Les pompes à chaleur et les voitures électriques ont une histoire assez commune. Nées entre la fin du XIXe siècle et le début du XXe, leur développement s’est accéléré dans les années 1970, avec l’impact de la crise pétrolière. En 2024, leurs chemins se rejoignent, tandis que De plus en plus de constructeurs de voitures électriques proposent une pompe à chaleursous prétexte d’aider les batteries en cas de grand froid. Leur rôle est pourtant plus complet, puisqu’elles remplacent également les systèmes de chauffage classiques très énergivores.
En garantissant l’autonomie de la batterie et le confort à bordLa pompe à chaleur semble indispensable sur une voiture électrique, même si elle nécessite d’ajouter un supplément de plusieurs centaines voire milliers d’euros. Les constructeurs n’hésitent pas à motiver leurs clients à coups de promesses. Cependant, la pompe à chaleur comporte aussi son lot de paradoxes, ce qui fait qu’elle est un équipement loin d’être indispensable pour tout le monde. A l’image du développement des batteries pour voitures électriques, les pompes à chaleur ont aussi des limites.
Comment fonctionne la pompe à chaleur sur une voiture électrique
Avant de déterminer à qui s’adresse une pompe à chaleur dans une voiture électrique, examinons de plus près leurs deux fonctions.
Éviter la perte d’autonomie
La première utilisation de la pompe à chaleur concerne la batterie. Par temps froid, la voiture électrique rencontre le même problème que nos téléphones : l’autonomie est fortement réduite. La faute à la chimie des batteries lithium-ion, où les électrons circulent entre le pôle négatif (anode) et le pôle positif (cathode) dans un liquide appelé électrolyte. À l’intérieur de ce liquide se trouvent les ions, en mouvement perpétuel, qui permettent de conduire les électrons. Par temps froid, ce liquide est plus visqueux, moins conducteur, et avec une tension plus élevée.
Ce changement de chimie entraîne une diminution de l’autonomie. Pour éviter cela, il est donc nécessaire maintenir la batterie à une température plus élevéeAvec un téléphone, la solution est simple : ne pas le laisser exposé à l’air libre, et préférer le garder dans une poche intérieure, afin qu’il puisse utiliser la chaleur de votre corps. Pour une voiture électrique, éviter le froid est tout simplement impossible. La pompe à chaleur a donc de l’intérêt à venir réchauffer la batterie et l’isoler du froid ambiantLa pompe à chaleur n’augmente donc pas l’autonomie, mais combat l’impact du froid sur la perte prématurée d’autonomie.
Chauffage de l’habitacle
Il serait réducteur de dire que protéger la batterie du froid est le seul rôle de la pompe à chaleur sur une voiture électrique. De plus, elle se charge également de chauffer l’habitacle pour les occupants. Par rapport à une voiture thermique, la voiture électrique ne peut pas compter sur la chaleur résiduelle du moteur. L’explication est simple : sur une voiture thermique, seulement 20 % de l’énergie créée par la combustion du moteur va dans les roues. Le reste est de la chaleur. Sur une voiture électrique, ce ratio est bien plus faible, 75 % de l’énergie des batteries étant utilisée pour la traction. La chaleur est donc bien moindre.
La voiture électrique doit donc chauffer son habitacle uniquement avec un système indépendant. Les constructeurs ont généralement deux solutions. La première consiste en un système de chauffage utilisant une résistance, comme sur un radiateur mural ou un sèche-cheveux. En parallèle, il est également possible de s’équiper d’une pompe à chaleur, qui fonctionne sur le même principe qu’un climatiseur – avec du gaz comprimé – avec au lieu d’un système qui génère de l’air froid, un système qui renvoie de l’air chaud.
L’avantage de La pompe à chaleur est le système le plus efficaceLes économies d’électricité sont importantes. On passe d’un système à résistance qui consomme entre 3 et 4 kWh à un système qui se stabilise autour d’un seul kilowattheure. Sur le long terme, la batterie est donc moins sollicitée pour chauffer l’habitacle. Le choix de s’équiper d’une pompe à chaleur est donc aussi lié à la volonté d’économiser de l’électricité lors de l’utilisation du chauffage dans la voiture.
Les limites de la pompe à chaleur
Peu réactif et peu efficace par temps (très) froid
Cependant, la pompe à chaleur présente deux limitations majeures. La première concerne son efficacitéMême si les systèmes s’améliorent, il faut savoir qu’une pompe à chaleur n’est pas un système très réactif, et que de nombreuses voitures électriques sont donc également équipées d’un système de chauffage par résistance, qui consommera donc beaucoup plus d’énergie au démarrage. Il faut plusieurs minutes pour que le système bascule sur la pompe à chaleur, et entre-temps, la majeure partie du travail aura été effectuée par le système de résistance.
Aussi paradoxal que cela puisse paraître, la pompe à chaleur préfère également une température extérieure tempérée. Si l’hiver est trop rigoureux, son système aura du mal à convertir cet air froid en air chaud. Là encore, les systèmes deviennent de plus en plus sophistiqués, mais on est encore loin d’un système pouvant fonctionner partout et efficacement. La pompe à chaleur sera toujours plus utile pour une utilisation dans un climat assez doux, plutôt qu’en montagne par exemple, où les températures peuvent descendre en dessous de -10 degrés.
Le poids d’une pompe à chaleur et son coût
Enfin, la pompe à chaleur n’est généralement pas disponible directement de série sur une voiture électrique, ou les marques ne la proposent que sur leur niveau de finition le plus haut de gamme. Il faut donc généralement compter 500 voire plus de 1 000 euros de s’équiper de cette solution pour chauffer l’habitacle et préserver la batterie. Pas de quoi rentabiliser les économies sur l’électricité, qui seront relativement faibles par rapport au coût de l’option lors de l’achat du véhicule. Cerise sur le gâteau, une pompe à chaleur ajoute également du poids sur la balance, ce qui aura évidemment un impact sur l’autonomie, de l’ordre de quelques kilomètres.
Conclusion : Qui devrait équiper sa voiture d’une pompe à chaleur ?
Avec tous ces éléments pris en compte, on remarque que la pompe à chaleur n’est pas indispensable pour tous les conducteurs de voitures électriques. Plus surprenant encore, un climat très froid ne doit pas forcément motiver davantage à cocher la case et à s’équiper d’un tel équipement. Au vu du temps de réponse d’une pompe à chaleur, il faudra d’ailleurs l’envisager uniquement pour les longs trajets, sinon elle ne servira à rien.
Longs voyages, petites batteries
À terme, le client type d’une voiture électrique équipée d’une pompe à chaleur sera habitué à réaliser trajets d’une heure, et si possible dans une voiture avec une petite batteriedéjà limitée en terme d’autonomie, comme une citadine ou une berline compacte. Les gros SUV et les grosses berlines équipées de grosses batteries n’auront pas forcément d’utilité pour gagner quelques kilomètres. Une charge un peu plus fréquente sera largement suffisante.
Malgré ses limites, la pompe à chaleur semble gagner le cœur des conducteurs de voitures électriques. On l’a récemment vu avec la sortie du nouveau Peugeot e-3008. Le constructeur français n’avait pas proposé l’option au lancement de son SUV électrique, et a très vite corrigé le tir, y compris sur son e-5008 à sept places.
Des pistes d’amélioration et quelques conseils
Chez Tesla, l’idée de proposer des systèmes de plus en plus efficace est également d’actualité. Sur ses derniers modèles, les pompes à chaleur puisent l’air dans 16 sources différentes. Le but : puiser l’air là où il fait le moins frais, avant de l’envoyer dans le système et ses compresseurs. Pour cela, la marque peut s’appuyer sur l’ordinateur de bord en charge des calculs liés à ses systèmes de conduite semi-autonome. Sinon, les améliorations du secteur passent par l’augmentation de la vitesse de variation du compresseur, et s’inspirent des améliorations apportées aux climatiseurs les plus performants du marché.
Il n’en demeure pas moins que, sans pompe à chaleur, il existe des moyens d’économiser de l’énergie et de protéger la batterie par temps froid. Par exemple, le chauffage de l’habitacle peut être remplacé par des sièges chauffantsqui consomment beaucoup moins d’énergie. Pour la batterie et le risque lié au froid, préconditionnement est également une excellente option. Grâce à elle, les premiers kilomètres d’un voyage se feront avec une batterie déjà prête, et potentiellement complètement chargée si vous aviez laissé votre voiture branchée.
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