première diffusion décembre 2009 - dernière mise à jour juillet 2013

  • Résumé

La voiture électrique est le véritable Phoenix de l'automobile. Parfaitement concurrentielle à la fin du XIXème siècle, elle a été rapidement supplantée par les modèles à essence moins chers et plus autonomes, pourtant plus sales. Après plusieurs échecs à la fin du XXème siècle, elle semble prête à renaître sous la pression de la pollution des centre-villes et du contexte climatique, mais elle fait face à un fort vent de scepticisme sur ce deuxième point : conduit-elle véritablement à moins d'émissions de gaz à effet de serre ? L'analyse prévisionnelle et estimative de son Bilan Carbone® permet d'estimer son potentiel, qui sera atteint au prix d'une conception au cahier des charges draconien, fabrication de la batterie et source de production d'électricité incluses. En négligeant ces paramètres, une voiture électrique peut en effet se révéler bien pire que les modèles thermiques actuels...

 

Extrait du journal de France Culture du 03 décembre 2009 : "Copenhague et la nécessaire réduction des émissions de CO2 : comment la voiture électrique et les projets des constructeurs peuvent-ils peser dans la lutte contre les pollutions ?" : télécharger le fichier audio

Cette synthèse est plus largement détaillée dans le cadre d'une conférence animée par Laurent Castaignède, comme celle qui s'est tenue à Paris le mardi 29 janvier 2013 pour l'association Centrale-Energies (diapositives principales et extraits de la vidéo en ligne sur www.centrale-energie.fr)

 

Les hypothèses retenues relèvent d'une estimation permettant de construire des comparaisons en ordre de grandeur. Tous les calculs sont linéaires : une correction par le lecteur des données d'entrée conduit à un écart proportionnel du résultat.

 

  • Caractéristiques retenues dans les calculs

Les principales hypothèses de la voiture électrique type, que nous considérons être un véhicule à usage essentiellement citadin (quelques dizaines de km/jour) sont les suivantes :
   - masse à vide de l'ordre de 1 tonne, et batterie de technologie Lithium-ion de l'ordre de 200 kg supplémentaires,
   - consommation de 0,25 kW.h / km, compris chauffage de l'habitacle en hiver et refroidissement en été,
   - utilisation de 10 000 km / an pendant 15 ans soit 150 000 km.

 

  • Bilan Carbone® d'un véhicule électrique citadin

Comparativement au Bilan Carbone® d'un véhicule thermique moyen, et malgré son poids contenu, les émissions du véhicule électrique avant utilisation sont significativement supérieures : en effet la batterie Lithium-ion a un impact carbone de fabrication qui est a elle seule de l'ordre de grandeur de la moitié du reste du véhicule, car elle contient notamment de nombreux composants très gourmands en énergie.

Les conditions amont de production de l'électricité permettant sa recharge régulière est aussi un sujet particulièrement discriminant.

En comparaison du véhicule thermique citadin courant, nous proposons ci-après quatre cas, selon que la commercialisation du véhicule soit associée ou nom à la mise en oeuvre en parallèle de moyens supplémentaires de production d'électricité qui lui seront dédiés.

  1. Citadine thermique actuelle (moyenne essence / diesel)
  2. Electricité nucléaire : hypothèse de calcul ou il est décidé, en parallèle de la mise en circulation de plusieurs centaines de milliers de véhicules électriques, de construire une tranche nucléaire supplémentaire permettant d'en satisfaire les recharges régulières.
  3. Electrique nuit France : Recharge systématique de nuit sur le réseau français, c'est à dire utilisant les dispositifs de production alors disponibles pour un supplément de demande. En effet, l'alternative d'achat étant un véhicule thermique qui ne sera jamais branché sur le réseau, l'électricité qui rechargera la voiture électrique doit être considérée comme correspondant à un surplus de demande, autrement appelée "électricité marginale" (détails sur la page électricité). Pour essayer de diminuer le risque de sollicitation des centrales thermiques très émissives, il est convenu de n'autoriser les recharges qu'au milieu de la nuit, à un moment ou la demande journalière est la plus basse.
  4. Electrique au charbon : recharge exclusive par de l'électricité marginale produite à partir de centrales thermiques au charbon, cas qui peut facilement se rencontrer dans les pays majoritairement dotés de ce moyen dans leur mix énergétique.
  5. Electrique avec installation photovoltaïque : le dimensionnement de l'installation a ici été fait sur l'hiver, période de plus faible ensoleillement relatif (sous nos latitudes), et de plus grande consommation (supplément pour chauffer l'habitacle). L'excès d'électricité produite les autres saisons, injectée sur le réseau, entraîne un évitement d'activation de moyen qui a été évalué et intégré au total. Les impacts de la fabrication et de la mise en oeuvre de l'installation ont été comptabilisé en supplément d'infrastructure.
  6. Electrique sur réservoir à hydrogène, ce dernier étant produit au pieds d'installations éoliennes.
  7. Citadine thermique utilisant du carburant liquide conventionnel, optimisée avec toutes les dernières technologies existantes disponibles, même si le coût de certaines les réserve aujourd'hui à des véhicules de gamme et de coût supérieurs.

NB : les carrés noirs sur les diagrammes correspondent aux valeurs homologuées, obtenues par mesure du seul gaz CO2 émis à l'échappement lors de l'essai d'homologation sur cycle normalisé, donc sans prise en compte d'autres gaz à effet de serre, en conduite très souple, à une température extérieure de 20°C, sans amortissement ni entretien du réseau routier, ni de la fabrication du véhicule ou des fuites de la climatisation. Les véhicules électriques étant dépourvus de ligne d'échappement, et l'essai ne prévoyant pas d'intégrer l'impact de la manière dont sera compensée la décharge de la batterie en fin d'essai, leur résultat homologué est alors simplement "zéro gCO2 / km".  

A l'image de certains bâtiments neufs qui cherchent à produire eux-mêmes une partie de l'électricité dont ils ont besoin (voir le dossier technique logement), on constate que le couplage de la commercialisation de voitures électriques avec la mise en oeuvre de moyens supplémentaires de production d'électricité est un sujet majeur de leur performance.

Ces derniers doivent être dimensionnés, et les recharges pilotées, pour permettre d'alimenter l'ensemble du parc en circulation en cohérence avec la disponibilité du moyen. Question subsidiaire : quels sont dans chacun des cas présentés les véritables carburants fossiles de la voiture électrique ?

Dans le cas des solutions les plus performantes, il est étonnant de constater que le poste utilisation est alors mineur par rapport au poste de fabrication du véhicule, ce qui est l'exact inverse de la situation actuelle.

Par ailleurs, la mise en oeuvre du potentiel d'amélioration des véhicules citadins actuels permettrait de les positionner au global proche des meilleures solutions électriques.

 

  • Synthèse et perspective

Le Bilan Carbone® de la voiture électrique n'est pas a priori nécessairement meilleur, ni nécessairement pire, que celui du véhicule thermique (essence ou diesel) qui lui est concurrent, cela dépend en premier lieu des moyens de fabrication de l'électricité supplémentaire qui la rechargera effectivement.

Une réduction globale de l'ordre de 40 % par rapport à aux véhicules thermiques citadins actuels peut être envisagée au prix d'une limitation particulière des émissions de fabrication de la voiture, de sa batterie, et de la mise en place de moyen de production d'électricité supplémentaire à bas carbone en parallèle de la mise en circulation. Sans contrainte de fabrication ni appui de production spécifique d'électricité évitant le recours par défaut au charbon, il existe aujourd'hui de très nombreuses situations où l'électrification du parc des véhicules conduit à une augmentation globales des émissions de gaz à effet de serre.

Alors que dans le cas des véhicules thermiques (essence ou diesel), c'est l'utilisation du carburant qui est le facteur déterminant des émissions et l'objet de taxes et autres incitations, ce sera le poste fabrication dans le cas d'une voiture électrique très performante.

Enfin, les voitures électriques citadines performantes seront-elles suivies massivement par une nouvelle génération de voitures thermiques véritablement économes, c'est à dire conçues sur la base d'un cahier des charges dynamique modeste, disposant des dernières technologies, qui leur permettraient d'afficher une masse, des performances et un Bilan Carbone® du même ordre, à l'image de la dernière hypothèse du diagramme ?

 

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