La voiture électrique est-elle LA solution aux problèmes de pollution automobile ?

https://jancovici.com
01/10/2017

Commentaire : comme le photovoltaïque et l'éolien, la voiture électrique produite à grande échelle pour soit disant participer à la lutte contre le réchauffement climatique et à la baisse des émissions de CO2 est également une utopie et un ...mensonge. Elle est véhiculée par les dogmatiques pseudo écolos (Greenpeace, Hulot, EELV, etc.) et supportée et encouragée par des lobbyistes financiers opportunistes.  Mais ce qui n'est pas utopique en revanche, c'est que l'addition finale sera bien réglée par... le contribuable. Comme d'habitude, non?

LA RÉSISTANCE EN MARCHE!

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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 » ou « zéro émission » est souvent employé pour désigner ce genre de véhicule.
Comme toujours, il y a du vrai dans tout cela, mais aussi, hélas, très souvent beaucoup de choses inexactes.

Pas de bruit ?
Commençons par ce qui n’est pas central dans le débat, mais qui est parfois évoqué : l’absence de bruit. De fait, un moteur électrique est bien plus silencieux qu’un moteur thermique. Mais il n’y a pas que le moteur qui fasse du bruit dans une voiture : le bruit du véhicule 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.

Par ailleurs, utiliser un véhicule électrique uniquement à petite vitesse suppose que l’on ne s’en serve qu’en ville, là où précisément 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. Le changement de motorisation ne modifie pas vraiment la donne ici !

A petite vitesse, et pour un trafic peu dense, il y a donc un bénéfice réel en ce qui concerne le bruit. Mais l’ironie de l’histoire est qu’il faut parfois faire du bruit exprès, sinon les piétons ne font pas attention et se font écraser ! Les trams parisiens sont équipés de cloches exactement pour cette raison, avec pour conséquence que les riverains des lignes s’énervent un peu parfois à cause du bruit délibérément créé par ce mode « silencieux »… nous vivons dans un monde compliqué.

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 pour la fabrication d’une voiture « normale » :

• Comme pour une voiture ordinaire, il faut extraire de la croûte terrestre du minerai de fer, de cuivre, de manganèse, de nickel, d’or et de platine, 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 (il y a bien plus de composants électroniques dans une voiture que dans l’ordinateur que vous avez à la maison), avec des procédés qui engendrent aussi de la pollution locale, 
• Comme pour une voiture ordinaire, une voiture électrique contient plein de composants en plastique, qui ont demandé que l’on extraie du pétrole, et cela peut avoir des conséquences locales parfaitement significatives, 
• Il faut fabriquer la batterie, ce qui suppose une importante industrie métallurgique et chimique amont, et par ailleurs demande presque autant d’énergie que de fabriquer le reste de la voiture (voir ci-dessous), 
• 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, 
• mais il faut aussi ajouter les émissions de gaz à effet de serre propres à la fabrication des batteries, qui sont du même ordre de grandeur que celles liées au reste de la voiture.

Pour fabriquer une voiture à essence, il faut émettre de l’ordre de 5 tonnes équivalent CO2 par tonne de voiture produite. Si cette voiture pèse 1 tonne et parcourt 200.000 km au cours de sa vie, alors chaque km parcouru engendre de l’ordre de 25 grammes « incompressibles » de CO2 liés à la fabrication du véhicule. Pour une voiture électrique, il faut donc doubler ce montant, et chaque kilomètre dans ce véhicule « propre » engendre au moins 50 grammes de CO2 (même si l’électricité est parfaitement décarbonée, ce qui fait l’objet de la discussion suivante). C’est mieux que si c’était pire, mais ce n’est pas rien !

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 (sauf les éclairs d’orage, mais ce n’est pas très commode à utiliser), 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), qui est la plus sale des énergies que nous utilisons,
• pour environ 25% avec du gaz, 
• pour environ 5% avec des produits pétroliers (fioul lourd le plus souvent) 
• pour environ 13% avec du nucléaire, 
• pour environ 15% avec des barrages, 
• et… pour moins de 3% avec de l’éolien (et moins de 0,3% avec du photovoltaïque),

Le résultat des courses, c’est que la production électrique mondiale crache plus de CO2 que la totalité des moyens de transport.

Répartition des émissions mondiales de gaz à effet de serre par activité, 2014. 

On remarque que les centrales électriques à charbon émettent plus de gaz à effet de serre que l’agriculture, ou que les transports (98% du transport fonctionne au pétrole). Si l’on y rajoute les centrales à gaz, la production électrique est à l’origine de plus d’un quart de nos émissions de gaz à effet de serre. Dire « c’est électrique donc c’est sans pollution » est donc une conclusion qui se discute!
Source : Compilation de l’auteur sur sources diverses

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).

 

Émissions de CO2 par kWh pour une sélection de pays du monde en 2006 (en 2016 la différence n’est pas majeure, même pour un pays pris isolément)
Source : Agence Internationale de l’Énergie, 2008.

De ce fait, si l’électricité est bien décarbonée (cas de la France, du Brésil, de la Norvège, de la Suède ou de la Suisse), alors les émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle sont significativement plus faibles que pour un véhicule à pétrole. Mais avec le « mix moyen mondial », dont l’Allemagne est proche (les Etats Unis aussi), la voiture électrique présente le même bilan que le véhicule à pétrole (graphique ci-dessous).

 

 

Émissions de CO2 liées à la production et à l’usage pour :

• un véhicule à essence,
• un véhicule au diesel,
• un véhicule électrique utilisé en Allemagne,
• un véhicule électrique utilisé en France.

Source : ADEME, ACV sur les véhicules électriques, non daté (2012 probablement).

Et si l’électricité est essentiellement faite au charbon (Chine, Australie, Inde, Taiwan, Afrique du Sud…), le véhicule électrique devient alors plus émissif que le véhicule à pétrole. Il également aussi émissif en particules fines, car certes la voiture elle-même n’en produit plus en direct, mais les centrales à charbon en produisent plein !

Quel bilan 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 ne coule pas de source. 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 qui sont des petits modèles avec des véhicules à essence qui sont en moyenne plus lourds et plus puissants, 
• ne pas comparer des données « sur le 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 sont sous-évaluées de 30 à 50% par rapport à la réalité (à tel point que les chiffres des constructeurs sur les émissions de CO2 devraient être considérés comme de la publicité mensongère !), 
• ne pas oublier de tenir compte des consommations des 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 ; 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), 
• et évidemment regarder comment évolue le bilan en fonction de la manière dont l’électricité est produite.

Quel bilan 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 fournir 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 particuliers représentent une grosse moitié (les utilitaires et les camions l’autre moitié). 
• Un moteur thermique a un rendement de l’ordre de 20% en moyenne sur carburant consommé (cela signifie que l’énergie mécanique qui sort du moteur est égale à 20% de l’énergie libérée par la combustion du carburant, le reste partant sous forme de chaleur), alors que le moteur électrique a un rendement de 80% sur électricité utilisée (c’est la même signification), 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,
-et pour un véhicule électrique il faut utiliser la batterie pour alimenter les auxiliaires (chauffage en hiver, phares, essuie-glace et désembuage, etc) alors que pour un moteur thermique c’est donné presque gratuitement (notamment le chauffage, qui sur un véhicule électrique en hiver peut quasiment doubler la consommation),
-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) * 0,8 (utilisation des auxiliaires) ≈ 50% 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 chaîne électrique est donc 2,5 fois plus efficace que la chaîne « carburants », et il faudrait donc un peu plus de 200 TWh électriques pour électrifier les véhicules routiers actuels à performances identiques. C’est en gros la moitié de la consommation électrique française (qui est de 450 TWh environ).

-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 8000 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 110 milliards d’euros (en 2012) et une durée de vie d’environ 60 ans. A cela il faut ajouter le « renforcement du réseau », parce que passer de 550 TWh transportés à 750 TWh ne se fait pas à réseau constant. Pour donner des bases de comparaison, le PIB français est de l’ordre de 2000 milliards d’euros en 2014, et, sur la base de 100 dollars le baril et 1,3 dollar par euro, l’importation de pétrole pour les carburants routiers nous coûte environ 30 milliards d’euros par an,
-Si on entend produire cette électricité avec des éoliennes, il faut installer environ 110 GW de puissance (sur la base de 2000 heures annuelles de production à pleine puissance par an), pour un coût d’environ 150 milliards d’euros (en 2014) à terre, et une durée de vie de 20 à 30 ans. A cela il faut aussi ajouter le « renforcement du réseau », et des capacités de stockage inter-saisonnier car l’éolien produit plus en hiver qu’en été. En pratique il faut augmenter ce coût d’un facteur 3 pour la partie de l’électricité qui a besoin d’être stockée ailleurs que dans les batteries des voitures. Par exemple, installer un kW de station de pompage, une espèce de double barrage qui sert de système de stockage, coûte 5 000 ou 6 000 euros par kW installé en France, soit bien plus que l’éolienne elle-même.
-Si on entend produire cette électricité avec des panneaux solaires photovoltaïques, il faut installer environ 220 GW de puissance (sur la base de 1000 heures annuelles de production à pleine puissance par an), pour un coût d’environ 400 milliards d’euros (en 2016), et une durée de vie de 20 à 30 ans. A cela il faut aussi ajouter le « renforcement du réseau » et des capacités de stockage intermédiaire, comme ci-dessus.
-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 450 TWh de gaz pour ces centrales, soit juste 20% de moins… que le pétrole économisé !! (et un coût d’importation de l’ordre de la moitié du coût du pétrole importé). Ces centrales émettront du CO2, certes moins qu’avec du pétrole, mais la décote ne sera « que » de 40%, ce qui ne sera pas suffisant pour diviser les émissions par 4 à 5. Par ailleurs il faudrait installer 30 GW de centrales à gaz (sur la base de 8000 heures de production par an), pour un coût d’environ 15 milliards d’euros (et une durée de vie de 40 ans).
Rappelons que le gaz européen vient à 60% de Mer du Nord, qui a passé son pic de production, et à 20% de Russie, qui ne devrait pas beaucoup augmenter ses exportations vers l’Europe (les « réserves de croissance » en Russie sont situées en Sibérie orientale, et elles iront probablement… aux Chinois).
-Si on entend produire cette électricité avec des centrales à charbon, sachant que le rendement de ces installations est de l’ordre de 40%, alors il faudrait importer 550 TWh de charbon – environ 70 millions de tonnes de charbon – par an pour ces centrales, et un coût d’importation de l’ordre de 6 milliards d’euros par an. Il faudrait alors installer 30 GW de centrales à charbon (sur la base de 8000 heures de production par an), pour un coût d’environ 45 milliards d’euros (et une durée de vie de 40 ans). Et en pareil cas les émissions de CO2 dues à la mobilité augmenteraient de 50% !

Il reste un dernier détail à régler avec une flotte de véhicules 100% électriques : l’appel de puissance quand on recharge. Si le parc de voitures en France (environ 30 millions) devient 100% électrique, avec une batterie de 40 kWh par voiture (de quoi faire 250 km en gros), et que tout le monde se branche le soir en recharge rapide pour recharger son véhicule, en appelant donc 40 kW à ce moment là, on aurait besoin d’une puissance de… 1200 GW, soit 12 fois ce que fournissent les centrales pilotables en France actuellement.
Cette situation est évidemment extrême : tout le monde ne se sert pas de toutes ses voitures tous les jours, une partie des déplacements de ne demandent pas de vider la batterie, on peut étaler sur la nuit en recharge lente… mais même si le surplus de puissance appelé ne s’élevait qu’à 10% de cette valeur, cela représenterait encore un doublement de la puissance garantie totale (à laquelle ne contribuent ni le solaire ni l’éolien, pour l’essentiel) actuellement disponible en France. Que l’on se rappelle qu’une pompe à essence représente une puissance de 2 MW !

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 est divisé par 5, utilisé 4 fois moins, avec des véhicules 3 fois moins lourds, et alimentés avec de l’électricité décarbonée, pas trop chère, et surtout pilotable (ce qui met le nucléaire et l’hydroélectricité en tête, et peut-être 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 ça bientôt !), en permettant au passage la mise en place de capture et séquestration… mais il faut que cela fasse partie du plan !
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), et sans augmenter les émissions de CO2 (parce que cela passerait au moins pour partie par une augmentation des centrales à charbon) est probablement se bercer d’illusions.
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 l’électricité 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 y arriver 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 !