Le bilan CO2 des voitures électriques

Le bilan CO2 des voitures électriques

Le triomphe de l’électromobilité ne peut plus être arrêté. Au cours des dernières semaines et mois, plusieurs grands constructeurs automobiles ont précisé leur changement de cap. Surtout, le puissant groupe VW, qui souhaite convertir la moitié de sa gamme entière aux voitures électriques d'ici 2030 et vise un bilan CO2 complètement équilibré dans l'ensemble du groupe d'ici 2050. Son rival Renault est encore plus ambitieux : les Français veulent proposer neuf nouvelles voitures sur dix à propulsion purement électrique d'ici la fin de la décennie. L’ambition de transformation est alimentée par la politique : la Commission européenne vient de présenter le paquet climatique tant attendu « Fit for 55 ». Leurs propositions se veulent une feuille de route vers l'objectif d'économiser au moins 55 % des gaz à effet de serre d'ici 2030 par rapport à 1990. Une partie de celle-ci se concentre sur l'industrie automobile : les nouvelles voitures ne devraient plus émettre de CO2 à partir de 2035. Mais dans quelle mesure les voitures électriques et donc l'ensemble de la mobilité électrique sont-ils vraiment respectueux de l'environnement ?

Empreinte carbone : cela ne se limite pas aux opérations

Les véhicules électriques sont-ils réellement plus respectueux de l'environnement que les moteurs à combustion modernes, qu'ils soient essence ou diesel ? Les experts en discutent également. En fin de compte, il faut tenir compte non seulement des émissions (inexistantes) pendant le trajet, mais aussi des polluants produits pendant toute la durée de vie de la voiture. "Les voitures électriques roulent localement sans émissions. Cela ne signifie pas qu'elles roulent également sans CO2, car la production d'électricité doit être prise en compte", explique le professeur Martin Doppelbauer de l'Institut technologique de Karlsruhe (KIT), où il est professeur de véhicules électriques hybrides, dans un article invité dans le magazine "Auto Motor Sport". 

La question du respect de l’environnement, c’est-à-dire de l’empreinte CO2 réelle des véhicules électriques, ne peut être résolue qu’à l’aide d’un bilan environnemental global. L'ensemble du cycle de vie des véhicules est pris en compte : depuis la production de tous les composants, y compris la batterie, jusqu'au fonctionnement du véhicule et à l'énergie nécessaire pour celui-ci, en passant par l'effort de maintenance et jusqu'à la mise au rebut de la voiture. Le ministère fédéral allemand de l’Environnement, de la Protection de la nature et de la Sûreté nucléaire (BMU) a élaboré une telle évaluation globale. Le résultat est l’étude « Dans quelle mesure les voitures électriques sont-elles respectueuses de l’environnement ? 

Pourquoi tant d'études sont trompeuses

Cela explique également pourquoi il existe tant de rapports différents, parfois trompeurs ou contradictoires, sur le respect de l'environnement des voitures électriques : selon le BMU, les raisons les plus courantes en sont la comparaison de différentes caractéristiques des véhicules (par exemple les classes, les moteurs et la taille des batteries), la prise en compte de différentes sections du bilan (par exemple uniquement la production de véhicules) et diverses hypothèses sur le mix électrique dans la production et l'utilisation des voitures électriques. De plus, des données obsolètes sont parfois utilisées, notamment pour les batteries. En parlant de batteries : les hypothèses sur la durée de vie d’une batterie pour voitures électriques sont souvent très différentes selon les études. Bref, les pommes sont souvent comparées aux oranges et des données incorrectes ou du moins obsolètes sont parfois utilisées.

Voiture électrique CO2 : Le mix électrique est crucial

Le mix électrique détermine avant tout si un véhicule électrique est plus performant en termes d’empreinte carbone qu’un moteur à combustion. Même si un tel véhicule fonctionne sans émissions, les centrales électriques émettent certainement des gaz à effet de serre lorsqu'elles fournissent du courant de charge, du moins si elles utilisent des combustibles fossiles. 

Dans des pays comme l’Allemagne et l’Autriche, de plus en plus d’énergies renouvelables sont utilisées pour produire de l’électricité. En 2019, par exemple, leur part en Allemagne était déjà d'environ 41 pour cent et en Autriche, la même année, elle atteignait 75,1 pour cent, selon le bilan énergétique de l'Office autrichien des statistiques. Cela se compare à une moyenne européenne de 34,1 pour cent. Quoi qu’il en soit, la tendance continue à s’accentuer ; En Allemagne, plus de la moitié de l’électricité proviendra bientôt pour la première fois de sources renouvelables. Cependant, avec le mix électrique allemand actuel, les voitures électriques sont nettement plus respectueuses du climat que les véhicules à combustion.  

Ceci est confirmé par le professeur Doppelbauer du KIT : comme il l'explique, une nouvelle voiture (tous types de conduite) dans l'UE a émis en moyenne environ 140 grammes de CO2 par kilomètre en 2020. Le nombre croissant de PHEV et de véhicules électriques aurait déjà considérablement réduit cette valeur par rapport à 2019. Les voitures électriques utilisent évidemment de l'électricité pour rouler. Selon l'expert, une valeur typique incluant les pertes de charge serait de 22 kWh/100 km. L'Agence fédérale de l'environnement (UBA) connaît la quantité de CO2 émise jusqu'à présent lors de la production d'un kWh. Celui-ci indique une valeur de 366 g de CO2/kWh pour 2020 sur son site Internet. 

Doppelbauer calcule désormais : « Les émissions de CO2 générées par la conduite d'une voiture électrique se situent alors à une courte distance d'une règle de trois : 22 kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. Cela correspond à 80,5 g/km. Des économies par rapport à une voiture neuve moyenne (et comme je l'ai dit, il y a déjà un nombre considérable dans ce mélange de voitures électriques et hybrides rechargeables inclus) : un bon 42 pour cent. » 

Les batteries ont un impact négatif sur l’équilibre écologique

Mais qu’en est-il de la production de batteries, à forte intensité énergétique, et comment cela affecte-t-il l’équilibre global ? C’est, avec beaucoup d’avance, le véritable tueur d’ambiance en matière d’e-mobilité ! En raison de la production complexe et énergivore des batteries, l’ensemble de la production, de l’entretien et de l’élimination des véhicules compte davantage dans le bilan climatique que l’ensemble des opérations de conduite. Et bien plus que les véhicules comparables équipés d’un moteur à combustion (voir graphique).

Néanmoins, selon l'étude du BMU sur les voitures électriques, le bilan reste globalement positif car le fonctionnement est bien plus respectueux de l'environnement. "Les émissions de gaz à effet de serre des véhicules électriques compacts actuels sont inférieures, sur toute leur durée de vie, à celles des véhicules comparables équipés d'un moteur à combustion. Par rapport à un moteur à essence, il produit environ 30 pour cent de gaz à effet de serre en moins. Par rapport à un moteur diesel comparable, c'est environ 23 pour cent de moins", indique l'étude du BMU, qui a calculé ces valeurs sur la base des données de l'Ifeu (Institut de recherche sur l'énergie et l'environnement de Heidelberg).

Le verdict de Jürgen Stockmar est bien plus critique. Cet expert expérimenté en développement automobile a travaillé au sein de la direction de Magna, Steyr Daimler Puch, Opel et Audi, entre autres, au cours de sa carrière. Aujourd'hui, il conseille des entreprises du secteur automobile et enseigne à la TU Vienne. Bien entendu, Stockmar utilise une Audi e-tron et donc un SUV de luxe dans ses calculs. Selon Stockmar, la production d'une batterie lithium-ion produirait 165 kg de CO2 par kWh de capacité de batterie, selon Johanneum Research. La production d'une batterie de 95 kWh dans l'Audi e-tron a nécessité 15 675 kg de CO2. Un véhicule équipé d'un moteur à combustion avec les émissions de CO2 légalement autorisées de 95 g par kilomètre parcourrait donc 165 000 kilomètres. Et même dans ce cas, le véhicule électrique n’en vaudrait pas la peine, car il consomme toujours de l’électricité pendant son fonctionnement.  

Divisé en un kilométrage supposé de 150 000, l'e-tron dans l'exemple de calcul de Stockmar atteint 104,5 g de CO2 par kilomètre grâce à la seule production de batteries. Avec une consommation des véhicules de 15 kWh aux 100 kilomètres, le mix électrique allemand actuel ajoute 50 g de CO2 supplémentaires par kilomètre, selon Stockmar. En été, cela entraîne une émission totale (pour la production des batteries et le fonctionnement continu) d'environ 150 g de CO2/km. "Ces émissions de CO2 sont bien supérieures à la limite d'émission légale de 95 g de CO2/km", a déclaré Stockmar lors d'un événement en ligne organisé par le MPKA (Motor Presse Klub Austria) début 2022. Addendum : "Ce véhicule ne répond pas aux règles d'immatriculation actuelles !" Il est incompréhensible que les émissions provoquées par la production de batteries soient simplement ignorées par les législateurs européens. Sans parler de l’énergie nécessaire au recyclage des batteries, qu’il a également laissée de côté dans ses calculs. En effet, il faudrait prendre en compte l'analyse du cycle de vie sur l'ensemble du cycle de vie d'un véhicule. 

Les énergies renouvelables en hausse

Bien entendu, un facteur joue en faveur de l'électromobilité : comme indiqué, la part des énergies renouvelables dans le mix électrique allemand continuera d'augmenter - jusqu'à au moins 65 % d'ici 2030, conformément à l'objectif du gouvernement fédéral. En outre, on peut s’attendre à des améliorations dans la production de batteries, tant en termes d’efficacité matérielle que de consommation d’énergie. "Si de l'électricité renouvelable est utilisée pour la production, la quantité de dioxyde de carbone contenue dans la batterie est réduite d'environ la moitié", indique le document du BMU. Même si les calculs sous-jacents tiennent compte du fait que les moteurs à essence et diesel deviennent également plus économiques, une évolution comparable à celle des voitures électriques est peu probable.

Outre une part croissante des énergies renouvelables, l'étude s'est appuyée sur les hypothèses suivantes : la production en Europe est supposée pour la production de véhicules, tandis que la production de batteries est prise en compte pour la situation actuelle en fonction de la composition actuelle des pays producteurs. Les perspectives pour 2030 supposaient alors la production européenne de batteries. Cela semble raisonnable, car il y a actuellement une augmentation massive de... Expansion de la production de batteries en Europe est investi. Seul VW a des projets ambitieux dans ce domaine.

L'ajout de biocarburants au diesel et à l'essence conformément aux objectifs nationaux et aux réglementations européennes a également été pris en compte dans les calculs. Pour la consommation d'électricité et de carburant, des données réalistes provenant d'exemples de véhicules typiques de l'ADAC EcoTest sont utilisées, ce qui est nettement supérieur aux informations officielles du fabricant. Les moyennes de la flotte n'ont pas été prises en compte. Et afin de permettre, comme on l'appelle, « une comparaison équitable entre les différents types d'utilisation », les émissions totales ont été calculées sur la base d'un kilométrage moyen de 150 000 kilomètres.

Voiture électrique : 40 % de consommation de CO2 en moins 

Selon toutes ces hypothèses, l'avantage d'une voiture électrique en 2030 par rapport à un moteur à essence dans le calcul du modèle BMU augmentera à 42 pour cent et par rapport à un moteur diesel à 37 pour cent. Et ce malgré une production énergivore. 

À propos d’énergie énergivore : les alternatives très discutées, en particulier les e-carburants préconisés par l’industrie, présentent un inconvénient : « La production de ces carburants nécessite plus d’énergie que ce qui est ensuite disponible comme carburant », concluent les experts du BMU. Dans le même temps, son utilisation dans les véhicules équipés de moteurs à combustion est bien moins efficace que celle des moteurs électriques. Le professeur Doppelbauer du KIT est d'accord : « Si l'on calcule honnêtement la consommation actuelle de carburant de 7,3 litres aux 100 km, les carburants synthétiques nécessitent plus de 10 fois plus d'énergie électrique que les voitures électriques. »  

Les coûts des matières premières sont plus élevés pour les voitures électriques

Une analyse plus approfondie du BMU confirme un soupçon qui découle du niveau relativement élevé d'émissions dans la production automobile : en termes de dépenses cumulées en matières premières, les véhicules électriques sont aujourd'hui encore moins performants que les véhicules à moteur à combustion. "Il faut simplement davantage de matières premières pour produire des composants de véhicules. Un certain nombre de matériaux à forte intensité manufacturière sont utilisés, en particulier pour la production de batteries." Cela affecte également l’équilibre écologique. 

Ici aussi, la production de batteries est le plus grand trouble-fête : la technologie lithium-ion, par exemple, nécessite des quantités importantes de cobalt, qui est également critiqué pour ses conditions de financement socialement et éthiquement problématiques ainsi que pour son impact environnemental élevé. Il y a une concentration accrue ici Chaînes d’approvisionnement et obligations de diligence raisonnable des entreprises une approche prometteuse pour lutter contre les griefs, selon le BMU, qui promeut également le développement de processus de recyclage des nouveaux composants. Et cela exprime l’espoir suivant : « Le développement ultérieur de la production, de l’efficacité des matériaux et de la technologie de stockage améliorera très probablement considérablement le bilan. » 

Néanmoins, les deux principales affirmations de l'étude allemande peuvent être résumées comme suit : En termes de consommation totale de matières premières, les véhicules équipés d'un moteur à combustion ont encore actuellement un avantage. Mais en termes de besoins énergétiques totaux et donc d'émissions de CO2 sur l'ensemble du cycle de vie - et c'est le sujet de cet article - les véhicules électriques sont déjà clairement en avance grâce à leur rendement élevé. 

De nombreuses autres études attribuent désormais également aux voitures électriques une meilleure note par rapport aux véhicules à combustion, principalement en raison du rendement élevé du moteur. Un bilan de l'ADAC montre que le désavantage en CO2 des voitures à batterie est compensé lors d'un trajet compris entre 50 000 et 100 000 kilomètres. 

Y a-t-il suffisamment d’électricité (verte) ? 

Mais y aura-t-il réellement suffisamment d’électricité, et surtout suffisamment d’électricité verte, si les ambitieux plans d’électrification de l’UE et des grands constructeurs automobiles européens sont mis en œuvre ? « Si presque toutes les voitures en Allemagne étaient électriques, nous aurions besoin de 20 à 25 % d'électricité en plus », explique Doppelbauer. Bien entendu, nous sommes encore dans au moins 10 ans avant la fin généralisée de la vente de voitures à combustion. Il faut ensuite généralement 15 ans supplémentaires pour que le parc automobile soit largement transformé. "Nous sommes optimistes et pensons que nous ne serons pas en mesure de générer pleinement la production d'électricité supplémentaire dans 25 ans au plus tôt. En d'autres termes : il nous suffit de produire près de 1 pour cent d'électricité supplémentaire par an pour absorber la demande supplémentaire des voitures électriques."  

Selon l’expert, les véritables défis de l’électromobilité sont ailleurs : créer des possibilités de recharge pratiques pour des millions de personnes qui ne disposent pas de leur propre logement ni de place de parking. Et aussi en créant des voitures compétitives qui ne sont pas simplement des moteurs à combustion convertis. Et enfin d'accélérer le développement et la production des nouvelles technologies, de les optimiser et de réduire les coûts.

Le « pape automobile » allemand, le professeur Ferdinand Dudenhöffer, a souligné lors d'une visite éclair en Autriche au début de l'été 2022 qu'en matière de bilan CO2 des voitures électriques, on pouvait discuter dans tous les sens : « Vous pouvez préparer les résultats comme vous le souhaitez en utilisant diverses hypothèses, par exemple sur le futur mix électrique. » lance un appel : « Nous ne devrions pas détruire l’électromobilité avec des hypothèses horribles ! » 

Dudenhöffer lui-même se révèle être un fan de l'électromobilité et déclare : « L'avenir est électrique. Nous ne devrions pas ruiner l'électromobilité avec d'horribles hypothèses ! Il estime que d’ici 2030, deux tiers de toutes les voitures neuves vendues en Allemagne seront des voitures électriques. Bien entendu, la demande en électricité va alors exploser. C’est pourquoi, selon Dudenhöffer, l’énergie nucléaire est pratiquement impossible à contourner. « Nous ne devrions pas fermer l’esprit sur le débat sur l’énergie nucléaire », a-t-il déclaré. en conversation avec l'industrie automobile, La sortie de l’Allemagne du nucléaire est naïve. Eh bien, l’UE a déjà attribué à l’énergie nucléaire un label vert de toute façon. Mais cela peut bien sûr aussi être débattu.