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La voiture électrique permet-elle de réduire les émissions de CO2 ?

Grégory Launay - Dernière mise à jour : 29 décembre 2009


Si le véhicule électrique a un bilan énergétique comparable à celui d’un véhicule thermique, qu’en est-il pour les émissions de CO2 ?

 

Sait-on répondre à cette question ?

Il faut être très prudent sur ce genre de sujets. On trouve de nombreux calculs de coins de table sur internet, entachés d’erreurs plus ou moins flagrantes. On trouve également de nombreuses évaluations officielles provenant des constructeurs automobiles et d’organismes paragouvernementaux et donnant des résultats forts différents (du simple au double).

Pourquoi tant d’écarts ? Parce que les hypothèses que l’on est obligé de faire sont aujourd’hui encore assez mal maitrisées. Quel est, par exemple, le rendement de transport de l’énergie électrique ? Ce rendement dépend des caractéristiques du réseau, de la distance parcourue par les électrons (et depuis que le marché européen est « ouvert » cette distance peut être très importante), d’un stockage intermédiaire éventuel … Quel est également le rendement global d’un véhicule électrique ? Il dépend de l’intégration des machines électriques, du rendement de charge / décharge de la batterie, etc. Les hypothèses prisent pour tous ces éléments peuvent varier fortement et ont des conséquences sur les résultats …

Toutes ces précautions étant prises tentons tout de même un tour de la question et essayons d’en tirer quelques enseignements ….

 

Quel est le contenu en carbone de l’électricité ?

Rappelons tout d’abord qu’un véhicule électrique n’émet pas en lui-même de CO2, c’est la production de l’électricité nécessaire à son utilisation qui va le faire. C’est donc sur la question des émissions de CO2 des centrales électriques qu'il faut se pencher.

Ces émissions dépendent de la source d’énergie primaire utilisée (charbon, fioul, nucléaire …) mais aussi de la technologie. Pour une même source d’énergie (le charbon par exemple) il existe des technologies plus ou moins complexes dont les rendements, les émissions de CO2 … et les coûts de production diffèrent de manière très importante. Le tableau suivant présente donc une fourchette d’émission de CO2 par technologie.


Emissions de CO2 des centrales électriques - Sources diverses, compilation de l’auteur

A partir de ces données on peut déterminer les émissions de CO2 par kWh électrique produit pour un pays ou un continent donné ainsi qu’une moyenne mondiale.

Pour remarque, les chiffres donnés par pays peuvent également varier de manière importante (pour la France du simple au double par exemple) ce qui s’explique toujours par les hypothèses prises. Compte-t-on l’électricité produite ou consommée en France (le marché de l’électricité est libéralisé, il y a donc des échanges aux frontières) ? Compte-t-on uniquement le carburant consommé par la centrale ou aussi l’impact de la construction et du démantèlement de celle-ci (voir l’analyse en cycle de vie) ? Malgré ces différences les ordres de grandeurs des émissions liées à la production électrique semblent assez bien connus.


Emissions de carbone liés à la production électrique dans différentes zones géographiques - Source : Carbon Monitoring for Action, 09/2009

La moyenne mondiale est autour des 600 grammes de CO2 par kWh. Pour comparaison, la combustion d’un litre d’essence dégage environ 2,5 kg de CO2 en libérant 10 kWh d’énergie soit 250 grammes de CO2 par kWh. Pour l’instant la comparaison ne plaide pas en faveur de l’électricité. Mais poursuivons …

 

Pour ma voiture qu’est ce que ça donne ?

Faisons un petit calcul d’ordre de grandeur à partir du véhicule moyen mondial. Ce véhicule émet 225 grammes de CO2 par km, chiffre que nous pouvons majorer de 10% pour les émissions amont de mise à disposition du pétrole (raffinage et transport). Notre base sera donc de 250 grammes de CO2 par km pour un véhicule thermique. Qu’en serait-il pour le même véhicule roulant à l’électricité ?

En considérant un rendement global de 64% (80% pour l’ensemble batterie / électronique de puissance et de 80% également pour l’ensemble moteur / transmission) et un besoin de 160 Wh à la roue pour parcourir un km (soit le même besoin que notre véhicule thermique), la consommation électrique serait d’environ 250 Wh par kilomètre. Pour que ce véhicule émette moins de CO2 que son homologue thermique il faut donc que l’électricité soit produite avec moins de 250 grammes de CO2 pour 250 Wh soit moins de 1000 grammes par kWh.

A priori donc, à part pour certains pays très émetteurs comme la Chine et la Pologne, l’usage de l’électricité permet effectivement de réduire les émissions de CO2. Cela est surtout vrai si l’on regarde la moyenne mondiale des émissions de CO2 due à l’électricité qui, rappelons le, est d’environ 600 grammes par kWh. Au premier ordre donc, faire rouler demain l’ensemble du parc automobile à l’électricité permettrait de réduire de 40% les émissions de CO2.

Au delà de cette estimation très basique, regardons une étude de l’ADEME qui s’est intéressée plus particulièrement au cas de la France.

Emissions de CO2 « du puits à la roue » des véhicules électriques et thermiques - Source : ADEME, juillet 2009

Ces résultats semblent plus sévères pour l’électricité que ne l’est le petit calcul précédent. D’après ce graphique, pour qu’un véhicule électrique soit plus performant qu’un véhicule thermique il est nécessaire que le contenu en carbone de l’électricité soit inférieur à 650/700 grammes de CO2 par kWh. Le gain total envisageable ne serait plus alors que de 10 à 15%. Ce résultat en est un parmi d’autres, il n’y a pas d’unanimité sur ces chiffes aujourd’hui. Ces différences ne doivent pas cacher les principaux enseignements.

Tout d’abord, en moyenne mondiale, les émissions de CO2 du puits à la roue d’un véhicule électrique sont potentiellement plus faibles que celles d’un véhicule thermique équivalent. Ensuite lorsque l’électricité est réalisée à partir des technologies les plus sommaires, le véhicule électrique se montre plus mauvais que le véhicule thermique. Enfin les performances réelles en économie de CO2 dépendent énormément des conditions pratiques de mise en œuvre.

Arrêtons-nous un instant sur ce dernier point. Le graphique de l’ADEME nous montre que les conditions réelles de recharge des véhicules sont très importantes car le contenu en carbone de l’électricité varie au cours de la journée. On comprend que les résultats ne seront pas les mêmes entre une recharge faite la nuit au tout nucléaire (électricité de base en France) et une recharge faite en journée au moment d’une pointe de production (avec une centrale au fioul).

Ces éléments font que comme pour la question du rendement global du véhicule électrique il est très difficile aujourd’hui d’affirmer des résultats avec une très grande précision … mais ce n’est pas pour cela que l’on ne peut rien en conclure.

 

Quelles conclusions ?

Une première conclusion peut se présenter sous la forme du graphique suivant :

Intérêt du véhicule électrique en fonction du contenu en carbone de l’électricité - Compilation de l’auteur

On y fait apparaître, en fonction du contenu en carbone de l’électricité, les valeurs pour lesquelles il y a manifestement consensus sur la supériorité ou l’infériorité de l’électricité sur le véhicule thermique ainsi que la plage de valeur où manifestement on ne sait pas trop …

Une seconde conclusion est que, France mise à part, l’ordre de grandeur du gain prévisible (la taille du terrain de football) n’excédera pas 30% à 40% … Faire rouler dès demain tout le parc automobile mondial à l’électricité permettrait donc de réduire au mieux les émissions de CO2 de 30%.

On peut ici rappeler que ces 30% pourraient être gagnés par des moyens technologiquement plus simples (mais socialement plus autoritaires : imposer une réduction de vitesse et / ou une réduction de masse …) mais surtout que l’enjeu réel est de diviser pas trois les émissions globales avec un doublement du parc … on est loin du compte ! On comprend bien qu’en l’état actuel, l’électrification peut être une partie de la solution … mais une partie seulement.

Reste ensuite à savoir comment peut évoluer le contenu en carbone de l’électricité ? Cela renvoie vers les questions du nucléaire, des énergies renouvelables et de la séquestration du carbone.