I-Véhicule électrique : solution technique ou choix politique face au casse-tête écologique ?

Souvent présenté comme un parangon de vertu écologique, le véhicule électrique serait l’une des solutions de mobilité incontournable pour répondre au défi climatique. En 2035, vous serez tenu d’apporter une pierre à l’édifice environnemental lors du remplacement de votre voiture neuve : l’Union Européenne imposera la vente unique de modèles dits « zéro émission », signant l’acte de décès du moteur thermique.

D’ici là, quelques questions méritent qu’on s’y attarde : dette carbone (due aux émissions durant la fabrication de la voiture et de sa batterie), prix, financement… L’enterrement du moteur thermique en vaut-il la chandelle écologique ?

Cet article est le premier d’une série sur les véhicules électriques – retrouvez la suite « II-Le véhicule électrique : la solution à la croissance de la flotte mondiale de véhicules ?»

« Trop cher », « des conséquences sociales pas gérables »… c’est en ces termes que le patron de Stellantis Carlos Tavares a récemment communiqué lors d’un entretien avec la presse sur ce qu’il appelle « le dogme du véhicule électrique pour tous »…. en appelant au passage au « pragmatisme ».

En termes d’impact sur le climat, les transports participent à hauteur de presque 30 % des émissions de gaz à effet de serre² en Europe en 2021 : agir dans ce secteur est donc primordial. Et en la matière, c’est la Commission européenne qui donne le « la » : avec son pacte vert pour l’Europe³ l’objectif est clair, ne vendre que des voitures « zéro émission » d’ici à 2035.

À cette échéance, nos bons vieux moteurs thermiques auront déserté les concessions. Pour remplacer votre voiture, vous n’aurez plus le choix : ce sera un véhicule électrique ou… un véhicule électrique.

Et si le patron de Stellantis ne mâche pas ses mots, c’est parce que certaines interrogations persistent : coût du véhicule électrique, risque social, rentabilité, durée d’amortissement de la dette carbone du véhicule électrique par rapport au thermique…

Cette montée au créneau est en partie liée à un choix stratégique initial du véhicule hybride (véhicule disposant de deux types de motorisation : thermique – essence, le plus souvent – et électrique) pour la mue énergétique de Stellantis. Une décision aujourd’hui largement complétée par un engagement fort dans l’électrification de ses gammes, avec la Peugeot e208 et la Fiat 500… et plus proche de la stratégie du tout électrique de son concurrent historique Renault.

Mais comme le souligne le patron de Stellantis, les problématiques sont bien réelles.

Jouer la partition politique de l’Europe sans couacs techniques est une gageure pour les constructeurs automobiles : les contraintes sont nombreuses (autonomie, fabrication des batteries, prix, adaptation de l’outil industriel, etc.) et la voiture électrique ne présente pas en toutes circonstances les mêmes avantages en matière d’émissions de GES.

L’emballage politique du véhicule électrique cache-t-il une vraie solution technique ? Faites-vous une réelle différence sur le climat en vous équipant ?

La voiture électrique : zéro émission, vraiment ?

Le terme de « zéro émission » est trompeur, car le véhicule électrique est responsable d’émissions de gaz à effet de serre ou GES (composés majoritairement de CO₂ ils se mesurent en g/kg/t d’équivalent CO₂ ou CO₂e) durant tout son cycle de vie.

Comme son cousin thermique, il est fabriqué et recyclé avec des processus carbonés (c’est-à-dire émettant du dioxyde de carbone ou des gaz à effet de serre) et, à l’usage, l’électricité consommée est produite en émettant plus ou moins de GES en fonction du « mix électrique » du lieu d’utilisation (répartition évolutive dans le temps des différentes sources d’énergie contribuant à la production d’électricité d’un pays ou d’une zone géographique : nucléaire, énergies fossiles ou renouvelables).

Comparaison des émissions de gaz à effet de serre à la fabrication des véhicules électriques et thermiques

Figure 1. Émissions comparées de gaz à effet de serre lors de la fabrication des véhicules 100 % électriques et thermiques dans l’Union européenne en 2020 et 2030. Projection 2030 sur la base des hypothèses de prospective du cabinet de conseil sur les enjeux énergie et climat Carbone 4.

La fabrication du véhicule, hors batterie, est une étape riche en émissions de GES : extraction de matériaux de la croûte terrestre (fer, cuivre, nickel, etc.) et transformation (en pièces de carrosserie, trains roulants, moteurs, composants électroniques…), élaboration des plastiques à partir d’hydrocarbures (habillage intérieur par exemple) ou encore assemblage des pièces du véhicule.

La batterie, composante essentielle qui conditionne l’autonomie des véhicules électriques, a longtemps été considérée comme générant les deux tiers des émissions totales de fabrication. Les progrès technologiques permettent aujourd’hui de diminuer son impact qui reste cependant important.

Production d’électricité : tout le monde n’a pas la même recette

Au final, c’est le mix électrique du pays de fabrication et d’usage qui va conditionner le bilan des émissions de GES associées à la voiture électrique. Et, dans ce domaine, les performances varient fortement d’un pays à l’autre en fonction des sources d’électricité.

Origine de l’électricité produite dans les pays les plus peuplés de l’Union européenne en 2020

Figure 2. Origine de l’électricité produite dans les dix pays les plus peuplés de l’Union européenne en 2020 en fonction des différents types de moyens de production. Conjointement, ces pays émettent 89 % des gaz à effet de serre de la production électrique de l’UE, produisent 80 % de son électricité et constituent plus de 80 % de sa population.

Les moyens de production d’électricité ont des empreintes en GES⁴ qui sont le résultat des émissions induites par la production d’électricité (principalement par consommation d’hydrocarbures et de charbon) auxquelles sont ajoutés les émissions associées à leur fabrication (et éventuel démantèlement) amorties sur l’ensemble de leur cycle de vie :

Une centrale à charbon émet ainsi presque 1 kg de CO₂e par kWh produit, c’est environ deux fois plus qu’une centrale à gaz.
Le nucléaire a des émissions de l’ordre de quelques grammes à quelques dizaines de grammes de CO₂e/kWh (~6 g CO₂e/kWh en France par exemple) soit au minimum dix fois moins qu’une centrale à gaz.
Les énergies renouvelables (soleil, vent, eau) émettent quelques dizaines de grammes de CO₂e/kWh, du même ordre que le nucléaire.

Il s’ensuit que, durée de vie des moyens de production, lieux d’installation, méthodes de construction ou encore technologies mises en œuvre sont déterminants pour l’intensité des émissions de GES des sources d’électricité⁵.

Intensité en émissions de gaz à effet de serre des moyens de production d’électricité dans l’Union européenne en 2020

Figure 3. Intensité en émissions de gaz à effet de serre sur le cycle de vie des différents types de moyens de production d’électricité dans l’Union européenne en 2020. Minimums et maximums constatés parmi les installations de l’Union européenne.

Avec l’intensification de l’implantation de moyens de production d’électricité décarbonés (en particulier panneaux solaires et éoliennes), la fabrication des véhicules émet de moins en moins de GES (Figure 1). Les projections pour 2030 prévoient une baisse de 20 % à 25 % pour les véhicules thermiques et d’une dizaine de pourcents pour les véhicules électriques. Ceci à condition que des fonctionnalités supplémentaires ne soient pas ajoutées comme dans le cas des berlines où une augmentation de la capacité des batteries pour allonger leur autonomie est anticipée.

La « dette carbone » des véhicules électriques

À mesure du déploiement des énergies renouvelables, effets d’échelle et progrès techniques tirent à la baisse des émissions de GES et une étude en chasse une autre en revoyant à la baisse les niveaux de GES émis par les véhicules électriques. Néanmoins, il reste des invariants des bilans carbone comparés du thermique et de l’électrique « du puits à la roue », soit sur tout leur cycle de vie⁶ :

Pour une voiture thermique les émissions de GES ont lieu à plus de 75 % en utilisation.
Dans le cas d’un véhicule électrique, les émissions ont tendance à se faire majoritairement durant sa phase de production (en particulier du fait de la batterie).

Le véhicule électrique arrive donc sur le marché avec une « dette carbone » : le surplus émis à la fabrication par rapport au modèle thermique. Cette dette a tendance à diminuer avec les progrès réalisés sur les batteries, et son « remboursement » se fera d’autant plus vite que l’électricité nécessaire à son utilisation sera décarbonée.

En 2017, une étude⁶ de la Fondation pour la Nature et l’Homme et de l’European Climate Foundation estimait qu’avec des mix électriques décarbonés, comme la France, les trois quarts des émissions du véhicule électrique se faisaient à la fabrication (batterie comprise). Il s’ensuivait que, si l’électricité consommée pour les déplacements n’était pas suffisamment décarbonée, comme en Pologne ou en Estonie, le bilan global en GES en fin de vie n’était pas meilleur qu’un véhicule thermique équivalent.

Ces résultats, qui douchaient en partie les espoirs d’effets positifs du véhicule électrique dans les pays utilisant une électricité très carbonée, sont aujourd’hui contrebalancés par les études récentes dont celles publiées fin 2020 par le cabinet de conseil sur les enjeux énergie et climat Carbone 4⁷ et l’association Transport & Environment’s⁸(T&E).

Une empreinte carbone variable suivant les pays

Que s’est-il passé en trois ans ? Certes, il y a eu des progrès techniques dans le domaine des batteries ou des véhicules, mais aussi les méthodologies de calculs des émissions se sont adaptées pour mieux prendre en compte l’évolution des mix énergétiques au cours du temps.

Avec les engagements des différents États à réduire leur empreinte carbone dans des horizons proches, la production d’électricité est sur une pente de réduction de ses émissions de GES de l’ordre de 50 % à 75 %, suivant les pays, à échéance 2030. En intégrant ces évolutions dans leurs calculs, les études^7,8 les plus récentes aboutissent à des résultats très favorables pour les véhicules électriques, et ce même dans des pays à ce jour peu vertueux en termes de bilan carbone.

En prenant pour cadre une mise en circulation des véhicules entre 2020 et 2030, ainsi qu’une utilisation pendant 12 ans, les estimations de Carbone 4 et T&E considèrent :

une amélioration de l’empreinte carbone des batteries ;
une baisse de consommation des voitures électriques et des kilométrages plus réalistes sur le cycle de vie ;
une réduction moyenne de 50 % (en 2030) à 75 % (en 2040) par rapport à 2020 des émissions de GES des mix électriques des pays en Europe (basée sur les données du Réseau européen des Gestionnaires de réseau de transport d’électricité et le Plan décennal de développement du réseau⁷) ;
des consommations des versions diesel et essence moins théoriques et basées sur une utilisation en conditions réelles.

Les résultats confirment les études précédentes avec les véhicules électriques affichant un meilleur bilan carbone que les diesels et essences dans les pays au mix électrique peu carboné. Cependant, la nouveauté est dans la validation de ce résultat quel que soit le mix du pays, même pour la Pologne ou l’Estonie qui présentent les plus défavorables.

En reprenant les données de Carbone 4⁷ et en appliquant une méthodologie similaire, les estimations pour l’ensemble des pays de l’Union européenne montrent clairement le phénomène (Figures 4 et 5).

Figure 4. Émissions de gaz à effet de serre d’un véhicule citadin dans l’Union européenne sur l’ensemble de son cycle de vie. Scénario d’évolution des mix électriques des pays « Global Ambition » de l’association des gestionnaires de réseau de transport. Émissions de fabrication identiques pour tous les pays et basées sur le mix électrique moyen de l’Union européenne – approximation représentative d’une concentration des lieux de production dans quelques pays de l’Union européenne.

Les mix électriques les plus décarbonés (France, Suède ou encore la Finlande) donnent les meilleures performances : les émissions pour le modèle électrique « du puits à la roue » y sont 3 fois plus faibles que pour le modèle thermique, environ 2 fois moins pour l’Allemagne ou l’Italie. Dans les cas les plus défavorables, Estonie, Pologne ou Chypre, le gain pour le véhicule électrique est encore d’à peu près un tiers par rapport au thermique.

Les gains sont observables pour les différents types de véhicules, les pays les plus sobres en émissions de GES affichant même des émissions sur le cycle de vie d’une berline électrique presque trois fois plus faibles que pour une citadine à essence.

Émissions de gaz à effet de serre des véhicules particuliers électriques et thermiques (citadines et berlines) dans l’Union européenne

Figure 5. Émissions de gaz à effet de serre cumulées sur l’ensemble du cycle de vie des véhicules particuliers (citadines et berlines) dans l’Union européenne. Scénario d’évolution des mix électriques des pays « Global Ambition » de l’association des gestionnaires de réseau de transport et émissions de fabrication identiques pour tous les pays et basées sur le mix électrique moyen de l’Union européenne – approximation représentative d’une concentration des lieux de production dans quelques pays de l’Union européenne.

Hors des extrêmes, les voitures électriques fonctionnant avec le mix moyen de l’UE remboursent leur dette carbone en une à deux années d’utilisation et permettent une économie de plus de 30 tonnes de CO₂e sur leur durée de vie⁸.

Émissions cumulées de gaz à effet de serre à différentes étapes du cycle de vie d’un véhicule citadin électrique dans l'Union européenne

Figure 6. Émissions de gaz à effet de serre cumulées à différentes étapes du cycle de vie d’un véhicule citadin électrique dans différents pays de l’Union européenne en pourcentage des émissions d’un véhicule thermique à essence équivalent. Scénario d’évolution des mix électriques des pays « Global Ambition » de l’association des gestionnaires de réseau de transport et émissions de fabrication identiques pour tous les pays et basées sur le mix électrique moyen de l’Union européenne – approximation représentative d’une concentration des lieux de production dans quelques pays de l’Union européenne.

Bien entendu, plus le kilométrage est élevé (par exemple pour des véhicules partagés ou des taxis), plus les gains sont importants pour l’électrique qui capitalise sur sa source d’énergie à faible intensité carbone.

Si ce choix de méthodologie se rapproche de la réalité des émissions de GES attendues pendant le cycle de vie d’un véhicule, il dévie aussi vers de la prospective en fonction des contextes considérés : ainsi, pour les pays au mix électrique très carboné comme la Pologne, l’hypothèse est une réduction des émissions de GES de l’ordre de 50 % d’ici à 2030.

Électrification des véhicules : une décarbonation à la merci des crises et des décisions politiques

Les perspectives données par les études les plus récentes sont techniquement encourageantes pour le véhicule électrique : acheté aujourd’hui, il deviendrait, au fil des ans, de plus en plus « propre ». Pour autant, n’oublions pas que les résultats reposent en grande partie sur le passage réussi à une production électrique décarbonée au niveau européen dans les deux décennies à venir (« global ambition scenario » de l’ENTSOE⁹) :

passer de 35 % à 75 % d’énergies renouvelables ;
passer de 40 % à 10 % d’énergies fossiles ;
et… passer de 25 % à 15 % de part de nucléaire (rappelons que le nucléaire dispose d’un niveau d’émission de GES comparable à celui des énergies renouvelables).

D’autant que tous les pays ne partent pas d’un même état des lieux et devront donc consentir à des efforts plus ou moins importants dans un environnement mondial pas toujours favorable.

Émissions annuelles de gaz à effet de serre et intensité en CO2e/kWh de la production électrique dans les pays de l’Union européenne

Figure 7. Estimation des émissions annuelles de gaz à effet de serre et intensité en CO₂e/kWh de la production électrique dans les pays de l’Union européenne. Émissions d’usage hors fabrication des moyens de production. Volume de production de 2019 (pour s’affranchir des effets de la gestion de la crise sanitaire du COVID) et intensité en CO₂e/kWh de 2020.

La Pologne, au mix électrique composé à près de 80 % d’énergies fossiles (figure 2), fait partie de ceux qui ont le plus de chemin à parcourir. Sa production d’électricité est par ailleurs la deuxième plus émettrice de GES en volume de l’Union européenne (16,5 % du total). Avec un objectif de décarbonation de son électricité de 50 % d’ici à 2030, soit plus du double¹⁰ que sur la dernière décennie, la volonté et la persévérance politique seront primordiales.

Il y a fort à parier que la feuille de route du gouvernement polonais, « Politique énergétique de la Pologne pour 2040 » du 12 février 2021, ne prévoyant qu’une réduction à 52 % de la part du charbon dans la production d’électricité en 2030, soit aujourd’hui vu par la Commission européenne comme une performance positive, quand elle était pointée pour son manque d’ambition et de volonté politique il y a seulement deux ans.

Si l’Allemagne, dont les énergies fossiles, hors gaz naturel, représentaient encore 25 % du mix électrique (figure 2), faisait partie des pays à la situation intermédiaire et affichait une forte volonté politique (sortir du charbon d’ici à 2030¹³ et une décarbonation complète de son électricité en 2035¹⁴), la guerre en Ukraine et l’arrêt d’approvisionnement en gaz russe est venu changer la donne. Le pays, dont la production électrique est, de loin, la plus émettrice en volume de GES de l’Union européenne (29,2% du total) et où la décarbonation du mix électrique aurait le plus d’effet à l’échelle de l’Union européenne, rétropédale en palliant les manques en gaz par du charbon.

La France, jusqu’alors bonne élève avec un mix électrique parmi les moins émetteurs de GES de l’UE et dont moins de 10 % relève des énergies fossiles (figure 2), supporte, quant à elle, les résultats de ses tergiversations et de son défaut de stratégie énergétique cohérente depuis les vingt dernières années. Les répercussions de la crise du COVID (retard dans les opérations de maintenance des centrales nucléaires), la découverte de problèmes techniques sur certaines de ces centrales nucléaires et les effets de la guerre en Ukraine ne font qu’amplifier les conséquences d’un manque d’anticipation et de planification – dont déjà en 2007 l’Autorité de sureté nucléaire avertissait des conséquences. Autrefois exportatrice nette d’électricité fortement décarbonée, la voilà obligée d’importer à grand prix électricité et gaz à effet de serre associés.

De quoi faire peser des doutes sur la résilience des volontés politiques nationales et supranationales à s’assurer que le véhicule électrique devienne un réel moteur de la décarbonation des sociétés européennes et ne reste pas un gadget.

Sans compter le thème de plus en plus présent dans le débat de la disponibilité des matériaux et de l’impact de leur extraction nécessaires à l’électrification de la société en général et des transports en particulier.

Les conséquences sociales du tout électrique

Même si cette transition s’effectue comme prévu, il faudra, comme le mentionne le patron de Stellantis réfléchir à « comment protéger la liberté de mouvement des classes moyennes qui ne vont pas pouvoir accéder à l’achat d’un véhicule électrique ». Une voie est la réduction des coûts via des gains de productivité, en particulier grâce aux effets d’échelle, reste à savoir dans quel ordre de grandeur et quels seront les relais.

L’objectif est d’absorber un surcoût de l’ordre de 50 % par rapport à un équivalent thermique. Il est certain qu’en France, ces dernières décennies, baisse des coûts dans l’automobile a souvent rimé avec délocalisation dans des pays à bas coûts comme le pointait une note de 2020 du Conseil d’analyse économique¹⁵. Les États, comme la France, avec des coûts de main-d’œuvre élevés et au mix électrique vertueux, se retrouveraient devant une double problématique, mécontentement social et importation de dette carbone par le biais de véhicules fabriqués dans des pays moins vertueux (sans oublier les coûts carbone pour ramener le véhicule du pays de production vers le lieu de commercialisation).

« Proposer des voitures à moins de 20 000 euros (hors bonus) dans les trois à cinq prochaines années est improbable…. et elles ne seront certainement pas fabriquées en France ! » a rajouté Carlos Tavares dans la même interview.

Dès lors, les États devront-ils subventionner l’achat comme aujourd’hui en France avec le bonus écologique ? À quelle hauteur ? Tous les pays pourront-ils et voudront-ils assumer ces aides ?

À suivre, les efforts des consommateurs français et européens qui s’équipent en véhicules électriques sont-ils en mesure d’exercer une influence sur les émissions de gaz à effet de serre du transport à l’échelle de la planète ?

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