Voitures électriques et CO2 : infos et intox

Zéro CO2. Émissions divisées par deux, trois ou même par quatre. Émissions comparables, voire plus importantes dans certaines situations que celles de la voiture thermique. Face au foisonnement de messages parfois contradictoires qui entoure le bilan CO2 de la voiture électrique, il est utile de faire le point. Où en est-on réellement dans la connaissance de l’impact CO2 de la voiture électrique?

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Cet article se limite – c’est important de le spécifier – à la seule question des gaz à effet de serre (exprimés en équivalent CO2). Il s’agit donc d’un aspect précis, parmi de nombreux autres à considérer. L’impact environnemental d’un véhicule est très loin de se limiter au seul CO2. De plus, les impacts économiques et sociaux de nos choix de mobilité sont également importants. Une analyse plus globale des enjeux liés aux véhicules électriques est disponible dans notre dossier consacré à la question (Courbe 2010).

Analyse cycle de vie

Comme le soulignent de nombreux auteurs (Kromer 2007, Patterson 2011, Blondel 2011), quantifier et comparer l’impact environnemental de véhicules utilisant des technologies différentes n’a de sens que dans le cadre d’une approche qui prend en compte l’ensemble du cycle de vie. Le cycle de vie complet des véhicules [1] peut être divisé en 4 grandes étapes (Patterson 2011):

1) fabrication du véhicule,

2) production du « carburant »,

3) fonctionnement du véhicule,

4) fin de vie du véhicule.

Pour comprendre la variété des messages concernant le bilan CO2 des différentes technologies, la première chose à savoir est que les émissions de CO2 correspondant aux différentes étapes du cycle de vie varient fortement selon la technologie envisagée.

Une voiture électrique, par exemple, n’émet pas de CO2 lorsqu’elle roule (étape 3), mais la production d’électricité (étape 2) est une opération généralement fortement émettrice de CO2. A contrario, produire un litre d’essence est une activité comparativement peu émettrice de CO2, mais le brûler dans un moteur de voiture émet beaucoup de CO2.

Comparer deux technologies différentes en ne prenant en compte qu’une seule étape n’a pas de sens. Cette approche biaisée est à la base de nombreuses « intox » de la part des constructeurs : une image fausse de la voiture électrique est donnée. Voici quelques exemples avec Ford (Focus Electric), Nissan (Leaf) et Citroën (C0).

Par ailleurs, une tendance de fond doit être soulignée (Patterson 2011, Lounsbury 2011): la part relative de l’utilisation des véhicules (qui a toujours été dominante au niveau de l’impact CO2) a tendance à décroître, tandis que la part relative de la production des véhicules a tendance à augmenter. Cette tendance, liée à l’amélioration des motorisations existantes et à l’arrivée de nouvelles technologies de propulsion, rend plus nécessaire encore la prise en compte du cycle de vie complet.

Étape 1 : la fabrication du véhicule

Les études consultées et citées dans cet article sont unanimes: l’impact climatique de la fabrication d’une voiture électrique est nettement plus important que celui de la fabrication d’une voiture thermique. La production de la batterie grève en effet lourdement son bilan CO2. Ci-dessous, les résultats de l’étude la plus détaillée (Patterson 2011).

A noter que les auteurs envisagent également le cas où la batterie doit être remplacée une fois sur la durée de vie du véhicule : les émissions liées à la fabrication de la voiture électrique passent alors de 8,8 à 12,5 tCO2, soit plus du double des 5,6 tCO2 de la voiture à essence.

Il existe une variabilité de résultats entre les études, comme l’a montré (Althaus 2011). Deux méthodologies de calcul coexistent en effet :

L’approche « bottom-up » part d’un inventaire des composants et des étapes de fabrication pour faire la somme des impacts à chaque étape. Les incertitudes principales de cette approche viennent du fait que certaines étapes peuvent être oubliées et que, par ailleurs, l’évaluation des rendements énergétiques des processus peut être délicate.

L’approche « top-down » part de la consommation d’énergie totale du producteur et répartit les impacts liés sur l’ensemble de la production. Si le risque d’oublier des étapes de production est moindre, l’incertitude principale est ici dans la manière de répartir les impacts sur des produits de nature différente.

Les auteurs qui utilisent l’approche « bottom up » calculent généralement des impacts moindres que ceux utilisant l’approche « top-down » [2]. Tous les auteurs concluent cependant à l’impact nettement supérieur de la fabrication des voitures électriques.

Étapes 2 et 3 : l’utilisation du véhicule

A l’heure actuelle, seul le calcul des impacts directement liés à l’utilisation du véhicule, peut reposer sur des chiffrages « officiels ». Le CO2 émis lors de la production de l’énergie nécessaire au fonctionnement des véhicules – essence, diesel ou électricité – a été chiffré par le Centre de recherche conjoint de la Commission européenne (JRC). Les cycles de test NEDC donnent quant à eux des valeurs officielles pour les émissions de véhicules en fonctionnement. Cependant, même avec des valeurs officielles pour les émissions liées à la production d’énergie et au fonctionnement des véhicules, des hypothèses différentes sur l’origine de l’électricité ou sur la durée de vie des véhicules conduisent à des évaluations assez différentes de l’impact de l’utilisation des véhicules.

L’infographie suivante (Le Figaro) montre les émissions de CO2 liées à l’utilisation d’une voiture électrique en fonction des techniques de production électrique de différents pays, ce qu’on appelle le mix. Les pays fortement nucléarisés, comme la France, ont une production électrique peu émettrice de CO2 (mais générant plus de déchets radioactifs).

Plutôt que de se référer aux mix de production réels, certains auteurs considèrent les filières de productions électriques séparément: charbon, gaz, nucléaire, renouvelable. La variabilité des résultats en est encore accrue: une voiture électrique alimentée en électricité produite au charbon – l’énergie primaire utilisée pour 41% de la production d’électricité à l’échelle mondiale – émettra plus de CO2 qu’une voiture thermique. A contrario, si on utilise de l’électricité d’origine renouvelable, l’impact CO2 sera proche de zéro.

Cela explique qu’on entend souvent dire qu’il faut alimenter les voitures électriques avec de l’électricité renouvelable pour « verdir » le secteur des transports. Une approche globale tend à modérer cet enthousiasme: utiliser l’électricité renouvelable pour le transport, c’est nécessairement la détourner d’autres usages, en particulier dans notre pays où la production d’électricité « verte » est déjà largement inférieure à la demande [3]. Si je roule à l’électricité renouvelable, mais que de ce fait cette électricité renouvelable n’est plus disponible pour le lavoir du quartier qui se voit contraint d’utiliser de l’électricité nucléaire ou fossile, il ne s’agit pas d’une véritable amélioration.

Le développement nécessaire des énergies renouvelables est en route. Se pose ici la question de savoir à quels usages sera consacrée cette énergie propre, disponible en quantité limitée: aux besoins déjà existants – et si oui lesquels – où à de nouveaux besoins ?

Dans un marché européen de l’électricité intégré, la manière la plus cohérente de sortir de ce débat est d’utiliser comme référence de calcul le mix européen de production d’électricité. C’est en outre la seule façon d’avoir des chiffres utilisables et comparables à l’échelle européenne.

Étape 4 : la fin de vie du véhicule

La fin de vie est le point sur lequel la variabilité des méthodes et résultats est la plus grande. Certains auteurs (Patterson 2011) considèrent que l’impact du démantèlement des véhicules égale 5 % de l’impact de la fabrication. On peut reprocher à cette méthode son côté approximatif et arbitraire, manquant de précision dans son lien avec la réalité.

A l’autre extrémité, d’autres (Van Mierlo 2010) considèrent que le démantèlement diminue l’impact total du cycle de vie, en faisant le pari que les matériaux techniquement recyclables seront très largement recyclés. Les voitures électriques, dont la production de la batterie a un impact important, voient cet impact pratiquement disparaître en fin de chaîne. Cette approche pêche par optimisme au vu des obstacles majeurs qui doivent être surmontés, tant pour les scénarios de recyclage [4] que ceux de réutilisation (Caumon 2011) des batteries en fin de vie. Plus fondamentalement – qu’on pense à l’exemple du papier – le crédit du recyclage est généralement attribué au produit fabriqué à partir de matériaux recyclés, et non au produit fabriqué en matériaux recyclables.

Résultats globaux

Nous présentons ici les résultats globaux obtenus pas différents auteurs. Vu les différences de résultats, on peut se demander qui a raison et qui a tort. En réalité, chaque étude est correcte dans le cadre des hypothèses choisies. Juger la pertinence d’une étude revient donc à juger la pertinence des hypothèses sur lesquelles elle repose.

L’étude (Patterson 2011) est basée sur une approche « top-down ». Les hypothèses utilisées sont assez centrales (voir graphe ci-dessous) et les résultats assez représentatifs de ceux obtenus par d’autres auteurs. Sa conclusion est que les versions électriques (ou hybrides) pourraient mener à des réductions de 10 à 20% de l’impact CO2 sur l’ensemble du cycle de vie des voitures considérées.

D’autres études, telles que celles passées en revue par (Althaus 2011), modèrent davantage l’image positive de la voiture électrique en termes d’impact CO2. Voici le tableau reprenant les quatre études passées en revue, et montrant la variabilité des résultats concernant la production de la batterie. Avec le mix européen considéré, l’impact CO2 de la voiture électrique (barres sur fond jaune) est très légèrement inférieur à celui d’une voiture diesel (approche « bottom-up », pour Ishiara et Notter), voire plus important (approche « topdown », pour Zackrisson et Frischknecht).

Citons finalement l’étude de (Van Mierlo 2010), reposant sur les hypothèses les plus optimistes pour la voiture électrique : approche « bottom-up », durée de vie de référence de 230.500 km pour tous les véhicules, mix de production électrique belge, fortement nucléarisé et donc peu émetteur de CO2, recyclage quasi-intégral des véhicules, batteries comprises. De toutes les références consultées pour cet article, elle est – de loin – la plus favorable aux voitures électriques. En effet, l’impact calculé pour la voiture électrique est pratiquement 2 fois moins important que dans d’autres études et, a contrario, l’impact calculé pour les voitures thermiques est presque 2 fois plus important.

Cette étude, mise en avant par l’industrie (FEBIAC 2011), a une influence sur les orientations politiques qui pourraient être prises en matière de mobilité électrique en Belgique [5].

Conclusion

Au vu de la variabilité des résultats obtenus en fonction des hypothèses retenues, il n’est pas possible d’affirmer que la voiture électrique permettra une diminution substantielle des émissions de CO2. Tout au plus, une diminution très modérée des émissions semble pouvoir être espérée.

L’Europe s’est fixé des objectifs de réduction des émissions de CO2 de 80 à 95% d’ici à 2050 par rapport au niveau de 1990, ce qui implique des réductions de minimum 60% dans le secteur des transport. La prise en compte des parts de marché auxquelles peut prétendre la voiture électrique accentue encore le constat d’un effet minime sur les émissions de CO2. Considérant un scénario de pénétration de 5% du parc automobile pour la voiture électrique à l’horizon 2020 et des économies de 20% d’émission de CO2 par voiture électrique remplaçant une voiture thermique (Patterson 2011), on arrive à une réduction de 1% des émissions de CO2 dues à la voiture dans notre pays, à trafic constant. Même en prenant les chiffres les plus optimistes, d’environ 75% d’émissions en moins par véhicule électrique (Van Mierlo 2010), la réduction des émissions de CO2 liées à la voiture n’est que de 3,75%, à trafic constant.

Entre 1990 et 2009, le total des distances parcourues sur le réseau routier belge a augmenté de 40%, ce qui explique la forte croissance des émissions de CO2 du secteur des transports, malgré l’amélioration des performances environnementales des véhicules [6]. Plusieurs auteurs (Kromer 2007, Blondel 2011) indiquent que la technologie seule ne permettra pas de diminuer suffisamment les émissions de gaz à effet de serre, et que des mesures de maîtrise de la demande de transport ou de report modal (voitures partagées, mobilité douce, transport en commun, etc.) seront incontournables.

En plus de leur efficacité, ces autres voies vers une diminution des émissions de CO2 liées au transport – encore trop peu explorées au niveau politique – peuvent avoir un coût nettement moindre, comme dans le cas du vélo électrique (Blondel 2011).

Au niveau environnemental, le seul véritable avantage des voitures électriques est l’absence de polluants locaux (particules fines, NOx, bruit, etc.). Il importe cependant que la production d’électricité soit peu dépendante du charbon.

Noé Lecocq

http://www.iewonline.be/

Note importante

Le professeur Van Mierlo a réagi à cet article sur deux points: d’une part, la comparaison de son étude à d’autres; d’autre part, notre interrogation sur la position – à notre sens déontologiquement délicate – qu’il occupe dans la promotion des véhicules électriques (voir la note 5 de bas de page). Suite à sa réaction, et dans un souci de transparence du débat, nous lui avons proposé un « droit de réponse », publié à la fin de la version imprimable de cet article.

Bibliographie

Althaus H.-J., Life-cycle assessment of electric vehicles, EMPA 2011
ASBE, site Internet
Blondel B., Quantifying CO2 savings of cycling, ECF 2011
Caumon P., Batteries de véhicule électrique : en route pour une seconde vie stationnaire ?, Bulletins-electroniques du réseau scientifique des Ambassades de France 2011
Courbe P., Véhicules électriques ? Changer de mobilité, pas de voiture !, IEW 2010
FEBIAC info, Véhicules électriques, janvier 2011
Kromer M., Heywood J., Electric powertrains : Opportunities and Challenges in the U.S. Light-Duty Vehicle Fleet, MIT 2007
Lounsbury E., International Carbon Flows, Carbon Trust 2011
Patterson J. et al., Preparing for a life Cycle CO2 Measure, Ricardo 2011
Van Mierlo J. et al., Life Cycle Assessment of conventional and alternative small passenger vehicles in Belgium, VUB 2010
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[1] Le life cycle assessment (LCA) ou analyse cycle de vie (ACV) est défini par les normes ISO 14040 et 14044, ce qui n’empêche une variabilité non négligeable des résultats selon les études ainsi que des débats sur les frontières de ces analyses, par exemple pour la prise en compte des infrastructures.
[2] La norme ISO 14040 précédemment mentionnée est basée sur une approche « bottom-up » (et donc incompatible avec l’approche « top-down »), mais laisse à l’appréciation des praticiens des questions telles que la répartition des bénéfices du recyclage.
[3] En 2009, 40 % de l’électricité vendue en Belgique a été étiquetée « verte », ce qui a nécessité l’achat massif par les producteurs de « certificats de garantie d’origine » dans d’autres pays européens, selon un processus de « greening » contesté. http://www.lalibre.be/societe/planete/article/642737/electricite-verte-vraiment.html
[4] Selon D. Goffaux, Chief Technology Officer chez UMICORE, une contrainte législative sera nécessaire pour garantir le recyclage des batteries, en particulier dans le contexte actuel peu favorable à leur standardisation : les constructeurs voient en effet dans la batterie l’élément clé de différenciation avec la concurrence.
[5] Le professeur Van Mierlo est un des rédacteurs du « projet de Masterplan national pour l’introduction à grande échelle de véhicules électriques en Belgique », qui prévoit des objectifs de pénétration pour la voiture électrique et des mesures de soutien très conséquentes de la part des pouvoirs publics pour « lancer le marché ». Il est en outre secrétaire du conseil d’administration de l’ASBE, association émanant de l’industrie et dont l’objet social est de « de promouvoir une large utilisation des véhicules électriques ou hybrides-électriques destinés au trafic routier ». L’ASBE est la section belge de l’AVERE, qui œuvre dans la même direction au niveau européen : « In public policy advocacy AVERE presents the electric drive industry’s and R&D bodies’ concerns to the European Commission. »
[6] Pendant cette période, la moyenne des émissions de CO2 des voitures neuves a baissé de près de 30% selon la Febiac, mais les émissions totales de CO2 liées au transport ont augmenté d’environ 30% (Climat.be). Par ailleurs, le parc automobile belge a aussi fortement augmenté, passant de 3.864.159 à 5.192.566 voitures particulières (Statbel).

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6 commentaires sur “Voitures électriques et CO2 : infos et intox

  1. sqoia

    Il serait intéressant de préciser d’entrée que l’article est écrit de Belgique, vu qu’il y a des « notre pays » dans le texte.

    En France, la production d’électricité verte n’est pas inférieure à la demande. En Belgique, l’opérateur renouvelable est le moins cher du marché, la demande est grande. En France il est le plus cher de 20% (pour l’instant).

    Du coup le paragraphe sur l’étape 2/3 ne fonctionne pas très bien pour la France. Si on est se fournit chez Enercoop, on ne prend pas du tout de l’électricité qui aurait pu servir à autre chose. Le lavoir du quartier n’a qu’à lui aussi se fournir en électricité verte.

  2. MOA

    Juste pour rappel, les tarifs d’EDF qui sont environ 20% moins cher que les autres fournisseurs (en tout cas Enercoop) sont les tarifs régulés (grâce à nos impôts).
    Les tarifs régulés d’EDF ne reflètent donc pas le vrai coût de l’électricité.

    D’ailleurs, ce 17 janvier, c’est au tour de la Commision de Régulation de l’Energie vient de convenir que les prix de l’électricité devraient subir une hausse de 30% d’ici à 2016. Cette hausse est dans la tendance générale de hausse des prix de l’électricité, en particulier d’origine nucléaire (investissement, retraitement des dechets, demantelement etc..).

    Dans ce contexte de hausse des prix de l’électricité, il est à noter que les tarifs des fournisseurs d’énergie 100% renouvelables (enercoop en France) subiront cette augmentation uniquement pour la part correspondant à l’acheminement de l’énergie -via erdf commun à tous les fournisseurs- , et pour la part liée à la contribution publique.

    La hausse sera donc -a priori nettement- inférieure à 30% chez les fournisseurs de renouvelables.

    Du fait de cette tendance d’augmentation des prix, la France se dirige vers la même situation qu’en Belgique à savoir que le prix de l’énergie « renouvelable » sera moins cher que celle d’origine nucléaire.

    Très bien.

  3. Keller Jean-Claude

    Quelque soit le type de technologie du moteur de la voiture, il existe une solution pour diminuer les rejets de CO2 de façon CERTAINE … et personne n’en parle … c’est dommage.
    Cette solution consiste à diminuer le poids de nos voitures, donc évidemment leur taille aussi et le nombre de gadgets qui envahissent l’intérieur ! C’est vraiment simple, mais pour cela, il faut changer la mentalité des acheteurs de voitures ! Les constructeurs eux sont déjà pratiquement tous prêts à mettre sur le marché des petits modèles légers.
    Le poids moyen de nos voitures n’a pas cessé d’augmenter au cours des 30 dernières années. J’espère bien que ce poids ne va pas cesser de diminuer au cours des 30 prochaines.

  4. totoro

    pas si simple .
    les technologies existent, mais à confort et sécurité équivalent elles sont chères.
    sinon on peut rogner sur confort et sécurité mais seule une toute petite partie de la population est intéressée. (Profil SONCAS du consommateur : seul le client A peut y adhérer, type Dacia).
    Apparemment la solution pourrait venir de plusieurs innovations dans les matériaux qui promettent un remplacement de l’acier à moindre coût.
    Si vous proposez des modèles insécure et dépouillés, vous ne les vendrez qu’à des ascètes..

  5. weirdman

    Il faudrait faire concrètement l’étude pour des véhicules précis.
    Exemple :
    – Renault ZOE vs CLIO
    – Renault Twizzy
    – Renault Fluence ZE vs Renault fluence thermique
    – VOLT vs XXX
    – Nissan LEAF vs equivalent thermique
    Tout le reste n’est que théorie où on peut faire dire n’importe quoi aux chiffres en fonction des hypothèses, trop nombreuses… comme le montre très bien votre article.

    On ne peut donc RIEN conclure sur le CO2.
    Mais quoiqu’il en soit aucune étude ne montre que le véhicule électrique double les émissions de CO2. Et comme il y a plein d’autres avantages (bruit, pollution de proximité, plaisir de conduite…), ça vaut le coup d’investir me semble-t-il.

    Je pense quant à moi que le gros avantage c’est que le véhicule électrique est indépendant de la source primaire d’énergie. On peut donc changer et faire évoluer la façon de faire l’électricité -ce qu’on doit faire de toutes façon-, sans que le véhicule électrique soit impacté.

  6. Tassin

    @ Weirdman :

    Voici mon calcul de coin de table basé sur les données constructeurs de la VW Golf Blue-emotion et bluemotion TDI.
    http://www.moteurnature.com/actu/2010/v … motion.php
    http://ww2.autoscout24.be/test/volkswag … 75/163216/

    – TDI en cycle mixte : 3,8L/100km (99g de CO2). Ratio d’énergie primaire
    pour le gasoil : 1,25 (source WWF). Et 1L de gasoil=10kWh (ou 1L=0,00085 tep).
    3,8*1,25=4,75. 47,5kWhep/100km
    En tep : 3,8*1,25*0,00085=0,00404 tep/100km.

    – Electrique d’après les chiffres avancés : 26,5kWh pour 150km = 17,66kWh/100km.
    Ratio d’énergie primaire : 2,58 (source ADEME). (ou 1kWh=0,00023 tep [chiffre moyen 2010])
    http://energie.cnrs.ensma.fr/ace/nvelle.doc

    Rendement de charge moyen : 90%, soit un ratio de 1,11.
    17,66*2,58*1,11=50,57. 50,57kWhep/100km
    En tep : 17,66*1,11*0,00023=0,00451 tep/100km.

    Soit 6% de PLUS pour l’électrique. (12% de plus en tep)

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