation des divers types de bornes dépend toutefois des types d’emplacements et de la durée des stationnements liés. Différentes infrastructures de recharge existent alors et certaines sont innovantes à l’instar de la station de recharge solaire. Ce type d’infrastructure permet de recharger les véhicules de deux et quatre roues, grâce aux énergies renouvelables. Ces infrastructures ne nécessitent pas de permis de construire. Ainsi, une station de recharge solaire destinée à quatre véhicules permet d’économiser environ 8,1 tonnes de CO2 par an, représentant la consommation de 22 foyers. Le toit de la station est muni d’une installation photovoltaïque. Un système de stockage d’énergie est intégré et permet un fonctionnement en autonomie. Une station de recharge solaire assure les besoins d’une automobile circulant environ 10 000 kms/an.

La mobilité électrique au cœur de la ville intelligente

La mobilité électrique au centre des préoccupations de la ville intelligente (smartcity)

La ville intelligente ou en anglais smartcity est un concept émergent qui a pour objectif d’améliorer la qualité de vie des habitants en diminuant notamment la pollution, les émissions de CO2.
En somme, il s’agit de réduire les impacts environnementaux en modifiant les habitudes de consommation. La mise en œuvre d’une smartcity permet de réunir une multitude d’acteurs et d’allier la participation des entreprises, des organismes et instituts de recherche. L’environnement et la mobilité sont au cœur de la constitution d’une ville intelligente (accès réglementé au centre historique, zones de circulation limitée, réduction de la circulation pour une diminution des émissions de gaz à effet de serre, réduction de la production des déchets, amélioration de la collecte sélective…).
L’objectif est de limiter les impacts relatifs à une urbanisation grandissante des territoires, en répondant aux enjeux liés aux besoins en énergie, en eau, en services, aux questions du vivreensemble. Les définitions d’une smartcity peuvent varier ; selon Rudolf GIFFINGER, expert en recherche analytique sur le développement urbain et régional à l’université de Vienne, les villes doivent s’appuyer sur les six leviers transversaux suivants pour devenir intelligentes :

DEPLOIEMENT DES SYSTEMES D’ELECTROMO BILITE EN MILIEU URBAIN

Où en sommes-nous aujourd’hui ?

Une prise en compte politique de la mobilité électrique à l’échelle européenne

Différentes lois et mesures ont été adoptées par l’Union Européenne en faveur de l’électromobilité :
 L’Union Européenne a mis en œuvre une directive en 2013 adoptée par la Commission Européenne. L’objectif est un déploiement des points de charge dans toute l’Europe et l’adoption d’un cadre commun sur le type de prise. Cette directive impose l’installation d’un nombre minimum de points de recharge dans chaque État membre d’ici 2020, pour atteindre le nombre total de 800 000. En France, Bruxelles prévoit l’installation de 97 000 points de charge publics.
La prise de type 2 est également désignée comme le type de prise à adopter par tous les États membres dans le but d’une standardisation. Toutefois, La France s’était positionnée pour la prise de type 3 comme modèle standard au travers de son livre vert en 2011. Ci-dessous un graphique représentant les objectifs de l’Union Européenne pour 2020 à propos de l’installation d’infrastructures de recharge.

Une multitude d’acteurs

Le domaine de la mobilité électrique est un secteur nouveau, innovant qui attirent des acteurs d’horizons variés. Les engagements d’acteurs publics et privés se multiplient, amorcés par les diverses mesures et directives politiques énoncées précédemment. L’Etat encourage également l’achat de véhicules électriques par un système de bonus écologique (6 300 euros). Les différentes expériences pilotes, menées dans les collectivités multipliant les appels d’offres pour le déploiement d’infrastructures de recharge publiques, suscitent l’intérêt des acteurs privés (opérateurs de marché, constructeurs automobiles etc…). Plusieurs solutions s’offrent alors à ces derniers : se positionner sur un ou plusieurs marchés (celui des collectivités, des grandes surfaces commerciales, maisons et immeubles d’habitation etc…). Des partenariats se créent également et permettent à ces acteurs de gagner d’autres marchés. Le constructeur automobile NISSAN s’est alors associé par exemple avec DBT CEV depuis 2011 dans un programme de développement d’infrastructures de bornes de recharge rapide en France ; avec le groupe AUCHAN ou IKEA pour l’installation de bornes de charge rapide dans ces magasins. D’autres types d’acteurs interviennent dans ce nouveau secteur, ceux permettant l’organisation et la gestion des données (information pour l’accès aux bornes, les types de prises, la puissance disponible, le coût de la recharge etc…). C’est le cas de GIREVE (Groupement pour l’itinérance des recharges électriques de véhicules). Ci-dessous un schéma représentant les divers types d’acteurs (non exhaustif) en fonction de différents pôles (réalisation Laureline Angot).

Un développement de la mobilité électrique sur le territoire national….mais précipité, inégal, et des choix pas toujours judicieux

Un marché du véhicule électrique en hausse

Le secteur des transports représente 32% de la consommation finale d’énergie et 70% de la consommation de pétrole . A ce titre, le secteur de la mobilité électrique est un secteur clé à développer, d’autant que le Président de la République a fait de la réduction de la dépendance aux énergies fossiles un axe prioritaire en matière de transition énergétique. Comme il est possible d’observer sur le tableau suivant, les voitures hybrides et électriques, plus respectueuses de l’environnement, commencent à apparaître et gagner du terrain. Les ventes de véhicules hybrides neufs ont augmenté entre 2011 et 2012.

Une répartition inégale des infrastructures de recharge

Pour permettre un déploiement efficace de l’électromobilité, des infrastructures associées doivent être mises en place. D’après le plan national pour les véhicules décarbonés d’octobre 2009, la part de véhicules rechargeables dans le parc automobile devrait être de 1,2 % en 2015 et 5 % en 2020. L’installation de bornes de recharge publiques est donc une nécessité comme nous avons pu le voir dans un chapitre précédent. Selon une étude , il semble que l’installation de points de charge considérés comme secondaires et donc partagés doit être la priorité. Le gouvernement annonce queces points de charge publics représenteront 9 % de l’ensemble des points de charge en 2020. En France, la majorité des bornes sont en charge standard ou sont des bornes qui permettent à la fois une charge standard et rapide. En France, deux types d’emplacements pour les bornes de charge sont retenus: les emplacements relatifs au stationnement principal qui correspondent à des stationnements de temps long et les emplacements pour les charges secondaires. Les besoins sont ceux des utilisateurs qui stationnent principalement leur véhicule électrique en parking public ou sur la voirie ; ceux des utilisateurs qui stationnent principalement leur véhicule dans le domaine privé et pour lesquels les besoins de charges secondaires correspondent au domaine public. Pour permettre d’évaluer les besoins, des études ont été menées pour une agglomération de 500 000 habitants. Ces études déterminent les lieux de stationnement principaux entre les emplacements privés et publics et concluent à la répartition suivante pour les bornes de recharge : 80 % en emplacement privé, 15 % en voirie, 5 % en parking public. Ainsi en évaluant un nombre de VE ou hybrides rechargeables de 3 300 en 2015 pour un parc total français de 275 000 véhicules, la répartition des différents emplacements, selon le type de charge pour des bornes de charge publiques devrait être la suivante, suivant ces études.
Déploiement de charge standard, choix de la prise de type 3, développement d’un système national d’organisation des informations : la France est en dehors des tendances internationales observées.
La charge standard en France est la charge qui est privilégiée. Les différentes études montrent que ce type de charge doit se diffuser très largement dans les espaces privés, chez les particuliers, les entreprises car elle favorise une recharge complète en une nuit ou pendant une journée de travail.
Cette préférence est inscrite dans le Livre vert « Les autres types de recharge (accélérée et rapide) sont des recharges de confort ou d’appoint jouant un rôle important pour le décollage du marché de par leur fonction de réassurance pour les usagers, mais devant rester minoritaires voire exceptionnelles pour des raisons de coûts et d’impact environnemental (risque accru de déplacement de la charge sur les pointes carbonées) . » Pourtant de nombreux pays misent sur la charge rapide. Le Japon quant à lui s’est lancé dans un programme visant à l’installation de 12 000 bornes dont 4000 bornes de charge rapides. La France s’est positionnée pour la charge standard principalement, bien qu’un maillage de bornes de charge rapides sur le territoire semble pertinent pour le développement de ce type de véhicule. Dans ce cas, les infrastructures de charge rapide devront, à l’instar de celles de Toulouse, être munies d’un système de stockage développé actuellement par le groupe CAHORS pour éviter un surplus de consommation sur le réseau et des impacts environnementaux négatifs. En effet, la charge rapide, intelligemment développée, permettrait aux véhicules électriques de circuler au-delà de ce que leur autonomie leur permet et de se déplacer plus loin pour un usage diversifié et plus seulement quotidien. Pour ce dernier point, il est évident qu’une charge de 6 heures semble être un frein. Ceci peut constituer un frein psychologique pour le développement de ce type de mobilité. La peur de lapanne est présente chez les potentiels utilisateurs qu’il faut alors rassurer avec le déploiement d’infrastructures de charge rapide notamment. La borne de charge standard ne semble donc pas être une solution durable. Sur les graphiques ci-dessous, il est possible de constater la prédominance des bornes de charge standard en France et le pourcentage des différents types de bornes à l’échelle mondiale. La France se trouve en dessous de la moyenne internationale pour la présence de prises rapides ou accélérées.

Quelle échelle de gestion et intégration des services de mobilité électrique dans les différentes politiques urbaines et documents d’urbanisme ?

Favoriser une échelle de gestion régionale ?

La loi MAPAM du 27.10.2014 relative, notamment, à la création et à l’entretien des infrastructures de charge, oblige les métropoles à acquérir une nouvelle compétence. Cette loi semble donner à l’échelle métropolitaine toute la légitimité pour le développement et le déploiement de la mobilité électrique.
Cependant, actuellement seules les communes ou les intercommunalités sont compétentes pour implanter des bornes de charge sur l’espace public. Pourtant, la région semble être une échelle de gestion et de réflexion pertinente pour les infrastructures de recharge, notamment dans le but de créer un maillage homogène et stratégique du territoire au-delà des limites communautaires. La gestion des infrastructures par un territoire plus vaste tel que la Région permettrait un déploiement plus efficace des infrastructures et donc un développement de la mobilité électrique selon une stratégie commune.
Il ne s’agit pas d’établir pour chaque territoire un maillage complet, mais de penser à des stratégies pour que la mobilité électrique représente une offre complémentaire de mobilité à échelle régionale.
Ainsi, réfléchir aux territoires les plus pertinents pour un développement de la mobilité électrique et des infrastructures liées selon une vision d’ensemble, est nécessaire. Cette réflexion est cohérente avec la réforme territoriale sur la réorganisation des régions. Cette réorganisation offrirait une échelle plus grande pour un maillage encore plus cohérent et abouti du territoire régional et national. Certains territoires ont œuvré dans ce sens à l’instar de la Région Nord-Pas-de-Calais ou dans le cadre de Rennes Métropole, qui envisagent d’investir dans les infrastructures de recharge et de confier ce service à la Région.

Une absence de cadre réglementaire pour la mobilité électrique

La prise en compte de la mobilité électrique dans les documents de planification n’est pas encore une réalité malgré une évolution positive du contexte juridique européen et national. Des démarches sont en cours mais cela reste timide. Par exemple, la Communauté d’agglomération de Rennes met en œuvre des dispositions pour réviser son PDU, car le PDU actuel ne comprend aucune disposition particulière concernant l’électromobilité. Les bornes existantes ont fait l’objet de délibérations par le
Conseil Communautaire. Il est possible que dans le prochain PDU, des objectifs allant dans le sens de la mobilité électrique soient fixés. Pour Toulouse, l’intégration de l’électromobilité dans les documents de planification n’est pas encore une réalité.
Si les politiques s’engagent de plus en plus en faveur des véhicules décarbonés, il n’existe pas de réel cadre réglementaire et de normes définies pour les acteurs locaux. Ceci entraîne une hétérogénéité des initiatives locales concernant la mobilité électrique. Toutefois, en septembre 2014, le guide du CEREMA (Centre d’Etudes et d’expertise sur les Risques, l’Environnement, la Mobilité et l’Aménagement) concernant les dispositions réglementaires pour l’électromobilité devrait être publié, et constituera un nouveau point de référence après le Livre Vert de 2011.

Contexte : une expérimentation pour le développement de la mobilité électrique

Une expérimentation d’une durée d’un an sur l’installation de bornes de recharge tout public pour les VE ainsi que des stations d’autopartage électriques, a été menée dans le centre-ville de Toulouse dans le but d’un déploiement à l’échelle métropolitaine. La commande du stage fut d’élaborer des stratégies de déploiement pour les services de mobilité électrique à l’échelle de la métropole toulousaine.
L’objectif visé est le développement de ce type de déplacements, en complément des autres services de mobilité pour un maillage du territoire. Il s’agit de répondre aux différents enjeux environnementaux et de qualité de vie, et en adéquation avec les mesures internationales, européennes et nationales. La mobilité, les transports et les déplacements sont en effet une priorité pour la CUTM ; l’amélioration des transports et des déplacements représente la première des priorités, et 65% de l’investissement programmé du budget principal en 2013. La mobilité électrique est un enjeu important pour la communauté urbaine pour les raisons évoquées précédemment. Toutefois la poursuite des stratégies et des actions relatives à l’électromobilité sont soumises à arbitrage et dépendent des volontés de la nouvelle gouvernance. En effet, élu maire de Toulouse, Jean-Luc MOUDENC a également été élu président de la CUTM à la majorité absolue lors du Conseil Communautaire du jeudi 24 avril 2014. Le Conseil a également élu 20 vice-présidents et les présidents des 15 commissions.

Table des matières
Introduction 
Axe 1 : l’électromobilité, une composante de la mobilité durable 
1.1 Mobilité durable et électromobilité : des concepts qui modifient la façon  de concevoir la mobilité et les systèmes de transport urbains
1.2 La mobilité électrique, une mobilité innovante
1.3 La mobilité électrique au cœur de la ville intelligente
Axe 2 : Déploiement des systèmes d’électromobilité en milieu urbain 
2.1 Où en sommes-nous aujourd’hui ?
2.2 Le stage, contexte, commande et méthodologie
2.3 Enjeux et développement de la mobilité électrique au travers d’un panel  d’expérimentations françaises et européennes
Axe 3 : Elaboration de stratégies pour le déploiement 
de la mobilité électrique au cœur de la métropole toulousaine
3.1 Scénario à court terme (2015-2017) : structurer l’existant et communiquer  pour développer
3.2 Scénario à moyen terme (2017-2020) : diffusion et intégration de la mobilité  électrique dans la métropole toulousaine
3.3 Scénario à long terme (2020 et plus) : un maillage conforté, abouti ; une  réglementation renforcée
Conclusion 
Bibliographie 1
Table des figures 
Annexes

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