De l’influence de la voiture électrique sur les engagements européens

La voiture électrique consomme de l’électricité mais celle-ci est produite partiellement avec des énergies fossiles. Donc rouler à l’électricité dégage aussi des gaz à effet de serre (GES). Dans quelle mesure ?

Un véhicule 4 places de 170 CV comme la BMW i3 consomme effectivement 140 Wh par kilomètre. Cela inclut absolument tout, à savoir non seulement la force motrice mais aussi les pertes dues au rendement des batteries Li-Ion, le chauffage et le refroidissement, les phares et la ventilation.

Un véhicule équivalent équipé d’un moteur diesel consomme en moyenne effectivement 5,5 litres/100 km en tenant également compte du fonctionnement de la climatisation et de la ventilation. Le chauffage, par contre, est issu des pertes thermiques du moteur et ne consomme aucune énergie supplémentaire (à part pour ces satanés sièges chauffants).

Combien de CO2 produit-t-on par kWh électrique ?
Depuis la libéralisation du marché de l’électricité, il devient très difficile de calculer le mix électrique en Belgique. En effet, une part significative de l’électricité est importée. La quantité de GES est évidemment faible si elle provient de centrales nucléaires françaises ou d’éoliennes, mais élevée quand il s’agit de centrales allemandes au charbon ou à la lignite. Si l’électricité provient d’une centrale TGV (turbine gaz-vapeur), la CWaPE considère que la production d’un kWh produit 465 grammes de CO2.

Pour trancher le débat, on fixera la quantité de GES coproduit par le mix énergétique consommé en Belgique à 400 grammes de CO2. Il est probablement inférieur à cette valeur et devrait à long terme diminuer au fur et à mesure de l’augmentation de la part d’électricité renouvelable.
Avec cette hypothèse, le véhicule électrique coproduit 56 grammes de CO2 par kilomètre parcouru.
Combien de CO2 produit-on en brûlant du pétrole ?
Pour le véhicule diesel de référence, il faut aussi connaître la quantité de pétrole nécessaire pour produire le carburant. Nous prendrons l’estimation d’une perte de 20% due au raffinage. Si on affecte la même proportion à tous les produits du raffinage, il faut donc 1,25 litres de pétrole pour obtenir 1 litre de diesel et donc 6,875 litres de pétrole pour parcourir 100 km.
La quantité de CO2 produite par la combustion d’un litre de pétrole est de 2,6 kg soit 17,9 kg CO2 /100 km ou 179 grammes/km, soit bien au delà des valeurs affichées par les constructeurs qui sous-estiment systématiquement la quantité réellement consommée et ne tiennent pas compte de l’émission de CO2 due à la production de carburant.
On devrait d’ailleurs tenir compte aussi des émissions de GES du transport du carburant de l’usine de raffinage à la pompe alors que les pertes dues transport de l’électricité sont limitées à l’effet de Joule.
Économie de GES entre une voiture diesel et électrique
Donc, remplacer un véhicule au diesel par son équivalent électrique économise 179 – 56 = 123 grammes de CO2 par km ou bien encore 2 tonnes par an compte tenu d’une moyenne nationale de 16.000 km par an.
Une électrification totale des 5,5 millions de voitures belges permettrait dès lors l’économie d’environ 11 millions de tonnes de CO2 soit environ 10% des émissions de GES de la Belgique en 2012 (116 Mt éq CO2).
Réduction de la quantité d’énergie consommée
Pour l’évaluation de la réduction de la consommation d’énergie, l’Europe a choisi de compter l’énergie finale consommée et pas l’énergie primaire qui a servi à la fabriquer.
On ne doit donc pas compter la quantité de gaz ou d’uranium nécessaire à produire un kWh ni la quantité de pétrole nécessaire pour produire un litre de diesel mais uniquement ce qui est consommé à la pompe ou à la borne électrique.
Or un litre de diesel contient 10 kWh. Notre véhicule de référence consomme donc 55 kWh pour parcourir 100 km soit 550 Wh par km contre 140 Wh pour un véhicule électrique. Cela va immédiatement faire froncer les sourcils des ingénieurs mais pas ceux des fonctionnaires européens qui appliquent les conventions dictées par leur employeur.
Mais celles-ci, une fois n’est pas coutume, iront dans le bon sens car, pour l’Europe, un véhicule électrique permet l’économie de 550 – 140 = 410 Wh par kilomètre soit pas moins de 6.560 kWh par an.
Si toutes les voitures belges étaient électriques, la Belgique comptabiliserait une réduction de 36 TWh d’énergie consommée sur un total national de 500 TWh même si l’influence sur la réduction de l’énergie primaire sera nettement moindre.
Qu’à cela ne tienne, rien que l’électrification des voitures permettrait à la Belgique de constater une réduction comptable de 7,2% de l’énergie finale consommée aux yeux de l’Europe.
Et les autres véhicules ?
Bien entendu, les autres véhicules peuvent être électrifiés pour participer à ces résultats positifs : les bus, les camionnettes, les camions, les motos. Seuls les avions resteront longtemps condamnés à utiliser du pétrole sous forme de kérosène pour voler. En effet, alors qu’une bonne batterie Li-Ion ne peut guère stocker plus de 200 Wh par kg, le kérosène contient 11,8 kWh d’énergie primaire par kg qui fournissent environ 4.000 Wh par kg, vingt fois plus d’énergie que les batteries par kg. On peut donc faire voler des avions avec des batteries mais pendant des durées nettement plus courtes.
Conclusions
La voiture électrique est une solution majeure à la réduction des gaz a effet de serre qu’elle réduit de 70% par rapport au véhicule diesel.
Elle réduit aussi de 75% l’énergie finale consommée même si la diminution d’énergie primaire n’est que de 56% si l’électricité est produite par une centrale TGV avec un rendement de 55%.
Le gouvernement fédéral ne s’y est pas trompé en proposant cette mesure phare dans sa déclaration politique. En quelques phrases, un énorme gisement d’économie d’énergie et de gaz à effet de serre qui semble être passé au dessus de la tête des organisations environnementales du pays.
Laurent Minguet

11 Commentaires Laissez le votre

  1. le 6 novembre 2014 à 14:18

    Anonymous #

    Il faut comparer, ce qui est comparable.
    Un véhicule diesel de la catégorie d’une i3 consommera tout au plus 4l de diesel/100km, ce qui relativise nettement vos calculs.

    • le 8 novembre 2014 à 16:41

      cher Anonyme,
      je ne pense pas qu’un véhicule diesel de 170 CV 1,3 t qui utilise de la climatisation ne consomme que 4 litres/100 km en comptant 50% de parcours urbain.
      .
      Mais admettons cette hypothèse. Le véhicule produira quand même 130 g de CO2 par km au lieu de 56 g à l’électricité.
      l’économie d’énergie consommée sera de 400-140=280 Wh par km

      cela ne change pas les conclusions.

  2. le 6 novembre 2014 à 15:02

    Anonymous #

    irréalisable avec la technologie disponible aujourd’hui. Problème de rareté de minerais pour les batteries (voir l’âge des low-tech: Ph Bihouix-Seuil2014*), l’EROEI des énergies fossiles en chute libre, l’insuffisance du renouvelable, etc… exemple; si on compte la nécessité d’avoir des batteries pour palier au caractère intermittent du renouvelable, l’EROEI des énergies renouvelables ne permet pas de soutenir la complexité du système actuel. Pour le solaire par exemple, le solde est négatif. On retire moins dénergie qu’il a fallu pour exploiter la source (cfr: les études de Charles Hall et al.). En outre, il faudrait au moins 25 ans pour mettre en place une transition industrielle de ce type… or, sur une trajectoire exponentielle, il semble difficile de croire que l’on peut encore avoir un doublement supplémentaire alors que nous sommes déjà en overshoot écologique.

    irréaliste dans les conditions socio-économiques actuelles. Problème des dettes, instabilité des marchés, guerres monétaires,…. Les investisseurs ont besoin de prévisibilité et ils n’en n’ont plus (et ils n’en auront pas bcp plus avec la déclaration gouvernementale)

    La vraie question est Nous reste-t-il assez de pétrole pour construire une société sans pétrole au niveau de complexité actuel ? Plus haut on va dans le dépassement des capacités de charge ecosystémiques, plus il y a de probabilité qu’un effondrement irréversible se produise.

    might be too little, too late… peut-être vaut-il mieux en prendre conscience maintenant plutôt que continuer sur la même trajectoire… et avoir un gros coup de barre quand on s’y attend le moins…

    bien cordialement

    xxx

    * http://www.liberation.fr/terre/2014/07/04/la-high-tech-nous-envoie-dans-le-mur_1057532

    • le 8 novembre 2014 à 16:44

      cher Anonyme,

      votre discours est fort déprimant et se contente de citer des études pessimistes mais ne démontre pas vos affirmations.

    • le 10 novembre 2014 à 10:56

      Anonymous #

      Cher Laurent,

      Ma réaction était spontanée. Je vous présente mes excuses si elle a pu vous heurter. Voici quelques éléments supplémentaires…

      Les études que je cite ne sont pas pessimistes à proprement parler. Elles devraient être considérées comme réalistes car publiées dans des journaux à comité de lecture qui sont sensés présenter « l’état de l’art ». Elles sont pour la plupart disponible en pdf sur google scholar. l’ERoEI est un concept du type LCA, les périmètres que l’on choisit déterminent le résultat final.

      La dernière en date ici http://mahb.stanford.edu/wp-content/uploads/2014/03/energy-policy_Lambert_et.al_2013.pdf

      Pour maintenir le niveau de complexité actuel de la société (avec son système de santé, éducatif, art/loisirs etc ) on aurait besoin d’un ERoEI d’environ 12/1.

      Une étude récente montre que l’ERoEI de l’éolien et le pv sont en dessous de ce niveau lorsque l’on prend en compte le besoin de stockage pour palier au problème de l’intermitence. A noter qu’une étude montre que le pv est en dessous de 1/1 en Europe. http://diyhpl.us/~bryan/papers2/paperbot/Energy%20Balance%20of%20the%20Global%20Photovoltaic%20(PV)%20Industry%20-%20Is%20the%20PV%20Industry%20a%20Net%20Electricity%20Producer%3F.pdf

      Mais ce n’est pas tout il y a aussi le seuil économique.
      Voir cette édude résumée sur le site
      http://www.dailykos.com/story/2013/07/08/1221552/-GETTING-TO-ZERO-Is-renewable-energy-economically-viable

      « The economy becomes less efficient as we deploy less efficient energy sources to run it. As we spend more of our time and effort making exergy, we will spend less making all the other stuff we need and GDP goes down. The flip side of this is that as the price of electricity goes up and GDP goes down, the economic threshold decreases: more marginal energy sources will become profitable. »

      Quant au recyclage des batteries, il coute énormément d’énergie…. et le bilan énergétique total sera encore plus négatif au bout du compte.

      Voir « L’âge des low-tech », (très bien écrit et pas trop long). Le potentiel de substitution est très limité…. à moins de faire tout en organique mais on en est encore très très loin (pas avant 30 ans au moins, et il faudrait des conditions économiques très favorables pour la R&D et les industries…. autant dire qu’on est très très mal parti)

      désolé de vous annoncer ces nouvelles si vous n’étiez pas au courant de ces études. Peut-être qu’elles se trompent mais que faire si elles s’avèrent correctes ? Personne ne semble vouloir écouter alors que nous sommes cernés de toutes parts …

      Ce qui a de vraiment déprimant dans cette histoire, c’est qu’on a même pas de plan B …. comme si on pensait que prendre une assurance en en élaborant un ne serait pas utile.

  3. le 6 novembre 2014 à 15:19

    Anonymous #

    L’Ademe ne donnait pas un bilan aussi favorable à l’électrique, du puits à la roue. Les batteries ne restent-elles pas un problème à ce stade ? Si pas en CO2, en matériaux nécessaires à leur fabrication.

  4. le 8 novembre 2014 à 16:48

    cher Anonyme (quelle grande famille que ces anonymes)
    c’est possible que l’Ademe apporte un bilan différent mais ils n’ont pas analysé la BMW i3 qui n’existait pas.
    je ne vois pas le problème que les batteries pourraient poser. Une fois usées, elles sont complètement recyclées.
    la technologie actuelle ne peut que s’améliorer et choisir d’autres matériaux en fonction de leur rareté ou de leur coût

  5. le 14 mai 2015 à 08:34

    Bonjour, je vous suggère de découvrir le concept Ecar333, 100% électrique et belge présentée au salon de l’Auto de Bruxelles en janvier 2015 et que nous allons développer et produire en Wallonie. Nous serions fort intéressé de vous présenter ce concept léger, économique et électrique. Notre concept est simple : produire localement avec des ressources locales, de la main d’œuvre locale pour un marché local. La RW soutient notre implantation en Wallonie, nous sommes à la recherche d’investisseurs et de partenaires de développement. Bien cordialement,

  6. le 1 décembre 2015 à 12:10

    Xavier Marichal #

    Je retombe bien tardivement sur cet article, à l’heure où le fédéral prend effectivement cette approche, et où la Flandres vient d’annoncer 5000 euros de primes à ceux qui achèteraient une voiture électrique.

    L’article est relativement correct dans les chiffres qu’il présente, mais ne tient pas compte de deux aspects majeurs avant de décider de l’option électrique pour la voiture.
    1. ce n’est pas la consommation qui compte mais le bilan total, qui inclut le coût environnemental de la production du véhicule, et son traitement en fin de vie. Et à ce moment-là, le bilan n’est plus en faveur de la voiture électrique qui fait appel à des métaux lours et polluants tant pour sa batterie que pour de l’électronique embarquée.
    La voiture électrique est donc un excellent moyen de lutter contre la pollution atmosphérique, surtout dans les villes, en délocalisant la pollution en un endroit unique (de production d’électricité, où cela peut être traité efficacement). Mais pas un moyen d’amélioration environnementale dans l’absolu.

    2. Si tout el monde s’équipait demain d’une voiture électrique, il faudrait 6x la puissance électrique globale de la Belgique actuelle, celle que l’on peine à maintenir et qui donne lui à des accords bizarres avec Electrabel pour prolonger des centrales nucléaires… Il ne s’agit donc pas non plus d’une solution de masse.

    Aujourd’hui, vu l’offre de véhicules et les politiques associées, la voiture électrique se positionne plutôt comme un « gimmick » high-tech pour amoureux de voitures et/ou personnes aisées…
    Bref, un bilan nettement plus mitigé que ce que l’article reflète.

    • le 13 décembre 2015 à 12:45

      Laurent MinguetLaurent Minguet #

      Cher Monsieur Marichal,

      Merci pour ces deux remarques.

      Pollution par métaux lourds

      Vous mettez en balance la pollution liés aux métaux lourds et à l’électronique embarquée d’un véhicule électrique par rapport à un véhicule classique. L’énorme différence est que la pollution d’une véhicule classique s’en va par le pot d’échappement. Il n’en n’est rien d’un véhicule électrique donc l’intégralité des métaux lourds et de l’électronique demeurent intégralement à l’intérieur du véhicule et seront recyclés en fin de vie. Ce n’est pas comme l’agriculture où les engrais et leur métaux lourds se dispersent dans les sols qu’ils contaminent où les piles qu’on jetait autrefois dans les décharges ou qu’on brûlait dans les incinérateurs.

      Augmentation du parc de production électrique

      D’où sort ce chiffre de 6 fois la puissance actuelle?

      Appliquons la méthode Minguet qui consiste à faire un calcul basé sur des fondamentaux qui font consensus. Une voiture belge roule en moyenne 16.000 km à 140 Wh/km soit 2.240 kWh par an.
      Admettons que les pertes entre le lieu de production et la force motrice soit de 25%, la voiture requiert 3.000 kWh par an environ soit, en moyenne, 340 watt.
      Donc une flotte de 5 millions de véhicules nécessitera une puissance de 1.500 MW, environ 10% de la puissance actuelle du parc de production électrique belge et pas 6 fois plus.

      En pratique, il n’y aurait même pas besoin d’augmenter la puissance du parc installé puisqu’il est loin de tourner à plein régime et qu’on peut facilement décider de ne pas charger trop de véhicules durant les heures de pointe, entre 17h et 20h. Au contraire, les centrales électriques tourneront davantage sur l’année et seront plus rentables.

      En délestant la charge des véhicules électriques on disposera d’un énorme gisement d’économie instantanée qui évitera définitivement le risque de black out.

      En résumé : pas de pollution aux métaux lourds et pas de nouvelles centrales à construire.

      LM

      • le 13 décembre 2015 à 15:19

        Xavier Marichal #

        Mmmh…
        Sur les métaux lours, il est évident que l’avantage majeur du véhicule électrique est la non-dispersion, de métaux, de Nox, de Sox.. et contribuerait à une amélioration de la qualité de l’air.
        Mais je ne suis pas sur (je n’ai pas trouvé d’étude là-dessus) que l’on puisse comparer les rejets à la quantité de métaux nécessaire à une voiture électrique. Notamment pour les batteries. A une heure où la future pénurie de métaux semble de plus en plus inéluctable: cf. les travaux de M. Bihouix. Synthétisé dans cet article, qq peu pessimiste j’en conviens (http://internetactu.blog.lemonde.fr/2015/10/17/faut-il-prendre-leffondrement-au-serieux/).

        Sur le calcul de la consommation, adoptons en effet une approche en « ordre de grandeur » (ou approche Minguet si vous préférez :-) ). Mais je vais prendre des hypthèses différentes des vôtres:
        – 5.600.000 de véhicules personnes (cf. http://statbel.fgov.be/fr/statistiques/chiffres/circulation_et_transport/circulation/parc/)
        – la voiture électrique standard a une batterie de 25 kWh (et encore, cela n’arrête pas d’augmenter. Tesla est déjà à 50 kWh).
        – des différentes personnes que je connais avec véhicules électriques, tous ont tendance à rouler plus qu’avant « puisque je ne pollue pas » et que « c’est moins cher »… et se retrouvent à tous recharger l’entièreté de leur batterie chaque jour. On va donc garder 25 kWh (même si les batteries grandissent fortement aujourd’hui) et compter 200 jours d’usage par an.
        J’arrive alors à 28 TWh.

        Là où cela va se compliquer, et ce qui explique mon affirmation « 6x la capacité de production actuelle », c’est que tout le monde va vouloir recharger en même temps, typiquement en rentrant du boulot (qui est déjà un pic électrique). Il y a des solutions, mais elles sont loin d’être si simples que cela à mettre en oeuvre, notamment car elles feront appel à du changement comportemental…

        Mais surtout, avant de clamer 70% de réduction de l’impact climatique des véhicules grâce à l’électrique, il est certainement utile d’aller lire des auteurs qui ont creusé ce problème plus qu’en ordre de grandeur. Avec 70%, vous êtes encore plus optimiste que les plus optimistes utilisés par les fédérations et lobbys de l’industrie automobile. Cela ne me semble pas très… juste et plutôt un parti pris délibéré, non?
        Voici une petite synthèse, qui plaide plutôt pour une réduction au final de l’ordre de 10 à 20%: http://www.iew.be/spip.php?article4622
        Et qui explique bien que les différences entre les résultats dépendent fortement des hypothèses initiales.

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