La pompe à chaleur est-elle indispensable sur une voiture électrique ?

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, elles ont vu leur développement s’accélérer dans les années 1970, avec l’impact de la crise pétrolière. En 2024, leurs chemins se confondent, alors que les constructeurs de voitures électriques sont de plus en plus nombreux à proposer une pompe à chaleur, sous prétexte d’aider les batteries par temps froid. Leur rôle est néanmoins plus complet, tant elles remplacent aussi les systèmes de chauffage classique très énergivores.

En veillant sur l’autonomie de la batterie et sur le confort à bord, la pompe à chaleur semble indispensable sur une voiture électrique, même si elle demande de rajouter un supplément de plusieurs centaines voire milliers d’euros. Les constructeurs n’hésitent pas à motiver leurs clients avec des promesses. Pourtant, la pompe à chaleur vient aussi avec son lot de paradoxes, ce qui fait d’elle un équipement loin d’être indispensable à tous. À l’instar du développement des batteries pour voitures électriques, les pompes à chaleur connaissent aussi des limites.

Le travail de la pompe à chaleur sur une voiture électrique

Avant de déterminer à qui s’adresse une pompe à chaleur sur une voiture électrique, revenons en détail sur les deux fonctions de celles-ci.

Éviter la perte d’autonomie

La première utilité de la pompe à chaleur concerne la batterie. Par temps froid, la voiture électrique rencontre le même souci que nos téléphones : l’autonomie y est fortement réduite. La faute à la chimie des batteries lithium-ion, où les électrons circulant 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 perpétuel mouvement, qui permettent de conduire les électrons. Par temps froid, ce liquide est plus visqueux, moins conducteur, et avec une tension supérieure.

Cette modification de la chimie entraîne une baisse de l’autonomie. Pour éviter cela, il faut donc garder la batterie à une température plus élevée. Avec un téléphone, la solution est simple : ne pas le laisser exposé à l’air libre, et préférer le garder dans une poche interne, pour qu’il puisse utiliser la chaleur de votre corps. Pour une voiture électrique, éviter le froid est tout bonnement impossible. La pompe à chaleur a donc pour intérêt de venir réchauffer la batterie et l’isoler du froid ambiant. La pompe à chaleur n’augmente donc pas l’autonomie, mais combat l’incidence du froid sur la perte précoce de celle-ci.

Chauffer l’habitacle

Il serait réducteur de dire que la protection de la batterie du froid est le seul rôle de la pompe à chaleur sur une voiture électrique. En complément, elle s’occupe aussi du chauffage dans l’habitacle, pour les occupants. Comparée 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, seuls 20 % de l’énergie créée par la combustion du moteur par dans les roues. Le reste est de la chaleur. Sur une voiture électrique, ce ratio est bien moindre, avec 75 % de l’énergie des batteries utilisée pour la motricité. La chaleur est donc bien moindre.

Par conséquent, la voiture électrique doit chauffer son habitacle seulement à l’aide d’un système indépendant. Les constructeurs ont globalement deux solutions. La première consiste en un système de chauffage par le biais d’une résistance, comme sur un chauffage mural ou un sèche-cheveux. En parallèle, il est aussi possible de s’équiper d’une pompe à chaleur, qui fonctionne quant à elle sur le même principe qu’un climatiseur – avec du gaz que l’on vient compresser – 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 qu’il s’agit du système le plus efficient. Les économies en électricité sont importantes. On passe d’un système par résistance qui consomme entre 3 et 4 kWh à un système qui se stabilise autour d’un seul kilowattheure. Sur la longue durée, la batterie est donc moins sollicitée pour réchauffer l’habitacle. Choisir de s’équiper d’une pompe à chaleur est donc aussi lié à l’envie de faire des économies d’électricité dans l’utilisation du chauffage en voiture.

Les limites de la pompe à chaleur

Peu réactive et peu efficace par temps (très) froid

Deux grandes limites pèsent pourtant sur la pompe à chaleur. Le premier concerne son efficacité. Même si les systèmes se perfectionnent, il faut savoir qu’une pompe à chaleur n’est pas un système très réactif, et que de nombreuses voitures électriques s’équipent donc aussi d’un système de chauffage par résistance, qui fera donc consommer beaucoup plus d’énergie au démarrage. Il faut compter de longues minutes avant que le système passe sur la pompe à chaleur, et entre temps, le plus gros du travail aura été effectué par le système par résistance.

Aussi paradoxal que cela puisse l’être, la pompe à chaleur préfère aussi une température extérieure… tempérée. Si l’hiver est trop rude, son système aura du mal pour convertir cet air froid en air chaud. Encore une fois, les systèmes sont de plus en plus perfectionnés, mais nous sommes encore loin d’un système qui arrive à fonctionner partout et de façon efficace. La pompe à chaleur sera toujours plus utile pour un usage dans un climat assez doux, plutôt qu’ en montagne par exemple, où les températures peuvent descendre sous les -10 degrés.

Le poids d’une pompe à chaleur et son coût

Enfin, une pompe à chaleur n’est généralement pas disponible directement de série sur une voiture électrique, ou alors les marques les proposent uniquement sur leur niveau de finition le plus haut de gamme. Par conséquent, il faut généralement compter 500 voire plus de 1 000 euros pour s’équiper de cette solution pour chauffer l’habitacle et préserver la batterie. Pas de quoi rentabiliser les économies en électricité, qui seront relativement faibles face au coût de l’option à l’achat du véhicule. Cerise sur le gâteau, une pompe à chaleur rajoute aussi du poids sur la balance, ce qui aura évidemment une incidence sur l’autonomie, de l’ordre de quelques kilomètres.

Bilan : qui doit 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 automobilistes en voiture électrique. Plus surprenant encore, un climat très froid ne doit pas forcément plus motiver à cocher la case et s’équiper d’un tel équipement. En vue du temps de réactivité d’une pompe à chaleur, il faudra aussi l’envisager uniquement pour de longs trajets, sans quoi elle ne sera d’aucune utilité.

Des trajets longs, des petites batteries

Au final, le client type d’une voiture électrique équipée d’une pompe à chaleur aura l’habitude de réaliser des trajets d’une heure, et si possible dans une voiture avec une petite batterie, déjà limitée en matière d’autonomie, comme une citadine ou une berline compacte. Les gros SUV et les grosses berlines équipées de batteries imposantes n’auront pas forcément d’utilité à aller sauver quelques kilomètres. Un passage légèrement plus fréquent à la charge sera amplement suffisant.

Malgré ses limites, la pompe à chaleur semble gagner le cœur des électromobilistes. Nous l’avons récemment vu avec la sortie de la nouvelle Peugeot e-3008. Le constructeur français n’avait pas proposé l’option au lancement de son SUV électrique, et avait très rapidement corrigé le tir, y compris sur son e-5008 de sept places.

Des pistes d’amélioration et quelques conseils

Chez Tesla, l’idée de proposer des systèmes de plus en plus performants est aussi d’actualité. Sur ses derniers modèles, les pompes à chaleur viennent puiser l’air de 16 sources différentes. L’objectif : puiser l’air là où il est le moins frais possible, avant de l’envoyer dans le système et ses compresseurs. Pour cela, la marque peut compter sur l’ordinateur de bord en charge des calculs liés à ses systèmes de conduite semi-autonome. Sinon, les améliorations de l’industrie passent par l’augmentation de la vitesse de variation du compresseur, et s’inspirent des améliorations des climatiseurs les plus performants du marché.

Il en reste que sans pompe à chaleur, il existe des moyens pour faire des économies d’énergie et protéger la batterie par temps froid. Par exemple, le chauffage de l’habitacle peut être remplacé par les sièges chauffants, qui dépensent bien moins d’énergie. Pour la batterie et le risque lié au froid, le préconditionnement est aussi une excellente option. Grâce à lui, les premiers kilomètres d’un trajet se feront avec une batterie déjà prête, et potentiellement chargée au maximum si vous aviez laissé votre voiture branchée.

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