Les voitures électriques polluent-elles plus qu’on ne l’imagine ? (bilan écologique, ACV, CO2, diesel…)

Publié le 1 janvier 2018 à 16:00

Mis à jour le 2 janvier 2018 à 10:54

Par Jean-Luc Moreau

Plus la transition vers le véhicule électrique paraît évidente, plus les critiques à l’égard de ses vertus environnementales se font virulentes. Bilan carbone parfois désastreux, manque de matières premières pour les batteries, recyclage problématique : où est la vérité ?

La performance environnementale des véhicules électriques est un sujet abondamment traité ces dernières années : pas moins de 79 études lui ont été consacrées. Pourtant, malgré l’abondance de littérature, il est bien difficile de se faire une opinion, car les conclusions des rapports sont parfois contradictoires.

Ce constat a convaincu Transport & Environnement de remettre l’ouvrage sur le métier. Cette fédération européenne, regroupant une cinquantaine d’O.N.G. dans le domaine du transport et de l’environnement, a commencé par décortiquer les différents travaux… et elle s’est rendu compte que les résultats étaient souvent biaisés par des données de départ inexactes ou irréalistes.

Elle a, ensuite, réalisé sa propre analyse, sous la direction du Dr. Maarten Messagie, de l’université de Bruxelles, une entité – a priori – indépendante de toute influence extérieure, dans un pays dépourvu de constructeur automobile.

Pourquoi de telles disparités dans les études ?

Transport & Environnement ne se risque pas à accuser certains lobbies d’avoir “orienté” les rapports sur l’analyse des cycles de vie des véhicules électriques. Pourtant, le fait est avéré… Il est d’autant plus facile de fausser un résultat qu’en la matière, quelques petites différences dans le choix des critères de départ peuvent avoir un impact énorme sur les conclusions.

L’analyse du cycle de vie (ACV) prend en considération l’ensemble des processus, tout au long de la vie du véhicule. Cela va de l’extraction des matières premières, à la production des composants, l’assemblage, le transport, l’utilisation du véhicule, son entretien et, enfin, son recyclage. Il s’agit donc d’une analyse plus étendue que celle dite “du puits à la roue”, qui se limite au bilan carbone du carburant utilisé, de sa fabrication à son utilisation dans la voiture. L’ACV permet de mettre les différentes énergies et les modes de propulsion sur un pied d’égalité. Mais elle est très dépendante des postulats de départ.

D’abord, il ne faut pas mélanger les torchons et les serviettes, comme le font certaines études, qui comparent des routières diesel à des citadines électriques. Pour cette raison, Transport & Environnement a choisi de s’intéresser à un groupe de véhicules, et non à des modèles en particulier.

La durée de vie totale a également un grand impact. Considérer qu’un véhicule électrique n’est pas capable de faire plus de 150 000 km, comme c’est le cas dans de nombreux rapports, est une erreur. Selon Nissan, les propriétaires de Leaf font un kilométrage mensuel supérieur de 40 % à la moyenne européenne (319 km vs 222 km). Or, si l’on considère une durée de vie plus longue (200 000 km), l’impact carbone du cycle de l’équipement (matières premières, fabrication et recyclage de la voiture) tombe de 46 – 81 g CO2/km à… 28 – 49 g/km. Pour les véhicules électriques, la chimie de la batterie a aussi une importance considérable, car derrière l’appellation lithium-ion se cachent des technologies bien différentes, avec un impact carbone pouvant varier de 40 à… 350 kg CO2/kWh, en fonction de la chimie utilisée. On peut décider, comme le font de nombreuses études, de prendre la valeur moyenne (110 kg CO2/kWh), mais cela pénalise les chimies les plus performantes, comme le NMC (nickel-manganèse-cobalt), qui équipe les nouvelles générations de véhicules électriques (Renault Zoé 41 kWh, Nissan Leaf 2, BMW i3…). La mesure des consommations crée aussi de grosses disparités, selon que l’on se base sur les chiffres NEDC (homologation) ou sur les valeurs en conduite réelle. Or, il s’avère que la fabrication du carburant et son utilisation dans la voiture (le cycle du puits à la roue) sont les éléments les plus contributifs aux émissions de gaz à effet de serre. Bien évidemment, dans le cas du véhicule électrique, la production de l’électricité est décisive puisqu’elle représente 70 % de l’impact environnemental.


Production électrique européenne : quelles différences ?

Pour alimenter les véhicules électriques, l’électricité peut être produite à partir d’une grande variété de sources primaires : charbon, gaz, pétrole, biomasse, solaire, éolien, hydraulique ou nucléaire. Les émissions de CO2 qui en résultent sont évidemment très différentes, comme le montre le tableau dessous. 1 kWh “charbon” produit 244 fois plus de CO2 qu’un kWh “hydraulique” ! On comprend alors pourquoi les pays qui produisent majoritairement leur électricité à partir de charbon sont les moins favorables au développement du véhicule électrique.

Toutefois, le calcul des émissions de CO2 de la production électrique est complexe. En effet, l’empreinte carbone change à chaque instant, en fonction de la météo (vent, soleil, température) et de la demande d’électricité. Aux heures de pointe, la mise en route de moyens de production utilisant des énergies fossiles (centrales au gaz ou au charbon) peut doubler les émissions de CO2. Il faut donc raisonner sur des valeurs moyennes annuelles, afin d’établir une comparaison avec les véhicules thermiques, dont les émissions de CO2 varient peu au fil du temps.


Emissions en CO2 des différentes filières de production d’électricité :
•1 kWh hydraulique : 4 g de CO2
•1 kWh nucléaire : 6 g de CO2
•1 kWh éolien : 3 à 22 g de CO2
•1 kWh photo-voltaïque : 60 à 150 g de CO2
•1 kWh cycle combiné : 427 g de CO2
•1 kWh gaz naturel (TAC pointe) : 883 g de CO2
•1 kWh fuel : 891 g de CO2
•1 kWh charbon : 978 g de CO2

Source : étude ACV-DRD

En Europe, on distingue ainsi des bons et des mauvais élèves. Le pire ? Incontestablement, la Pologne, grosse utilisatrice de centrales au charbon, avec une valeur moyenne de 650 g CO2/kWh. L’Allemagne, une fois n’est pas coutume, figure aussi parmi les cancres, avec 410 g CO2/kWh, alors que la France occupe la deuxième marche du podium, grâce au nucléaire, avec seulement 40 g CO2/kWh, derrière la Suède, championne toutes catégories des énergies renouvelables (20 g CO2/kWh). La moyenne européenne (28 États) s’établit à 300 g CO2/kWh en 2015, mais elle devrait baisser significativement dans les années à venir, avec un objectif moyen de 80 g CO2/kWh en 2050. L’empreinte carbone des véhicules électriques va donc, inéluctablement, baisser. Il faut aussi en tenir compte dans les évaluations actuelles.

Véhicules électriques vs diesel : qui émet le plus de CO2 ?

On l’a compris, les émissions de CO2 d’un véhicule électrique sur son cycle de vie sont fortement impactées par l’origine de l’électricité qu’il utilise. Pour un véhicule diesel, c’est la consommation moyenne qui impacte le plus son bilan carbone. Or, tout le monde a, aujourd’hui, compris que les émissions de CO2 que nous vendent les constructeurs pour leurs voitures sont très loin de la réalité. De nombreux tests, réalisés par des organismes indépendants, ont démontré que les chiffres obtenus sur banc à rouleaux, selon le cycle NEDC, sont sous-évalués de 30 à 40 %. En cause : une procédure d’homologation trop facile, des véhicules archi optimisés et la non prise en compte d’équipements, comme la climatisation. Dans le cas d’une berline moyenne émettant officiellement 120 g CO2/km, on peut allègrement ajouter 35 %, soit 162 g CO2/km, en conditions réelles de roulage.

Pour être parfaitement juste, il faudrait également prendre en compte les autres gaz à effet de serre émis par le véhicule, car ils sont loin d’être négligeables. Ainsi, un diesel euro 6, doté d’une SCR (réduction catalytique sélective des NOx) peut émettre 0,2 g/km de protoxyde d’azote (N2O), soit l’équivalent de 59,6 g CO2/km ! À ce jour, aucune étude ne l’a encore fait… Dans le cas du diesel, comme dans celui du véhicule électrique, il faut aussi prendre en compte les émissions du puits au réservoir (production, transport et distribution du carburant), puis la fabrication de la structure et celle du groupe moto-propulseur (batterie, moteur et électronique pour un véhicule électrique), l’entretien, et enfin, le recyclage du véhicule. Au final, avec le mix électrique européen moyen (300 g CO2/kWh), les émissions totales du véhicule électrique sur son cycle de vie sont inférieures à 100 g CO2/km, alors que celles du diesel dépassent les 200 g CO2/km. Même dans le cas le plus défavorable en Europe. Avec une recharge effectuée en Pologne, le véhicule électrique émet 25 % de gaz à effet de serre de moins que le diesel. En France, cet écart grimpe à 80 %.


Quel impact sur la qualité de l’air ?

C’est sans doute l’argument le plus parlant du véhicule électrique : même s’il n’est pas “zéro émission”, comme le prétendent certains constructeurs, ses rejets polluants sont bien moindres que ceux d’un véhicule thermique. Avec lui : ni particules, ni oxydes d’azote, ni monoxyde de carbone, ni aucune trace des 1 400 polluants émanant d’un pot d’échappement ! C’est donc une excellente solution pour lutter contre la pollution en ville. D’autant que le véhicule électrique possède un autre avantage, méconnu celui-là. Savez-vous que les poussières issues du freinage sont aujourd’hui la première source de particules d’une voiture moderne ? Et ces particules ultrafines, composées de nombreux éléments cancérigènes et/ou toxiques (nickel, manganèse, chrome, baryum, cadmium, plomb, zinc, antimoine ou fer), sont 4 fois plus nombreuses que celles mesurées à l’échappement. Or, grâce au freinage régénératif (le moteur électrique, transformé en générateur, assure l’essentiel du freinage), les véhicules électriques émettent cinq fois moins de particules au freinage. Cela compense donc largement les émissions “parasites” de ces composés lors de la fabrication ou du recyclage des batteries. Ajoutons, enfin, qu’en raison d’une conduite en général plus détendue, les véhicules électriques usent aussi moins de pneumatiques, deuxième source de particules sur les voitures récentes. Étrangement, cette modélisation de la toxicité est rarement prise en compte. Transport & Environnement n’a recensé qu’une seule étude évaluant l’impact des véhicules électriques sur la santé humaine. Il serait 8 fois plus faible que celui d’un véhicule euro 6 récent !


Les matières premières vont-elles manquer ?

Pour la fabrication des véhicules électriques, les ressources nécessaires à la fabrication des batteries et moteurs sont jugées critiques. Une batterie lithium-ion NMC nécessite, par exemple, du lithium, du cobalt, du nickel, du manganèse et du graphite. Les moteurs électriques synchrones, qui sont les plus utilisés, actuellement, dans les voitures électriques, nécessitent du cuivre pour les stators et du néodyme pour l’aimant permanent du rotor. Le néodyme appartient à la catégorie “terres rares”, un groupe de 17 métaux aux propriétés voisines qui, contrairement à ce que suggère leur nom, sont assez répandus dans l’écorce terrestre.

Commençons par le cas du lithium. Contrairement à une idée reçue, une batterie de véhicule électrique n’en contient pas d’énormes quantités. Dans un accumulateur pesant 250 kg, on en trouve 4 kg. Selon plusieurs études concordantes, les réserves de lithium pourraient ainsi durer 185 ans (comme autour du salar d’Uyuni, en photo), même si le marché du véhicule électrique venait à tripler. On ne risque donc pas d’en manquer, car le recyclage va permettre de réalimenter une grande partie de la demande. Pour le cobalt, les réserves sont d’environ 5 millions de tonnes, alors que les besoins annuels sont évalués à 45 000 t. Même chose pour le graphite (anode des batteries) ou le nickel. La pénurie n’est pas pour demain.


Le cas des terres rares est similaire. Les ressources sont importantes, mais leur extraction pose problème. Or, la Chine, qui pourvoit 80 % des besoins mondiaux aujourd’hui, emploie des méthodes d’extraction très polluantes. Seule solution : réduire la part des terres rares dans les VE. Comme le fait BMW, qui a mis au point un moteur hybride en utilisant jusqu’à 50 % de moins. Les moteurs synchrones à rotor bobinés (Renault Zoé) ou les moteurs asynchrones (Tesla), qui ne nécessitent pas d’aimants permanents, sont une autre solution. Enfin, le recyclage (facile) rendra le cycle des terres rares plus vertueux, mais pas avant dix ans, le temps de mettre en place la filière. En plus de réduire notre dépendance à la Chine, ces actions ont un effet environnemental considérable, l’extraction d’une tonne de terres rares générant aujourd’hui 75 t de déchets acides. On rencontre le même problème pour les autres matières premières, souvent extraites sans considération pour la nature, comme le cobalt en République du Congo, le lithium en Amérique du Sud, ou le nickel aux Philippines. Clairement, le plus gros défi écologique du véhicule électrique se situe là.

Bilan écologique de la voiture électrique

N’en déplaise aux accros du thermique, la voiture électrique est déjà bien plus écologique qu’un diesel moderne. Sur l’ensemble de son cycle de vie, même en prenant l’électricité la plus sale d’Europe, son empreinte carbone est inférieure de 25 %. Un chiffre qui grimpe à 80 % en France. Son impact sur notre santé est, aussi, huit fois plus faible. Enfin, la pénurie de matières premières annoncée est très exagérée. En revanche, il est certain qu’une exploitation des ressources plus respectueuse de l’environnement est nécessaire. En tous domaines, les perspectives de progrès du VE sont importantes… et supérieures à celles du véhicule thermique. Affirmer qu’il s’agit du véhicule de l’avenir n’a donc rien d’une tromperie, ni d’une utopie.


http://www.auto-moto.com/actualite/environnement/de-lelectricite-lair-153725.html