Pompe à chaleur en voiture électrique : quand le surcoût est amorti

Un chauffage électrique à résistance transforme l'électricité en chaleur, et ce intégralement : un kilowattheure d'électricité donne un kilowattheure de chaleur. On ne peut pas faire mieux, car il ne peut pas se créer plus de chaleur que l'énergie utilisée. Ce chauffage est bon marché, léger, sans entretien et chaud immédiatement — et dans une voiture électrique, il coûte directement de l'autonomie.

Une pompe à chaleur ne produit pas de chaleur, elle la déplace. Un fluide frigorigène s'évapore à basse température et absorbe ce faisant de la chaleur de l'environnement ; un compresseur comprime la vapeur, ce qui fait monter sa température ; dans le condenseur, elle cède cette chaleur à l'habitacle. Le compresseur consomme de l'électricité, mais la quantité de chaleur transportée est supérieure à l'énergie électrique dépensée.

Le rapport entre la chaleur fournie et l'électricité consommée s'appelle le coefficient de performance. Par températures douces, il se situe nettement au-dessus de deux, autrement dit : la même chaleur pour moins de la moitié de l'électricité. Techniquement, c'est la même machine que la climatisation, avec simplement un sens de circulation inversé — c'est pourquoi la complexité de construction reste limitée, et le surcoût bien réel malgré tout.

La conception la plus simple puise la chaleur dans l'air extérieur. Même à zéro degré, l'air contient de l'énergie qui peut être transférée à un fluide frigorigène encore plus froid ; c'est le même processus que pour une pompe à chaleur domestique. L'évaporateur se trouve à l'avant du véhicule, là où l'air circule.

Les systèmes plus élaborés récupèrent en plus la chaleur perdue de leurs propres composants : l'électronique de puissance, le moteur électrique et la batterie chauffent en fonctionnement, et cette chaleur est déjà présente dans le circuit de refroidissement. Un système capable de combiner plusieurs sources est plus efficace, car il choisit la source la plus chaude disponible — et il peut, à l'inverse, chauffer la batterie en hiver quand elle est trop froide.

La qualité d'une installation dépend donc moins de la question « pompe à chaleur ou pas » que du nombre de sources qu'elle peut exploiter. C'est rarement indiqué dans la brochure, mais on le trouve dans les essais et les articles spécialisés consacrés au modèle concerné.

Le coefficient de performance d'une pompe à chaleur dépend de l'écart de température — la différence entre la température de la source et celle de la cible. Plus cet écart est grand, plus le compresseur doit travailler et plus le gain diminue. Par cinq degrés dehors et une température intérieure agréable, l'écart est faible et le coefficient élevé ; à moins quinze degrés, il est grand et l'avantage nettement plus faible.

S'y ajoute un second effet : le givrage. Si l'évaporateur est refroidi en dessous du point de congélation, l'humidité de l'air s'y dépose sous forme de givre et gêne le transfert de chaleur. Le système doit alors dégivrer, ce qui lui demande de l'énergie, ou il change brièvement de mode. C'est donc précisément pendant les heures où l'on en aurait le plus besoin qu'il fonctionne par intermittence.

C'est pourquoi pratiquement tout véhicule équipé d'une pompe à chaleur dispose aussi d'un chauffage électrique d'appoint. Par grand froid, celui-ci prend le relais, et le véhicule consomme alors autant qu'un modèle sans pompe à chaleur. Qui voit dans ce système une assurance contre l'hiver sera déçu ; qui le voit comme un moyen d'économiser pendant les nombreuses journées d'hiver douces obtiendra exactement cela.

Comme la puissance de chauffage est à peu près constante et que la puissance de traction augmente avec la vitesse, toute économie de chauffage pèse le plus, en pourcentage, là où l'on roule lentement. En ville et sur de courts trajets, le chauffage peut représenter une part considérable de la consommation totale ; sur autoroute, c'est un poste secondaire.

Le second facteur est la durée du trajet. Réchauffer un habitacle refroidi demande beaucoup de puissance ; maintenir ensuite la température, peu. Sur un trajet de dix minutes, le besoin de chauffage se compose presque entièrement de la montée en température — et c'est justement là que la pompe à chaleur aide le plus, parce qu'elle couvre ce pic de besoin à moindre coût.

On en déduit le profil pour lequel le surcoût a le plus de chances d'être rentable : beaucoup de trajets courts, surtout en agglomération, dans un climat comptant de nombreux jours entre zéro et dix degrés. Cela décrit une grande partie de l'hiver en Europe centrale — et le quotidien de la plupart des personnes qui font la navette pour le travail.

Aucun montant ne figure ici, car les prix de l'électricité varient selon le pays, le fournisseur et le tarif. Le calcul peut tout de même se faire, en quatre étapes et avec vos propres chiffres.

Ce calcul est volontairement approximatif. Il ne cherche pas à donner un montant exact, mais à répondre à la question de savoir si le résultat est du même ordre de grandeur que le surcoût ou plusieurs fois inférieur — et cela se décide le plus souvent dès la première étape.

Sur de nombreux modèles, la pompe à chaleur était une option payante, sur certains elle faisait partie d'un niveau de finition, sur quelques-uns elle était de série. Elle figure rarement dans l'annonce. Trois moyens permettent d'obtenir la réponse : la liste d'équipement complète du propriétaire précédent, les documents du véhicule avec les codes d'option, ou une recherche par numéro de châssis (VIN) auprès d'un garage agréé de la marque. La troisième est la plus fiable et prend quelques minutes.

Certains véhicules affichent son état de fonctionnement sur l'écran de flux d'énergie ; cela aide lors d'un essai par une journée froide, mais ce n'est pas une preuve. Ce qui n'aide pas, c'est un coup d'œil sous le capot : extérieurement, les composants se distinguent à peine de ceux de la climatisation.

Une pompe à chaleur ne peut pratiquement pas être installée après coup. Elle intervient sur le circuit frigorifique, le circuit de refroidissement et la gestion électronique ; l'effort est sans commune mesure avec le bénéfice. Qui en veut une achète un véhicule qui en est équipé.

Elle n'agrandit pas la batterie. La perte d'autonomie due aux cellules froides demeure, tout comme la résistance à l'avancement plus élevée avec un air plus dense et des pneus hiver. Des trois pertes hivernales, elle en atténue exactement une — mais c'est la plus importante en ville.

Elle ne remplace pas non plus le préchauffage sur le câble. Qui chauffe avant le départ pendant que le véhicule est branché à la wallbox retire complètement ce pic de besoin à la batterie ; peu importe que la chaleur vienne d'une pompe à chaleur ou d'une résistance. Les deux ensemble donnent le meilleur résultat : préchauffer sur le réseau, maintenir la température en route avec la pompe à chaleur.

Dans un climat doux avec peu de jours de gel, pour un véhicule qui dort dans un garage et avec des trajets surtout longs, le surcoût n'est pas amorti sur la durée de détention. Il en va de même pour un véhicule qui est de toute façon branché aux deux bouts du trajet et part préchauffé.

Il existe pourtant une seconde raison de la prendre quand même, et elle ne figure dans aucun calcul de consommation : à la revente, c'est un équipement dont les acheteurs s'enquièrent. Deux véhicules par ailleurs identiques se distinguent à peine dans l'annonce, mais bien dans la négociation — et cette différence peut récupérer une partie du surcoût initial.