Note sur les véhicules électriques - 2022

Dernière mise à jour : 18 oct. 2022

Introduction
Circularité
Émissions

Actuellement, il existe 3 grands types de véhicules électriques (VE) : 100% électrique, hybrides rechargeables et à piles combustibles à hydrogène. Le dernier étant peu répandu, nous n'y intéresseront pas, ainsi qu'aux véhicules utilitaires, mais uniquement aux véhicules électriques de mobilité personelle.

D'un point de vue technique, un véhicule 100% électrique ne possède qu'une seule vitesse sans embrayage (donc, pas de boîte de vitesse). Les batteries se trouvent en général sous le plancher et c'est grâce à leurs poids qu’un VE a une tenue de route quasiment incomparable. Il n'y a pas de niveau d'huile, d'alternateur ou de courroie de distribution. Pour faire le plein, une prise domestique standard améliorée suffit ou via l’utilisation d’une borne de recharge. Donc plus d’odeur ou de traces d’essences après un plein. Il y a actuellement deux Systèmes "standards" : le combo CCS européen et le CHAdeMO japonais. Le CCS est le plus répandu en Europe.

D’un point de vue stricte, du rendement énergétique, les VE sont nettement plus performants, entre l’alimentation et l’énergie délivrée pendant son utilisation, tout particulièrement si l’on possède une source d’énergie personnelle. Le temps de recharge varie selon la borne de recharge et la capacité de la batterie. Branché sur une prise domestique une charge complète peut durer 24 heures. Une prise classique offre une charge de 2,3kwh (+/- 10 A). Si on prend le modèle Zoé de chez Renault (celle que j’utilise), avec les caractéristiques les plus récentes, soit 50 kWh, le temps de chargement complet durera plus de 24 heures. Mais comme la batterie se trouve rarement en dessous des 20 %, le temps de charge approchera les 14 heures pour arriver à 80 %, et plus de 21 heures pour 100 %. En général le constructeur fourni une prise Green up qui fait passer la capacité de charge à 3,2 kWh (+/- 14 A), ce qui réduit le temps de charge d’approximativement 30 % et une meilleure stabilité au réseau. Il est aussi possible d’installer une borne de recharge de 7 kW (+/- 32 A), pour des prix tournants aux alentours des 1.000 euros, ce qui réduira le temps de charge par 3. (Automobile propre)

Circularité

Fabrication :

20 % des émissions totales de GES pour les véhicules à moteur à combustion interne et jusqu'à 47 % pour les VE à batterie sont générées pendant la phase de production.(Steel.org 2019). En outre, la fabrication d'un véhicule génère environ 110 kilogs de déchets.(Scientific American 2017) La fabrication intelligente et les technologies telles que l'IdO industriel (internet des objets), l'analyse des données et la robotique peuvent rendre la production plus efficace, ce qui permet d'alléger les opérations tout en réduisant les taux de rappel de pièces défectueuses. Selon l'Association des constructeurs européens d'automobiles (ACEA) en 2020, les émissions de CO2 liées à la fabrication de véhicules en Europe ont diminué de plus de 33% depuis 2005 grâce à une gestion intelligente plus efficace.

Gaspillage de capacité :

Les automobiles ont un faible taux d'utilisation - généralement de 5 à 10 % - ce qui laisse constamment 7 000 milliards d’euros de voitures personnelles a l’arrêt. (Fortune 2016) La "phase d'utilisation" a également une forte empreinte déchets qui comprend, les émissions de gaz à effet de serre (le transport routier représente 17 % des émissions mondiales), les micro plastiques provenant des pneus, les particules de métaux précieux émises par les convertisseurs catalytiques, la valeur intrinsèque gaspillée, et qui n'est pas récupérée, des différentes pièces et consommables (tels que les filtres, les fluides et les balais d'essuie-glace) remplacés pendant la durée de vie du véhicule. En Europe, les voitures privées ont un âge moyen estimé à 9,7 ans et 12 millions de véhicules sont retirés de la circulation chaque année.(t2ge 2019) Cela équivaut à des millions de tonnes de déchets potentiellement précieux provenant des véhicules en fin d'utilisation.(ec europa 2020)

Partage :

Le cabinet Wyman Oliver et l’université de Berkeley estiment que le marché du car rental, carsharing et autres services attenants aux VE, augmentera de 40 % d’ici 2030, en passant de 260 mds en 2020, à 660 mds en 2030. Cela signifie que 11 % des ventes de voitures migreront vers l'économie du partage, en tant que nouveau modèle de consommation, ce qui devrait pousser les constructeurs automobiles à changer leurs modèles commerciaux pour rester compétitifs.

Marchés secondaires

Actuellement, les pièces remanufacturées sont vendues à 50-70 % de leur prix d'origine, avec des économies environnementales considérables (jusqu'à 80 % d'énergie en moins, 88 % d'eau en moins, 92 % de produits chimiques en moins et 70 % de déchets en moins).(Esteva 2021)

Aides :

Des projections à court terme concernant des systèmes complexes qui peuvent être fortement influencés par un certain nombre de décisions arbitraires telles que des subventions gouvernementales inattendues, de nouvelles lois ou des revirements politiques soudains - restent très incertaines, et même les perspectives à court terme donnent lieu à un large éventail de résultats et de possibilités. Les difficultés techniques accompagnant l'introduction de l'électromobilité personnelle n'ont pas été insurmontables, mais le secteur a mûri lentement, tandis que les moteurs à combustion ont continué d'améliorer leur efficacité, ce qui leurs permet de garder un coût initial plus faible, encore pendant plusieurs années. Si certains pays ont encouragé l’achat d’une voitures électriques en offrant des subventions ou en imposant moins, d'autres n'ont offert qu'une aide mineure, voire aucune aide.

État du parc

En 2021, près de 10 % des ventes mondiales de voitures étaient électriques, soit quatre fois la part de marché de 2019. Les ventes de véhicules électriques ont carrément doublées par rapport à l'année précédente, pour atteindre un nouveau record de 6,6 millions d’unités. Alors qu’en 2012, le total des ventes annuelle mondial etait de 120 000 VE, en 2021 cela représente les ventes hebdomadaires. Cela porte le nombre total de voitures électriques sur les routes du monde à environ 16,5 millions, soit le triple du montant de 2018. En 2022 les ventes mondiales de voitures électriques continuent de grimper, avec 2 millions de ventes au premier trimestre, soit une hausse de 75% par rapport à la même période l’année d’avant.

Le scénario d'engagements annoncés (APS) de l'AIE, qui est basé sur les engagements et les annonces politiques existants axés sur le climat, suppose que les véhicules électriques représentent plus de 30 % des véhicules vendus dans le monde en 2030, tous modes confondus (à l'exception des véhicules à deux et trois roues). Bien qu'impressionnant, cela reste bien en deçà de la part de 60 % nécessaire d'ici 2030 pour s'aligner sur une trajectoire qui atteindrait zéro émission nette de CO2 d'ici 2050. (AIE 2022)

Véhicule électrique, thermique ou les deux ?

Nous voyons régulièrement des "analyses" affirmant que les véhicules électriques seraient néfastes pour l'environnement. En particulier, il est courant d'affirmer que les véhicules électriques sont pires que les autres véhicules parce qu'ils seraient responsablent de plus d'émissions de gaz à effet de serre par kilomètre que les véhicules conventionnels. Nous allons examiner cette affirmation, en utilisant des chiffres facilement disponibles, ainsi que des formules faciles à comprendre. Bien que l'analyse soit une moyenne spécifique à l’Europe, les formules que nous utilisons peuvent être adaptées à n'importe quel autre pays du monde, ou pour n’importe quel véhicule, pour autant que vous disposiez des données correspondantes.

Émissions d'échappement

Les véhicules à essence, ont des émissions de CO2 qui sont libérées par la combustion du carburant dans le moteur et évacués par le tuyau d'échappement. Les véhicules électriques n'en ont pas. Mais pour une comparaison équitable, nous devons remonter à la source de l'énergie utilisée pour recharger un véhicule électrique et tenir compte des émissions émise par la centrale électrique. Nous appellerons ces émissions de cheminée correspondantes les émissions "d'échappement" d'une voiture électrique et les comparerons aux émissions d'échappement réelles d'une voiture conventionnelle. Comment cela se compare-t-il au véhicule moyen sur la route ?

Étant donné que la combustion d’essence émet 2392 g de CO2 par litre d'essence et que la voiture européenne moyenne consomme plus ou moins 6l/100km (16,7 km/l).

(2392/1)×(1/16,7) = 143,2

Selon l'EIA, les émissions moyennes de CO2 par kWh d'électricité produite en Europe étaient de 265 g en 2021. Sur la base d'une efficacité de 6,76km/kWh, cela signifie que la Tesla Model 3 est responsable d'une moyenne de 34 g de CO2 par kilomètre parcouru en Europe.

(265/1kwh)×(1kwh/4,76) = 34,15 g/km

On constate qu’une voiture thermique émet 143 g de CO2 par kilomètre, soit 4 fois plus qu'une Model 3 chargée avec l'électricité européenne moyenne. Par conséquent, la Model 3 moyenne en Europe est bien meilleure que la voiture à essence moyenne.

En utilisant la même formule que précédemment, nous constatons que la Ioniq Blue émet 98,03 g de CO2 par kilomètre, soit 288 % de plus que la Model 3. La Ioniq Blue de Hyundai consomme 4,1 l / 100km (24,4km/l)

(2392/1)×(1/24,4) = 98,03

Cultures 2022 — Émissions de CO2 par type de véhicules : électriques, hybrides, conventionnels

Émissions liées au cycle de vie

Les émissions "d'échappement" ne sont évidemment pas les seules émissions associées à un véhicule. Si l'énergie nécessaire à la fabrication de la plupart des composants d'une voiture électrique et d'une voiture à moteur à combustion interne est relativement comparable (et donc négligeable), la batterie d'une voiture électrique nécessite une quantité d'énergie beaucoup plus importante pour être produite.

Une estimation approximative des émissions produites lors de la fabrication d'un kWh de batterie de véhicule électrique (obtenue en faisant la moyenne des résultats de différentes analyses) est d'environ 150 kg de CO2 par kWh de batterie. Pour une Tesla modèle 3 avec une batterie de 54 kWh, cela représente 8 100 kg de CO2. En divisant ce chiffre par la limite inférieure de la durée de vie utile de la batterie annoncée par Tesla (500 000 km), on obtient 16,2 g de CO2 par kilomètre. Si on ajoute ce chiffre aux 34,15 g/km d'émissions d'échappement, on obtient 50,17 g de CO2 par kilomètre, ce qui est quasiment moitié moins que les émissions de la Ioniq Blue.

Émissions futures

Quoi que nous fassions, étant donné qu'elle fonctionne toujours à l'essence, la Ioniq Blue aura toujours des émissions d'échappement d'environ 98 g de CO2 par kilomètre en Europe. Il n'y a rien que nous puissions faire pour réduire ces émissions, à l'exception peut-être de quelques améliorations marginales de l'efficacité des futurs modèles.

Pour la Model 3, en revanche, nous pouvons faire beaucoup pour réduire davantage les émissions. Du côté des consommateurs, nous pouvons recharger notre voiture électrique à l'aide de l'énergie solaire, qui, dans de nombreux endroits, est déjà moins chère que l'achat d'électricité sur le réseau. Si nous ne tenons pas compte de l'énergie nécessaire à la fabrication des panneaux solaires, les 16 g de CO2 par kilomètre résultant de la recharge de la voiture deviennent nuls. Si nous incluons les émissions du cycle de vie d'environ 25 g de CO2 par kWh produites par les panneaux solaires résidentiels (estimationsrécentes2021), nos émissions "d'échappement" ne sont encore que de 9 g de CO2 par kilomètre, soit moins d'un dixième des émissions d'échappement de la Ioniq Blue.

C'est là que réside la véritable promesse des véhicules électriques. Alors que les véhicules à moteur à combustion interne sont condamnés à avoir les mêmes émissions d'échappement pendant toute la durée de vie du véhicule, les émissions d'échappement d'un véhicule électrique diminueront progressivement au fil du temps, à mesure que le réseau deviendra moins intensif en carbone, et elles peuvent également être réduites d'environ 90 % à tout moment, simplement en les rechargeant avec de l'énergie renouvelable. De cette façon, les véhicules électriques sont le seul type de véhicules qui ont le potentiel de devenir progressivement plus écologiques au fil du temps.

En ce qui concerne la fabrication, nous pouvons également utiliser des énergies renouvelables pour produire les batteries, comme Tesla a déjà commencé à le faire. Même si certaines des émissions associées à la production des batteries subsisteront dans un avenir prévisible (elles ne résultent pas toutes de la consommation d'électricité à l'usine, qui peut facilement être remplacée par de l'énergie solaire), nous pouvons également réduire considérablement les émissions liées au cycle de vie de la production des batteries.

Et tandis que les véhicules conventionnels ou hybrides auront toujours les mêmes émissions, les véhicules électriques deviendront plus propres au fur et à mesure que le réseau électrique continuera à se décarboniser, et les émissions pourront être réduites encore davantage lorsque les voitures seront rechargées (et les batteries fabriquées) avec des énergies renouvelables.

Par conséquent, si notre objectif est d'accroître l'efficacité énergétique tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre, les véhicules électriques à batterie sont la voie à suivre.

Notes