Les véhicules électriques, politique de Gribouille

Rémy Prud’homme, professeur des Universités (émérite)

Le véhicule électrique est à l’avant-garde du combat pour le climat. Le rapport de la Convention Citoyenne sur le Climat, qui fait concurrence au Flaubert du Dictionnaire des Idées Reçues  (l’humour en moins), le dit très clairement : « Les véhicules thermiques très émetteurs  [de CO2] doivent disparaître progressivement et laisser la place  à un parc plus propre (hybride, électrique, hydrogène) » (p. 215). La substitution annoncée va sauver la planète. Ite, missa est. Un instant, Monsieur le curé. Etes-vous si sûr qu’un véhicule électrique rejette toujours moins de CO2 qu’un véhicule thermique ?

Comparons à cet effet un véhicule électrique pur et un véhicule traditionnel. Supposons qu’ils roulent également 13000 km par an pendant dix ans. Combien de tonnes de CO2 vont-ils rejeter ? Le véhicule traditionnel, lors de son utilisation, consomme du gazole, dont la production et la combustion entraînent des rejets de CO2: actuellement environ 16 tonnes en 10 ans. Le véhicule électrique  lors de son utilisation, ne rejette pas de CO2, mais il consomme de l’électricité (environ 33000 kWh en dix ans) qui en rejette. En plus la fabrication de la lourde batterie qui permet au véhicule électrique de rouler demande également une grande quantité d’électricité (environ 15000 kWh). Soit au total environ 50000 kWh. La production de l’électricité utilisée engendre des émissions de CO2. La question est donc de savoir si en dix ans les 50000 kWh consommés par le véhicule électrique  rejettent plus – ou moins – de CO2 que les 16 tonnes de CO2 du véhicule traditionnel.

La réponse est conditionnelle. Elle dépend entièrement du pays ou les batteries ont été fabriquées, et du pays où roule le véhicule électrique. La raison en est que le contenu en CO2 des kWh utilisés varie – considérablement – d’un pays à un autre. Il est très faible (0,05 kg) en France grâce au nucléaire et à l’hydraulique, moyen en Allemagne ou au Japon (environ 0,5 kg) et élevé en Chine (0,7 kg). En France, les véhicules électriques roulent au nucléaire ; en Chine, ils roulent au charbon.

Il est facile de calculer qu’un véhicule 100% électrique avec des batteries fabriquées en Chine et utilisé en Chine rejette 40 tonnes de CO2 en dix ans, deux fois plus qu’un véhicule traditionnel roulant en Chine. Au contraire, un véhicule roulant en France avec des batteries fabriquées en France rejetterait seulement 5 tonnes de CO2, beaucoup moins qu’un véhicule traditionnel. Notez le conditionnel. Un tel véhicule n’existe pas. Il est virtuel, et improbable. Tous les véhicules électriques qui roulent en France sont équipés de batteries fabriquées en Chine. Ils rejettent 16,4 tonnes, pratiquement autant (+5%) qu’un véhicule traditionnel.

Le véhicule électrique hybride fait-il mieux ? En termes d’autonomie, certainement, puisqu’il permet à son utilisateur, en roulant à l’essence ou au gazole, d’entreprendre de bien plus longs trajets sans avoir à recharger la batterie. Mais pas du tout en termes de rejets de CO2. De ce point de vue, l’hybride cumule les inconvénients de ses deux concurrents. Du véhicule 100% électrique, il a les rejets de CO2 liés à la fabrication de la batterie. Du véhicule traditionnel, il a, pour environ 70 % du kilométrage parcouru, les rejets de CO2 liés à la combustion du gazole utilisé. Pire, la consommation au km de carburant, et les rejets de CO2 qui lui sont liés, sont une fonction du poids du véhicule. Ce phénomène est bien connu, et sert de justification (ou de prétexte) à une nouvelle taxe assise sur le poids des véhicules, actuellement en discussion. Le véhicule hybride embarque une batterie de 300 kg (326 kg pour la Zoé de Renault), ce qui par rapport au véhicule traditionnel augmente sa consommation de 1,2 litre aux 100 km.

Le calcul montre qu’un véhicule hybride roulant en France (avec une batterie fabriquée en Chine) rejette en dix ans 29 tonnes de CO2, presque deux fois plus qu’un véhicule thermique conventionnel.

Tableau 1 – Rejets de CO2 sur 10 ans, véhicules traditionnels et électriques
Sources : calculs de l’auteur. Notes : « Chine + Chine » veut dire avec des batteries fabriquées en Chine, et circulant en Chine.

  Le tableau 1 synthétise ces résultats. Certes, les chiffres reflètent la valeur des paramètres utilisés : consommation de gazole ou d’électricité aux 100 km, rejets de CO2 au litre de gazole et au kWh d’électricité, quantité d’électricité utilisée pour fabriquer une batterie, kilométrages effectués au gazole et à l’électricité pour le véhicule hybride, etc. Certaines de ces valeurs sont discutables ; d’autres changent au cours des années.  Nos résultats sont donc à prendre avec prudence. Ils n’en fournissent pas moins des ordres de grandeur très significatifs. Ils montrent clairement que dans la plupart des pays du monde, le remplacement du véhicule traditionnel par le véhicule électrique entraîne une augmentation (souvent forte), et pas une diminution, des rejets de CO2. Le bouquet est que ce remplacement est imposé par des militants de la fin des rejets de CO2, et endossé par des ministres. Lorsque la pluie commençait à tomber, Gribouille se jetait dans l’eau pour ne pas se mouiller. Tout se passe comme si nous étions conseillés, et gouvernés, par des Gribouilles.

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18 réflexions au sujet de « Les véhicules électriques, politique de Gribouille »

  1. Bonjour, je ne consomme pas 3300 KWH/an avec 13 000km mais 1800 ! Je remets aussi en cause vos 15 000 pour la fabrication de la batterie. Vos ordres de grandeurs sont donc grandement FAUX.
    Désolé ça fait un peu calcul « à charge ».
    Pas la peine d’afficher « professeur d’université » pour ça !

  2. Bonjour,
    Quelques remarques ci-dessous.

    Propriétaire d’une Tesla Model 3 Grande Autonomie, 4 roues motrices, ma consommation moyenne est de 17 Wh/100 kms 2 210 kWh pour 13 000 kms. Il faudrait bien sûr inclure les pertes liées au chargeur pour connaître la consommation réelle mais ça reste peu probable d’arriver à 3 300. Le problème est plus complexe puisqu’il dépend beaucoup des voitures qui sont plus où moins efficaces et d’autre part il serait bon comme pour le calcul du CO2 de prendre en compte les progrès des constructeurs qui ne sont lancés que récemment dans des investissements massifs autour des VE. Je vous encourage à regarder le battery day de Tesla dans lequel le constructeur a présenté ses avancées à venir en terme de batterie avec des avancées majeures dans le domaine de la fabrication, de la densité énergétique mais aussi dans les progrès à venir pour améliorer l’efficacité des VE (ex: le cel to pack qui permet de diminuer la quantité de matière, le poids du véhicule). Il me permet intéressant de prendre du recul quand on compare les VE et les VT de prendre aussi en compte le potentiel d’évolution de chacun. Sur les VT il devient limité alors que dans les VE il est énorme notamment via des évolutions sur les batteries , la plupart des fabricants annoncent des évolutions sur la densité (20% pour Panasonic d’ici 2025), Toyota annonce un prototype de VE à base de batterie solide dès l’année prochaine et une commercialisation pour 2025.
    D’autre part je serai curieux de connaître l’empreinte carbone globale de chaque véhicule. Pourquoi ne parler que de la batterie pour le VE et ne pas parler du démarreur, de l’alternateur, du moteur, de l’embrayage, boîte de vitesse d’un véhicule thermique ? Un VE est relativement basique : une batterie, un où deux moteurs, des inverteurs, un chargeur AC,… Sur un VT on a beaucoup plus d’éléments notamment mécaniques. Quel est le coût réel de CO2 de ces nombreux éléments ?

    Il serait bon aussi de considéré toute la durée de vie du véhicule : pas de vidange sur VE, par nature il est également moins sujet aux pannes (moins de pièces mécaniques qui s’usent) et donc moins de chance de devoir remplacer un élément comme un FAP ou une vanne EGR 😉, le système de freinage d’un VE dure généralement toute la vie du véhicule du fait du freinage regénératif….

    Tout ça pour dire que comparer les empreintes carbones me semble assez compliqué et comme vous le dites dépend beaucoup de où le véhicule est produit et utilisé.
    Les batteries de ma voiture sont fabriquées par Panasonic aux états unis. On trouve des fabricants en Corée (LG, Samsung) comme en Chine où au Japon. Ils ont tous des usines soit déjà opérationnelles, soit en cours de construction aux États Unis comme en Europe pour être au plus prêt des constructeurs.

    Je n’ai pas acheté ma voiture dans un but écologique et surtout pas pour une histoire de CO2 qui me semble bien loin de ce que nous devrions nous soucier (je ne suis pas par hasard sur ce site).
    Pourtant il me paraît évident que le VE apporte un plus énorme vis à vis de la vraie pollution : pas de gaz d’échappement, beaucoup moins de particules du fait des freins, pas de pollution sonore. Un VE présente aussi l’avantage de reposer sur une énergie non foscile si elle est produite via de l’hydroélectricité ou du nucléaire ce que nous savons faire localement en France. Quid du coup CO2 et de la pollution liée à l’extraction, au transport et au raffinage du pétrole ? Sans compter l’usage d’une ressource limitée alors que nous avons différentes manières de produire de l’électricité de manière relativement propre (nucléaire) .

    Ce sujet mériterait je pense un article plus détaillé car il me semble plus complexe que ce que vous laissez entendre et mériterait de mettre en perspective les évolutions à venir et ce qui dans le domaine du transport a du sens à long terme.

      • Petite erreur de frappe de ma part en effet (saisie depuis un smartphone). Je voulais en effet dire kWh.

        J’en profite pour ajouter que quand on considère la pertinence des VE il faudrait également prendre en compte les perspectives intéressantes qu’ils offrent en terme d’équilibrage du réseau électrique via le Vehicle To Grid.

        Mon véhicule dispose d’une capacité de stockage de 75 kWh et d’une puissance de charge AC de 11 kW. Restons sur 7 kW qui est ce que l’on trouve de plus courant. Si on considère seulement 100 000 VE cela représente une puissance crête de 700 MW soit presque autant qu’une petite centrale nucléaire en France (https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-nucleaire-en-chiffres). Ça ne me poserait aucun soucis de laisser ENEDIS puiser jusqu’à 20% de cette batterie (ce que la Ionique 5 autorisera) pendant 60 jours de l’année. Cela reviendrait au niveau de l’usure de ma batterie de passer de 10 000 kms /an à 16 000/an soit une usure limitée bien loin de ce qu’un taxi peut faire. Et ça permettrait donc de proposer 7 kW de puissance en continue pendant 2h00 sur le réseau en période de charge. Il suffirait qu’Enedis propose en contre partie un avantage financier bien sûr pour inciter à cela.

        Le pilotage de la charge et de la décharge vers le réseau des batteries des VE est une chance de lisser les pics de demande en hivers le matin et le soir. Ma voiture est stationnée et branchée bien plus souvent qu’elle ne roule. Elle peut se recharger en heures creuses : je la programme déjà à minuit bien que je sois en tarification standard simplement pour éviter les pics de charge sur le réseau.

        Cela permet alors de limiter l’usage des centrales d’appoint au gaz et au charbon et on en revient alors à l’impact du CO2 favorable aux VE. Accessoirement, cela permet d’utiliser des sources d’énergie distribuées sur le réseau donc au plus prêt des utilisateurs ce qui limite les pertes lors du transit sur le réseau pour aller du producteur au consommateur. Enfin cela peut permettre d’optimiser l’usage des productions aléatoires de type photovoltaïque et éolien. Pertinentes ou pas, maintenant qu’un certain nombre sont déjà en place autant essayer de les exploiter au mieux et le stockage stationnaire répond à ça.

        Tout cela n’est pas de la science fiction puisque des tests se font déjà (Renault, Nissan, WV); la Ionique 5 qui arrivera l’année prochaine supportera ce type d’usage. Techniquement ce sera tout à fait possible, il faut juste qu’il y ait un pilotage niveau Européen entre autre pour définir un standard d’interopérabilité des bornes de recharge pour le pilotage via un fournisseur d’énergie et obliger à ce que les bornes commercialisées en Europe supportent ce standard. Il n’est pas question d’obliger les propriétaires à le faire mais d’imposer que le matériel qu’ils achètent le supporte. C’est actuellement le chaînon manquant. Les compteurs Linky supportant déjà ce type d’usage en permettant de mesurer la quantité de courant sortant.

        Il serait donc bon à mon sens de prendre en compte également cette opportunité sachant que le nombre de véhicules connectés au réseau sera probablement bien supérieur à 100 000 à terme et avec des batteries qui vont encore continuer de grossir : il faudrait aujourd’hui un *2 en terme de densité énergétique pour qu’un VE arrive à l’autonomie d’une essence dans les pires conditions (autoroute par temps froid). Nul doute que nous allons y aller petit à petit. Cela offre des perspective de stockage énormes d’électricité. Et il faut savoir que l’usage d’un VE est différent d’un thermique: on essaye de le brancher dès qu’on le peut (à la maison, au travail) afin que la batterie ait en permanence un niveau de charge idéal d’une part pour sa santé (elles n’aiment pas les charges basses) et d’autre part pour disposer d’une autonomie toujours suffisante. De ce fait, un VE est très souvent effectivement branché, cela fait d’ailleurs partie des préconisations de certains constructeurs.

        • Bonjour Nicolas,
          Je formule 2 remarques concernant le smart greed qui est souvent utilisé pour dire qu’il n’y aura pas de soucis de distribution.
          On oublie souvent dans les calculs qu’entre le le rendement du chargeur, celui des batteries et enfin celui de l’onduleur, on ne remet sur le réseau que 50% de ce que l’on a prélevé. C’est à peu près le rendement des STEPs (centrale hydro réversible).
          Cette “petite” capacité de stockage, bienvenue mais peu performante, ne peut aucunement masquer l’énorme besoin de production et de distribution électrique que nécessite l’évolution du parc automobile vers les VE (on parle de l’équivalent de plus de 20 réacteurs pour charger les batteries).
          Pour être plus concret, un VE qui se connecte à un réseau électrique a plus souvent besoin d’être chargé que déchargé.

        • Bonjour Nicolas,

          Le kilométrage parcouru chaque année en France par les voitures légères est de l’ordre de 725 Mds de km. Avec une consommation comme celle de votre VE (17 kWh/100km), cela représente 123.000 GWh (Giga, 10E9). Si on tient compte des pertes en distribution et surtout du rendement des chargeurs (estimé à 90%), il faudrait produire une énergie d’environ 136.000 GWh.
          Maintenant, si on divise cette énergie par 6.100h (8.760 h/an affecté d’un facteur de charge de 70% pour le nucléaire français), on obtient une puissance à installer de 22 GW,(pour mémoire, la capacité nucléaire en 2020 est de 64 GW)) soit 22.000 MW, soit l’équivalent de 24 réacteurs REP de 900 MW chacun.
          Autrement, si on accepte de charger nos VE uniquement lorsque le vent souffle (ce qui, évidemment, est difficilement acceptable), ou peut aussi diviser cette énergie de 136.000 GWh par 2.100h (facteur de charge de 24% pour l’éolien terrestre en France), on obtient alors une puissance à installer de 64 GW (soit 4 fois plus que le parc existant en 2020) l’équivalent de 21.500 éoliennes terrestres de 3MW.

          Les calculs ci-dessus ne concernent que les voitures légères et ne traitent que de l’aspect production, les infrastructures pour la distribution sont des défis probablement plus difficiles car il faut amener la puissance au coeur même de nos agglomérations.

          Alors bien sûr, le parc automobile ne va pas passer en électrique du jour au lendemain et il ne s’agit pas de choisir entre tout nucléaire ou tout éolien. Pour une mutation sur 20 ans, c’est tout de même l’équivalent de 1 réacteur par an qu’il faudrait envisager.

          Les chiffres sont têtus et, selon moi, le rapport d’Enedis dont vous parlez est une comptine pour endormir les non scientifiques. D’ores et déjà, il est contredit par les faits puisque notre Ministre de la transition écologique avoue devoir remettre en service les centrales à charbon et nous a déjà annoncé de probables délestages (traduisons des coupures) en cas de grands froids. Vive le progrès.

          Enfin, et pour conclure, je ne suis pas anti VE ou pro VT. Ces choix appartiennent aux politiques, représentants élus de la nation. Ce qui me choque, c’est de les voir prendre des options stratégiques majeures sans avoir défini un chemin technologique crédible pour y parvenir. S’ils n’ont pas la formation pour concevoir ces filières, qu’ils s’entourent d’ingénieurs de talent, la France n’en manque pas, mas surtout pas de rêveurs idéologiques.

          • Bonjour Milan,

            Merci pour ces éléments qui me permettent d’y voir plus clair.

            Je ne suis pas non plus un “intégriste du VE” 😉 mais le principe m’a toujours séduit en tant que “bagnolard” :).

            J’en conclus donc que cette technologie devra être accompagnée d’une évolution des capacités de production électrique ; pourquoi pas si elle présente un intérêt certain … et je me désespère des choix de nos politiques qui manquent de recul par rapport à ça (sacrifice de l’énergie nucléaire sur l’autel de l’idéologie écologique).

    • 17 kWh de consommation ? En conditions réelles, un magazine a constaté une consommation de 25,3 kWh sur autoroute avec le modèle grande autonomie, soit 320 km d’autonomie théorique, plutôt 250 km en pratique si on ne veut pas risquer la panne sèche.

      Quant à Toyota, bientôt 10 ans qu’ils annoncent leurs batteries solides miraculeuses pour l’année prochaine.

      Pour espérer concurrencer l’essence, la densité énergétique des batteries doit être multipliée par un facteur 5 (environ 1 kWh stocké par kilogramme de batterie contre 200 Wh actuellement) et, dans le même temps, leur prix divisé par 6 (environ 20 euros par kWh stocké*). Autrement dit, c’est irréaliste avec les technologies disponibles aujourd’hui. Et ne parlons pas de la question de la recharge encore plus problématique.

      * A titre de comparaison, une batterie fixe pour autoconsommation résidentielle vendue au détail coûte de l’ordre de 400 euros TTC par kWh stocké chez un particulier. On peut estimer le prix de revient des batteries des Tesla à 120 euros le kWh dans le cadre de leur processus industriel.

      • Bonjour Garofula,

        Mes excuses, petite erreur de ma part (j’ai repris le typique à 110 km/h).
        En réel je suis à 18.8 kW/h sur 11 640 kms exactement.
        Pour ce qui est des mesures des magasines … sur des essais courts difficile pour eux d’avoir quelque chose de réaliste et bien sûr ça dépend du stylf de conduite.
        Personnellement je roule aux vitesses légales et avec tous les équipement de confort (clim) donc pas particulièrement à l’économie.

        Mon autonomie dans les pires conditions (0 °) va être d’environ 200 kms sur une plage de batterie de 90-17%. Pour être sur la même autonomie qu’un véhicule équivalent (gabarit / puissance) en essence il faudrait plutôt faire un *3 environ (autonomie de mon ancienne hybride essence de puissance équivalente) et un peu plus pour arriver sur un diesel mais ceci dans les pires conditions. En été on est plutôt sur un facteur 2 avec un impact moins important du chauffage (mon modèle n’a pas de pompe à chaleur).

        • Le facteur 5 tient compte de l’équivalence de poids à déplacer entre la solution du moteur essence, sa boite et son réservoir par rapport la solution du moteur électrique plus ses batteries.

          Par exemple, la dernière Wolks ID.4 dispose de 77 kWh théoriques (à neuf) dans une batterie de 493 kg, soit 156 Wh par kg seulement. Tesla fait peut-être mieux dans ce domaine.

          Par curiosité, quelles sont la consommation et l’autonomie de la Tesla à 135 km/h compteur (130 réels), vitesse constante sur autoroute ? Par expérience, quelle est la durée de recharge moyenne pour récupérer une part de cette autonomie avec un superchargeur ?

          • Bonjour Garofula,

            Personnellement pour l’équivalence je regarde la distance que ma voiture peut parcourir, peu importe son poids. Et de ce que je constate, avec un facteur entre 2 et 3 l’autonomie ne serait clairement plus un soucis car équivalent à une essence comparable.

            Concernant votre question je n’ai jamais regardé ma consommation instantanée mais sur un trajet autoroutier (régulateur à 130 soit 128 réel , le compteur est assez précis) je suis à :
            distance : 213 kms
            durée : 1h51
            vitesse moyenne: 114.2 km/h
            consommation : 257 Wh/km
            Trajet effectué le 03/01/2021 par température proche de 0°.

  3. Et n’oublions pas que le miraculeux moteur à hydrogène, moteur thermique lui aussi, remplace le CO2 par H2O, le plus important des gaz à effet de serre.
    Bravo !

    • Le véhicule à hydrogène est un leurre.
      A kilométrage égal il faut 4 fois plus d’énergie pour produire l’hydrogène propulsant un véhicule à hydrogène que recharger directement la batterie d’un véhicule électrique.
      Produire de l’hydrogène par hydrolyse se fait avec un très mauvais rendement. Une fois produit il faut encore le stocker dans des réservoirs très lourds, à des pressions peu habituelles (700 à 800Bars) ce qui est très énergivore.
      On peut produire de l’hydrogène à moindre coût en l’extrayant d’un hydrocarbure, mais avec un sous-produit très ennuyeux dont on nous vante la nocivité: Du CO2…
      Je me gausse de l’usine à gaz, labo-pilote de l’hydrogène, promu par Hulot qui est un bateau catamaran censé être propulsé par l’hydrogène produit à partir de l’eau de mer dans des électrolyseurs alimentés par des piles solaires. Ce bateau qui doit faire le tour du monde en de multiples escales atteint la vitesse maximum de 8 Kn. Il embarque toute une équipe d’ingénieurs pour le faire fonctionner et un équipage pour le diriger.
      A comparer avec un bateau du Vendée Globe en cours dirigé par un seul homme, capable de faire le tour du monde sans escale à une moyenne supérieure proche de celle d’un paquebot moderne, et ce sans émettre un seul gramme de CO2…

  4. Le comparatif des bilans CO2 entre VE et voiture thermique est très complexe.
    A mon avis il y a quelques facteurs déterminants qu’on oublie souvent:
    – En France la consommation d’1 litre de carburant fossile peut être aisément multiplié par 2 ou 3 si on considère que le pétrole doit être acheminé par bateau depuis p. ex. l’Arabie saoudite ou l’Amérique latine puis transformé.
    – Les voitures thermiques ont énormément de composants qu’il faut produire, remplacer, recycler. Rien que pour la dépollution d’un moteur diesel: catalyseur, vanne EGR, filtre à particules, injecteur d’adblue… et j’en oublie certainement.
    – la recherche sur les batteries en est à ses débuts et ne concerne pas que les voitures. L’enjeu est colossal et les moyens mis en oeuvre le sont également.
    En revanche les constructeurs n’ont quasiment pas fait de progrès pendant les 40 dernières années pour faire baisser la consommation des thermiques. Soit il n’y a plus de potentiel soit c’est le cadet de leurs soucis, je vous laisse spéculer.
    – Une voiture ne finit généralement pas à la casse après 10 ans et 150.000 km. La plupart des voitures font minimum 500.000 km. Pour le VE il y aura probablement aussi une seconde vie. Le calcul sur 10 ans ne fait pas de sens à mon avis.

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