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Documentation > Energie > Deplacements > La voiture électrique est-elle LA solution aux problèmes de pollution automobile ? (septembre 2000)
Le véhicule électrique est-il la panacée ?
septembre
2000 - révisé novembre 2009
site de l'auteur : www.manicore.com - contacter
l'auteur : jean-marc@manicore.com
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Sainte voiture électrique ! Il n'est désormais plus un discours public qui fasse l'économie d'un petit couplet sur cette merveille du 21è siècle qui va nous tirer du pétrin carbonique, aussi sûr que 2 et 2 font 4. Véhicule "propre" ici, véhicule "du futur" là, tout responsable politique qui se targue d'écologie fait nécessairement les yeux doux à cette Chimène des temps modernes. Alors, l'électron démocratique va nous sauver la vie, ou que nenni ?
Comme d'habitude, la réalité est
plus complexe que ce qu'une conclusion simple autoriserait... Quels sont les avantages qui sont couramment associés à la voiture électrique ?
pas de bruit de moteur
pas de pollution locale
et tant que nous y sommes, pas de pollution du tout, puisque le terme de "véhicule propre" est souvent employé pour désigner ce genre de véhicule.
Il y a du vrai dans tout cela, mais aussi, hélas, beaucoup de choses inexactes.
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Pas de bruit ?
Pour commencer, l'absence de bruit de moteur est parfaitement réel, mais :
le bruit des véhicules est pour l'essentiel du bruit de
roulement dès que l'on dépasse 50 à 60 km/h,
le bruit du moteur devenant alors secondaire,
utiliser un véhicule électrique uniquement à petite vitesse suppose que l'on ne s'en serve qu'en ville,
là où présisément les voitures nombreuses
- électriques ou pas - engendrent d'autres problèmes,
comme par exemple la congestion, la nécessité de
disposer d'espaces importants pour la voirie (ce qui pénalise les transports en commun et "fait peur" aux vélos, même si la voiture est électrique !) et les parkings,
etc, qui ne ne seraient pas résolus avec la voiture électrique.
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Pas de pollution locale ?
L'absence de pollution locale, ensuite, est réelle au lieu d'utilisation de la voiture. Mais cette voiture, il a fallu la fabriquer ! Et sa fabrication a engendré des pollutions locales "ailleurs", exactement comme la fabrication d'une voiture "normale" engendre des pollutions locales multiples, mais "ailleurs", et donc nous pensons naïvement que ces pollutions n'existent pas :
Comme pour une voiture ordinaire, il faut extraire de la croûte terrestre du minerai de fer, de cuivre, de manganèse, de nickel, et d'autres métaux divers, et tout cela engendre des pollutions locales, parfois très importantes,
Comme pour une voiture ordinaire, il faut désormais fabriquer des composants électroniques, avec des procédés qui engendrent aussi de la pollution locale,
Comme pour une voiture ordinaire, il faut produire du plastique, donc extraire du pétrole, et cela peut avoir des conséquences locales parfaitement significatives,
Il faut fabriquer la batterie, ce qui suppose souvent de manipuler des substances chimiques ou des oxydes métalliques qui ne sont pas spécialement désirables pour garder un organisme en bonne santé (Metalleurop, qui a occasionné une importante pollution du sol au lieu d'implantation de l'usine, produisait du plomb pour batteries ; la fabrication de batteries Li-ion en grande série engendrerait tout autant des problèmes de pollution locale),
Et enfin, comme pour une voiture ordinaire, il faut "éliminer" (sans nécessairement avoir bu Contrex) le véhicule dit "en fin de vie" (ce qui inclut sa batterie).
Incidemment (enfin façon de parler), la fabrication d'un véhicule électrique a aussi engendré de la pollution globale :
Comme pour une voiture ordinaire, il a fallu consommer des combustibles fossiles pour produire les matériaux de base (charbon pour l'acier, pétrole pour les plastiques, gaz pour le verre, un peu de tout pour la peinture...) et utiliser de l'électricité (produite aux 2/3 avec des combustibles fossiles dans le monde) - et parfois de la chaleur - pour assembler les composants de la future voiture,
Comme pour une voiture ordinaire, il a fallu assembler les morceaux, avec donc du transport intermédiaire qui pour le moment est fait avec des camions !
Si nous considérons que les émissions pour fabriquer une voiture électrique sont du même ordre de grandeur que pour une voiture à pétrole, soit 1,5 tonne équivalent carbone (5,4 tonnes équivalent CO2) par tonne de voiture produite, et qu'un véhicule fera en moyenne 200.000 km au cours de sa vie, alors chaque km parcouru en véhicule électrique engendre de l'ordre de 40 grammes "incompressibles" de CO2. Dès à présent, nous ne sommes donc plus totalement propres !
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Pas de pollution globale ?
Enfin il y a un dernier petit point qu'il vaut mieux ne pas oublier quand on parle de véhicule électrique : l'électricité ne sort pas du mur ! En fait, comme il n'y a pas de source naturelle d'électricité, cette dernière est aussi propre que la manière de la produire. Actuellement, la production électrique mondiale est faite :
pour environ 40% avec du charbon (cette proportion monte à 50% pour les USA ou l'Allemagne, et plus encore en Pologne ou en Australie),
pour environ 20% avec du gaz,
pour environ 5% avec des produits pétroliers (fioul lourd le plus souvent)
pour environ 15% avec du nucléaire,
pour environ 15% avec des barrages,
et pour... moins de 2% avec de l'éolien (et moins de 0,2% avec du photovoltaïque),
Le résultat des courses, c'est que la production électrique mondiale crache plein de CO2 (les émissions des centrales à charbon représentent 20% du CO2 mondial, soit plus que les émissions de la totalité des moyens de transport, qui représentent environ 17%). Le graphique ci-dessous donne, pays par pays, les émissions de CO2 par kWh produit, sans tenir compte de la production de la centrale ni des émissions de production du combustible (ce qui augmente de 10 à 20% les émissions par kWh électrique pour les combustibles fossiles, et représente de l'ordre de 10 grammes de CO2 par kWh électrique pour nucléaire et hydroélectricité).
Emissions de CO2 par kWh pour une sélection de pays du monde en 2006. Source Agence Internationale de l'Energie, 2008.
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De ce fait, si l'electricité est majoritairement produite
avec du charbon, du pétrole ou du gaz
naturel, ce qui est le cas presque partout sauf en France,
en Suisse et en Suède (cf. graphique ci-dessous), alors
les émissions de CO2 (gaz à effet
de serre) sur l'ensemble du cycle sont du même ordre que ce qui est engendré en consommant
directement du pétrole.
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Quel bilan au final pour une voiture ?
A ce stade de la comparaison voiture "ordinaire" et voiture électrique, nous pouvons déjà dire que l'avantage "évident" à l'électricité se discute avec les technologies actuelles. Pour pouvoir faire une comparaison stricte, il faut en tout état de cause :
tenir compte des émissions de fabrication (et éventuellement de démantèlement) dans les deux cas de figure,
raisonner avec des véhicules de poids et performances égales (ce qui en pratique sera souvent difficile), car souvent on compare des véhicules électriques avec des véhicules à essence qui sont en moyenne plus lourds et plus puissants,
ne pas comparer des données "sur papier" pour des véhicules non encore utilisés en série avec des données "en utilisation réelle" pour les véhicules à essence, car chacun sait que les "données constructeur" en ce qui concerne la consommation et les émissions de CO2 sonrt sous-évaluées de 30 à 50% par rapport à la réalité (à tel point que l'on se demande bien à quoi servent ces données totalement irréalistes !),
ne pas oublier de tenir compte des consommations accessoires (chauffage du véhicule, effectué avec de la chaleur fatale du moteur pour les véhicules à essence, mais qui devra provenir soit de la batterie, soit d'un petit système de chauffage.... à pétrole dans le cas des véhicules électriques, et évidemment cela dégradera les performances ; désembuage des vitres, éclairage de la route, sans oublier les mille et un petits moteurs électriques accessoires qui actionnent les lève-vitre, essuie-glaces, réglage des rétroviseurs, et j'en passe),
regarder comment évolue le bilan en fonction de la manière dont l'électricité est produite ; dans le monde 40% l'est avec du charbon et cette proportion monte à 50% pour les USA ou l'Allemagne, et plus encore en Pologne ou en Australie.
Et s'il est une chose certaine, c'est que de mettre la main sur des analyses comparatives de ce type qui seraient complètes et en libre accès est tout sauf facile !
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Quel bilan au final pour plein de voitures ?
Dans le passage du véhicule à pétrole qui pue et qui pollue au véhicule électrique qui est l'ami des papillons, reste à voir un dernier point de détail : quelle capacité additionnelle de production électrique il faudrait founir pour électrifier le parc actuel de véhicules terrestres qui ne le sont pas déjà (ceux qui le sont déjà sont les trains, les trams et les trolleys, pour l'essentiel). Pour cela nous allons faire un petit calcul pour la France :
La consommation actuelle
des transports est de 54 Millions de tonnes équivalent
pétrole (1 tonne équivalent pétrole = 11.600
kWh ; voir définitions ici),
soit, à énergie finale constante, environ 600 TWh
(1 Twh = 1 milliard de kWh).
Dans cet ensemble, environ 5 Mtep vont au transport aérien et maritime, donc les transports terrestres consomment environ 50 Mtep, soit environ 550 TWh. Dans cet ensemble, les véhicules particulers représentent une grosse moitié.
Un moteur thermique a un rendement de l'ordre de 20% en moyenne sur carburant consommé, alors que le moteur électrique a un rendement de 80% sur électricité utilisée, mais...
Le stockage fait perdre 20% environ de l'électricité produite, alors que le stockage de l'essence consomme zéro en première approximation,
les pertes de distribution de l'électricité sont de 8% (de la centrale à la prise basse tension) pour l'électricité, mais plutôt de l'ordre de 2% à 3% pour les carburants,
bref le rendement de la chaîne électrique est de 0,8 (rendement du moteur) * 0,8 (rendement du stockage) * 0,92 (rendement de la distribution) = 60% au total, contre 0,2 (rendement du moteur)* 1 (rendement du stockage) * 0,98 (rendement rendement de la distribution) = 0,2 pour le moteur thermique en première approximation.
la chaine électrique
étant donc 2,5 à 3 fois plus efficace que la chaîne "carburants", il faudrait de l'ordre de 200 TWh électriques pour électrifier
les véhicules routiers actuels à performances identiques. 200 TWh électriques, c'est une petite moitié de la consommation électrique française (qui est de 450 TWh en gros).
Si on entend produire cette électricité avec du nucléaire, il faut - sans tenir compte de l'optimisation possible des réacteurs existants, notamment avec la charge de nuit, dont je ne sais pas ce que cela peut représenter - rajouter environ 18 EPR (sur la base de 7000 heures annuelles de production à pleine puissance par an et 1,6 GW de puissance installée par EPR), pour un coût d'investissement d'environ 57 milliards d'euros (en 2009). Pour donner des bases de comparaison, le PIB français est de l'ordre de 1800 milliards d'euros par an, et, sur la base de 80 dollars le baril et 1,5 dollar par euro, l'importation de pétrole pour les carburants routiers nous coûte environ 20 milliards d'euros par an,
Si on entend produire cette électricité avec des éoliennes, il faut installer environ 100 GW de puissance (sur la base de 2000 heures annuelles de production à pleine puissance par an), pour un coût d'environ 130 milliards d'euros (en 2009), et en supposant que les variations de production (parce que l'éolien est un moyen de production intermittent et "fatal", c'est-à-dire qu'il ne produit pas à la demande mais quand le vent souffle) sont intégralement absorbées par les capacités de stockage des batteries des véhicules. Sinon il faut augmenter ce coût d'un facteur 2 pour la partie de l'électricité qui a besoin d'être stockée ailleurs que dans les batteries des voitures. Rappelons que les éoliennes ne sont pas plus des moyens de production "locaux" que les autres modes de production électrique raccordés au réseau (sinon les habitants de Rhône-Alpes pourraient revendiquer que les barrages sont "leurs" moyens renouvelables locaux !), et donc que les pertes en ligne subsistent avec ces moyens.
Si on entend produire cette électricité avec des panneaux solaires photovoltaïques, il faut installer environ 200 GW de puissance (sur la base de 1000 heures annuelles de production à pleine puissance par an), pour un coût d'environ 1000 milliards d'euros, et en supposant que les variations de production sont intégralement absorbées par les capacités de stockage des batteries des véhicules. Il est vrai que dans ce cas de figure on évite une petite partie des pertes en ligne, mais cela ne change pas les ordres de grandeur.
Si on entend produire cette électricité avec des centrales à gaz, sachant que le rendement de ces installations est de l'ordre de 50%, alors il faut importer 400 TWh de gaz pour ces centrales, soit juste 10% de moins... que le pétrole économisé !! (et un coût d'importation de l'ordre de la moitié du coût du pétrole importé). Par ailleurs il faut installer 30 GW de centrales à gaz (sur la base de 7000 heures de production par an), pour un coût d'environ 15 milliards d'euros. Comme c'est le plus bas des coûts d'investissement possibles pour produire l'électricité demandée, cela engendre une conclusion évidente : si "on" fait à la fois la voiture électrique et la "libéralisation des marchés de l'électricité" en Europe, le plus probable est que la capacité de production supplémentaire sera construite avec des centrales à gaz, en attendant que le pic de production du gaz ne se charge de contrarier le merveilleux plan de diffusion du véhicule électrique que chacun avait en tête. Il est vrai qu'avec des véhicules électriques et une production au gaz on crache probablement un peu moins de CO2 au total (le "peut-être" est lié au fait que la production des batteries - et les pertes en ligne - ne sont pas toujours incluses dans les comparatifs entre électricité et essence), mais pour un pays comme la France nous n'avons pas complètement résolu le problème de la dépendance énergétique : le gaz européen vient à plus de 60% de Mer du Nord et de Russie, avec un pic de production envisagé vers 2015 pour la Mer du Nord et entre 2010 et 2015 pour la fraction de la production russe exportable en Europe (les "réserves de croissance" en Russie sont situées en Sibérie orientale, et elles iront... aux Chinois).
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Alors, bonne ou mauvaise idée ?
En conclusion, le véhicule électrique est
une idée aussi bonne que le contexte dans lequel il
prend place : électrifier le parc de véhicules si celui-ci
doit être divisé par 2, utilisé 4 fois moins,
avec des véhicules 3 fois moins puissants,
et alimentés avec de l'électricité produite
de manière relativement propre et pas trop chère (ce qui met le nucléaire en tête, et probablement demain le solaire à concentration avant l'éolien)
est assurément une solution à étudier. Un des avantages pourrait être que cela permettrait de transférer des émissions diffuses (celles des pots d'échappement) vers des émissions concentrées pour les centrales fossiles résiduelles (en pratique des centrales à charbon, parce qu'il ne restera que ca bientôt !), en permettant au passage la mise en place de capture et séquestration.
Mais penser que nous pouvons procéder à l'électrification
rapide de véhicules qui conserveraient les mêmes caractéristiques de nombre, de masse et de puissance, en conservant une mobilité en voiture équivalente
à celle que nous avons maintenant (13.000 km par an et par voiture pour les véhicules particuliers), est par contre une "solution"
qui au mieux ne fait que déplacer le problème initial, sans
le résoudre, et au pire le renforce, parce que nous ne préparons pas notre société industrielle à une baisse des flux pourtant difficilement évitable, pensant que la technique arrivera à temps pour résoudre le problème.
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Et l'air comprimé ?
Tout le raisonnement effectué ci-dessus pour l'électricité est exactement le même pour l'air comprimé : comme on ne trouve pas de réservoir d'air comprimé dans la nature, il faut donc comprimer l'air... avec de l'électricité, et donc disserter sur combien de véhicules, avec quelles performances, comment on produit lélectricité qui comprime l'air, etc. Le véhicule à air comprimé est donc une "sous-espèce" de véhicule électrique. Si nous sommes prêts à nous contenter de véhicules de 200 kg plafonnant à 50 km/h et disposant de 80 km d'autonomie (ordre de grandeur des performances des voitures dont il est souvent question dans la presse), on peut les faire en restant au pétrole dans un premier temps : par rapport à nos chars modernes - même une "petite" voiture pèse plus d'une tonne - cela divisera leur consommation par 5 à 8 !
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