Le sujet de la mobilité tout électrique imprègne nos débats contemporains et soulève de véritables questions sur l’énergie et le devenir des véhicules thermiques. Olivier Crastre, Président EMC, expose ainsi ses idées dans cette tribune, quant à cette révolution qui risquerait sur le long terme d’être problématique s’il n’y a pas d’harmonisation entre l’offre technologique et énergétique, les usages et les pouvoirs publics.

 

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crédits photo MikesPhotos – Pixabay

Les débats sont nombreux autour de l’avenir des moteurs à combustion. Paris projette la fin des véhicules Diesel pour 2024 et la fin des véhicules essence pour 2030. Les grandes villes du monde mènent également le mouvement, avec Amsterdam, Londres, Madrid, Berlin, Mexico, Hambourg et d’autres encore. L’objectif des responsables politiques est d’avoir des transports propres, majoritairement électriques, les plus respectueux possibles de l’environnement dans les zones urbaines. Nous ne pouvons le nier, il y a urgence à se mobiliser pour maîtriser au mieux la pollution liée au transport.

Ces débats sont également portés par d’autres pays, acteurs économiques et leaders d’opinion. Ainsi, la Chine fait face aujourd’hui à un problème de pollution localisée dans les zones à forte densité de population. Pour pallier cela, la Chine a investi dans la génération véhicule électrique en contournant la génération véhicule thermique sur laquelle elle accusait un fort retard. L’émulation financière et marketing autour de la technologie électrique est aussi appuyée par l’émergence d’acteurs ultra médiatisés. Ainsi, la Californie bénéficie d’un acteur de poids : Tesla, le constructeur du tout-électrique. Ces questions et préoccupations nécessaires sont portées et défendues par les mouvements écologistes pesant activement dans le débat public. Néanmoins, la chasse au moteur thermique, résultante d’une vision manichéenne des énergies, est-elle pertinente ? Le tout-électrique dont les avantages sont nombreux présente une face cachée pas toujours vertueuse.

 

Au niveau technologique

Sur le plan technologique vient la question des composants. Pour un véhicule électrique (VE), la batterie en est l’élément principal. Pourtant à ce jour, nous ne sommes pas en mesure de les recycler convenablement et seules 5% des batteries lithium le sont.  Aucun processus connu n’est en mesure de les retraiter suffisamment pour retrouver 100% de la performance initiale des matériaux. La construction d’une batterie représente 35% à 41% de l’empreinte carbone du VE et pèse fortement sur son émission de CO2 du « puits à la roue »*. Cela s’explique par la provenance de ses composants – lithium ou cobalt exigeant des procédés d’extraction émetteurs de CO2 – et de leur alimentation en électricité si celle-ci est produite à base de charbon. Selon le rapport de l’ADEME « Les potentiels du véhicule électrique », avril 2016, un véhicule fonctionnant avec de l’électricité produite au charbon et un véhicule Diesel émettent « du puits à la roue » pratiquement la même quantité de CO2 pour 150 000km parcourus. En France, avec une énergie électrique produite à 75% au nucléaire, le gain en rejet de CO2 s’élève à 55% à l’atteinte des 150 000km. Étant donné  que le kilométrage moyen du parc automobile français est de 13 000km annuels. Cela signifie qu’en France, un VE émettra deux fois moins de CO2 qu’un véhicule Diesel seulement au bout de 11 années.

 

Au niveau énergétique

La production d’électricité

S’agissant de la production et de l’acheminement de l’énergie, le problème est d’ampleur. Fournir en électricité des véhicules en masse présente des challenges difficilement réalisables à moyen terme. Reprenons la Chine, qui pour alimenter le pays en électricité utilise à 70% des énergies fossiles. Bien que le pays entame un processus de nucléarisation et de développement des énergies vertes, aujourd’hui son bilan carbone est lourd. Alimenter des VE avec une électricité d’origine fossile s’avère être un non-sens et une catastrophe écologique. En France a contrario, une opposition de plus en plus hostile au nucléaire (aujourd’hui 75% de la production électrique française) s’installe dans l’opinion publique. Malheureusement les solutions en énergies vertes sont trop peu développées pour répondre à la demande. Comment faire alors pour accueillir l’augmentation du parc de véhicules électriques ?

 

L’acheminement

L’énergie électrique produite doit être suffisante, transportable et stockable pour satisfaire aux pics de consommation. Pour illustrer cela, imaginons l’Autoroute A6, pour un trajet Nord > Sud lors des chassés-croisés des vacances d’été. Notre repère est l’Aire de Saint Aubin dans l’Yonne située à 420km des portes de Paris. Cette aire a vu défiler 1 900 voitures par heure le week-end du 14 juillet 2018. Nous avons réalisé un calcul afin de voir ce que cela représente en demande d’énergie. Les besoins en carburant s’élèvent alors à plus de 12 000 litres par heure et une équivalence énergétique de plus de 100 mégawatt-heure**. Avec une projection de 30% de VE dans le parc français en 2030, l’énergie demandée pour alimenter 30% des 1 900 véhicules requiert une puissance de 57 mégawatt, soit 150 éoliennes ou 5% d’un réacteur nucléaire.

Comment acheminer cette puissance ? C’est une véritable question pour la mobilité. Inéluctablement, les surfaces d’aires d’autoroute vont devoir augmenter afin d’accueillir les flux de VE. Même si ces aires s’équipent de bornes de recharge rapides ou ultra-rapides, le temps moyen pour faire le plein en énergie électrique est toujours plus important qu’un plein de carburant (4 minutes en moyenne). Des systèmes rapides sont développés, mais sont réservés à des usages ponctuels et limités. Par ailleurs, ils sont particulièrement énergivores et ils diminuent la durée de vie des batteries. Il faudra redimensionner les arrivées électriques pour ce type de bornes car plus le véhicule subit une charge rapide, plus il est gourmand en puissance.

La consommation énergétique de l’utilisateur

La consommation en électricité va s’accroître substantiellement dans les années à venir avec l’explosion du Big Data : internet et l’internet des objets. En janvier 2017, Greenpeace publie le rapport Clicking Clean étudiant la part d’internet dans la consommation mondiale d’électricité. Celui-ci représente 7% et Greenpeace projette un triplement à horizon 2020. La part d’internet est comparable à la consommation en électricité d’un grand pays. Aujourd’hui, il n’y a pas de rupture technologique possible permettant une solution de transport des données avec un coût énergétique inférieur. Cette montée en puissance sera accompagnée des nouveaux usages des véhicules électriques qui exigeront également d’importantes quantités d’énergie.

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Projection des ajouts de consommations pour l’Île-de-France (Total nouvelle consommation : 4 000MW, soit 4 réacteurs nucléaires)

 

Alors quelles solutions ?

Sur le plan technique, plusieurs pistes se présentent.

Les Smart Grid

En tant que réseau électrique intelligent, ils représentent une solution alternative complexe mais non moins intéressante. Ils ajustent en temps réel l’offre et la demande. Cela consistera à charger les batteries de VE durant les périodes creuses de réseau ou dans les périodes durant lesquelles il est possible de produire de l’énergie verte. Cette même énergie ainsi stockée dans le véhicule pourra être restituée sur le réseau en période de forte demande.

L’allègement des véhicules

Alors que les véhicules ont vu leur masse s’envoler sur les trente dernières années – exemple de la GOLF de 2017 pesant 1 334kg et la GOLF de 1975, 780 kg – tous les constructeurs ont inversé cette tendance sur les derniers modèles. Les modèles de la génération N pèsent moins que les modèles de la génération N-1. Cette tendance est très favorable à la réduction des émissions de CO2 pour les véhicules thermiques et à l’augmentation de l’autonomie pour les VE. Le poids du véhicule impacte directement sa consommation d’énergie, il est facteur d’ordre 1 sur les émissions. Si nous revoyons à la baisse nos critères de confort tout en maintenant un haut niveau de sécurité, nous pourrions réduire fortement les émissions de CO2.

L’hydrogène

Il représente une des solutions alternatives. Ce type de carburant offre la possibilité de stocker de l’électricité produite avec des énergies vertes réalisant l’hydrolyse de l’eau. Le dihydrogène produit est directement utilisable comme source d’énergie. Il alimente une pile à combustible qui génère de l’électricité permettant d’entraîner un moteur électrique de traction. Nombre d’équipementiers et constructeurs sont sur le sujet actuellement. Il faut néanmoins démocratiser l’utilisation de ce type de chaînes de traction pour la rendre sûre et abordable (par exemple, la nouvelle Toyota Mirai coûte 66 000€).

Hybrides toutes !

Face à cette tendance actuelle du tout-électrique, il est intéressant de noter que les constructeurs allemands, souvent pris comme référence, se sont tous engagés dans les chaînes de traction hybrides. En Allemagne, bien que les VE gagnent en parts de marché, la part des modèles hybrides reste plus importante. Le niveau d’hybridation est ajusté en fonction du segment du véhicule : du stop and start sur les citadines en passant au mild-hybrid sur les segments B-C, au plug-in pour les segments C-D. Le moteur thermique jumelé à l’électrique permet de faire baisser les émissions de polluants et de CO2 notamment sur toutes les phases transitoires (démarrage et mise en vitesse).

L’amélioration des motorisations conventionnelles et la rationalisation des usages.

Le moteur à combustion est encore une réponse crédible à la mobilité de demain. Ses améliorations en termes d’efficience énergétique et d’émissions, sa polyvalence, son coût, sa robustesse, sa disponibilité et sa capacité d’approvisionnement du marché sont des atouts indéniables. L’essence et le Diesel sont les plus communs mais rappelons que le moteur thermique peut fonctionner avec d’autres carburants : le gaz (GPL qui rend le moteur à combustion très propre) et les carburants de synthèse. Le constructeur Audi développe le sien à partir d’énergie verte.

 

 

Aller à la chasse aux idées reçues

Le moteur Diesel d’aujourd’hui est bien plus performant qu’il y a 20 ans. Ses émissions et sa consommation ont été optimisées. Les constructeurs français ont investi de façon importante dans ce moteur et sont les champions du Diesel : Renault et PSA fournissent leurs moteurs à beaucoup de constructeurs (Mercedes-Benz, Smart, Ford, …). Citons en exemple le moteur K9K (1,5 DCI) de  Renault qui est l’un des moteurs les plus produit au monde avec 10 millions d’unités vendues en 2013 dans le monde, il continue d’être produit et développé (le K9 Génération 8). Des milliards d’euros ont été investis et subventionnés en France (CIR, etc.) avec des formations d’excellence et une véritable expertise française autour du Diesel. Aujourd’hui, la part de ces véhicules va baisser du fait des nouvelles législations. Inéluctablement cette décroissance aura un impact direct sur les emplois et usines spécialisés. Une transition de réemploi et de montée en compétences sur de nouvelles motorisations est à anticiper. Enfin, des équipementiers et constructeurs croient encore en l’avenir de cette technologie. Nous faisons référence à l’annonce de l’équipementier BOSCH au premier trimestre 2018 sur un prototype divisant « par plus de dix le niveau d’émission d’oxydes d’azote par rapport aux moteurs les plus propres actuels».

Côté essence, l’IFPEN estime pouvoir viser un rendement de 50% sur les véhicules grâce au projet EAGLE : « Ce projet évalue différentes technologies dont une thermique innovante pour la chambre de combustion, l’utilisation d’hydrogène comme additif dans l’essence et un système de dépollution adapté au fonctionnement en mélange pauvre. »

Par ailleurs, l’abandon du développement des moteurs thermiques représente une prise de risque stratégique. Aujourd’hui, un constructeur ou équipementier n’a aucune garantie que les stades de croissance puis de maturité des VE soient atteints rapidement. Si l’électrique ne prend pas aussi vite qu’escompté, le retard accumulé par ces acteurs qui auront abandonné le développement du moteur thermique risque d’être quasi impossible à rattraper.

 

Du côté juridique et législatif

Les gouvernements augmentent les taxes sur les carburants. Serait-ce une diversion pour rattraper les déficits en générant des rentrées d’argent sous des motifs écologiques ? Les divergences entre les dispositifs locaux et nationaux en France témoignent d’un manque de cohérence des pouvoirs publics. Par exemple, à l’échelle nationale nous avons l’écotaxe (le malus pour les véhicules neufs et la taxe écologique pour les occasions). Cette taxe est calculée en fonction du nombre de grammes de dioxyde de carbone (CO2) émis par kilomètre. Plus un véhicule consomme de litre au kilomètre plus il est taxé. Cela va de 50€ pour 120gr de CO2/km, à plus de 10 500€ pour les véhicules émettant plus de 185 gr/km. Au niveau local, le développement des zones à circulation restreintes (ZCR) a conduit à la mise en place de critères alternatifs pour favoriser la circulation des véhicules les moins polluants dans ces zones. L’exemple étant la vignette CRIT’AIR. La classification (de 1 à 6) se fait en fonction du type de véhicule, de sa motorisation et de la norme européenne d’émissions polluantes qu’il respecte, dite « norme Euro », donc de sa date de première immatriculation. Le paradoxe est que les polluants atmosphériques relatifs aux véhicules pris en compte dans la certification CRIT’AIR sont les suivants : les particules en suspension (PM10, PM2,5), les oxydes d’azote (NOX) et les composés organiques volatils (COV). Les rejets de CO2, contrairement au malus écologique, ne sont pas pris en compte. Ainsi, un acheteur de véhicule sportif de luxe à essence immatriculé en 2018 versera 10 500€ de malus écologique car son véhicule rejette plus de 185 gr de CO2/km. En revanche, dans les ZCR, telles que Paris, ce même propriétaire bénéficiera d’une vignette CRIT’AIR 1 car son véhicule répond aux normes EURO 5 ou 6 et est donc considéré comme moins polluant.

En parallèle, l’état ne peut pas subventionner sur le long terme l’achat de véhicules électriques, sauf s’il maintient et augmente la taxe sur les carburants fossiles. Il sera obligé de compenser la perte de la TICPE (taxe intérieure de consommation sur les produits énergétiques) par une très forte taxation de l’électricité liée à la mobilité.

 

Restons optimistes, soyons créatifs

Nous estimons que le véhicule électrique est une très bonne solution pour la mobilité urbaine et périurbaine, mais il ne convient pas à tous les modes de mobilité. La pollution sonore et la qualité de l’air s’en retrouvent améliorées localement. Néanmoins, la pollution est toujours présente, seulement celle-ci est ailleurs. L’engagement de l’État dans cette transition énergétique doit être neutre du point de vue technologique. L’État doit assurer son rôle en baissant les seuils d’émission pour protéger la population, mais il ne doit en aucun cas mettre en avant une technologie plutôt qu’une autre. C’est ensuite à la filière automobile et scientifique d’apporter les solutions technologiques et aux usagers de choisir lesquelles seront les plus adaptées à leurs usages.

Soyons optimistes ! De nombreuses solutions s’offrent à nous : les motorisations essences, les Diesel, les hybrides, les électriques, les hydrogènes, le gaz, les biocarburants, etc. A chacun de faire son choix en fonction de son usage. Soyons tous créatifs pour optimiser la mobilité durable.

 

Cette tribune a été rédigée en septembre 2018.

* « du puits à la roue » signifie le cycle de vie du véhicule : conception – production – recyclage.

** La méthodologie de ce calcul est disponible sur demande.