VE : fonctionnement, écologie et enjeux

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Comme vous le savez si vous êtes sur notre site, les voitures électriques se démocratisent de plus en plus, sont vues comme les véhicules du futur et tous les constructeurs essayent de se démarquer pour attirer des parts de marché. Nous allons donc voir comment ces véhicules fonctionnent, leur impact écologique et les enjeux pour le futur.

Pourquoi le marché de la voiture électrique est en pleine croissance?

Voici une vidéo qui vous explique en 1 minute, le pourquoi de l’accélération du marché du véhicule électrique.

COMMENT LES VOITURES ÉLECTRIQUES FONCTIONNENT ?

Il n’est pas ici question de vous apprendre exactement la technologie de ces voitures mais juste les éléments qui sont essentiels pour comprendre les enjeux des voitures électriques. 

Tout d’abord, il faut savoir que, contrairement aux véhicules fonctionnant à l’hydrogène, ce sont des batteries qui alimentent un moteur électrique et non des piles à combustible. C’est tout de même le même type de moteur. Les principaux enjeux vont se situer au niveau de cette batterie que ce soit pour l’autonomie, la recharge, l’impact environnemental… 

Dans la plupart des voitures électriques aujourd’hui, si ce n’est toutes, la batterie est une batterie Lithium – Ion. Elle est composée de multitudes de petites cellules identiques. Dans celles-ci, quand la batterie est pleine, des ions Lithium sont à l’anode (en graphite), ce qui crée une différence de potentiel avec la cathode (composée de différents métaux) et lorsque le moteur a besoin d’électricité pour tourner, les électrons passent de l’anode à la cathode alimentant le moteur. Cela attire alors les ions Lithium qui passent à la cathode. Lors de la recharge, les électrons font le chemin inverse grâce à la différence de potentiel créée par le secteur et donc la réaction est inverse, cela recharge la batterie qui peut à nouveau fournir de l’électricité au moteur. 

Fonctionnement d'ne batterie Lithium-Ion
Fonctionnement d’ne batterie Lithium-Ion

Voilà pour l’explication rapide du fonctionnement des batteries. Ce qu’il faut retenir c’est que pour fabriquer une batterie, il faut de nombreux métaux (cobalt, nickel, manganèse, lithium, graphite, …) et de terres rares (néodyme et dysprosium) et que pour la faire fonctionner il faut de l’électricité.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement global d’une voiture électrique, je vous invite à regarder cette vidéo.

QUEL IMPACT ÉCOLOGIQUE POUR LES VOITURES ÉLECTRIQUES ?

Les voitures électriques sont vues comme la principale solution pour décarboner le secteur du transport qui représente à lui seul environ 30% des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, et 72 % de ces émissions sont dues au transport routier (voitures, bus, camions, motos). Ce secteur a donc un très grand rôle à jouer pour lutter contre le réchauffement climatique. Nous allons donc explorer les avantages et inconvénients des véhicules électriques pour se faire une idée sur l’importance de passer à un parc automobile électrifié.

UNE POLLUTION MOINS VISIBLE

Tout d’abord, un des principaux arguments en faveur de la voiture électrique est qu’elle pollue moins. En effet, contrairement aux voitures thermiques, elle n’utilise pas directement des énergies fossiles comme le pétrole et ne rejette pas de gaz à effet de serre par le pot d’échappement puisqu’elle n’en a pas. La voiture électrique n’émet donc pas de pollution locale et cela a son importance lorsque l’on voit des villes très polluées comme en Chine. 

Cependant, pour regarder la pollution qu’émet une voiture, il faut regarder sur l’ensemble de son cycle de vie et regarder la pollution globale. Tout d’abord, intéressons-nous à sa production. Il faut savoir que selon l’ADEME (Agence De l’Environnement et la Maitrise de l’Energie), il faut environ 70 000 MJ pour construire une voiture thermique contre 120 000 MJ pour une voiture électrique, ce qui représente une hausse d’électricité de 71%. Sa production est donc nettement plus énergivore et cela est notamment dû à la fabrication de la batterie qui est l’élément central. De plus, les voitures électriques ne résolvent pas totalement le problème des particules fines, car elles sont à 90% émises par l’abrasion des freins et des pneus (le freinage régénératif des VE ne font qu’améliorer un peu ce soucis).

illustration funny

Ensuite, même si la voiture électrique ne pollue pas localement avec l’émission de gaz à effet de serre par le pot d’échappement, il faut savoir que la production d’électricité pollue.

En effet, la grande majorité des manières de produire de l’électricité ont un impact écologique, que ce soit les mines à charbon qui rejette beaucoup de CO2 dans l’air, le nucléaire qui crée des déchets nucléaires ou le solaire dont la fabrication de panneaux est très énergivore et donc polluant. Nous détaillerons cela dans un prochain article.

DES TENSIONS GÉOPOLITIQUES

De plus, comme on l’a vu précédemment, la batterie contient beaucoup plus de minerais que dans une voiture thermique et cela pose également beaucoup de problèmes. Tout d’abord la production de Lithium va devoir être triplée d’ici 2030, ce qui peut être source de tensions sur l’offre même si les producteurs semblent pouvoir y répondre. Le principal problème concerne le Cobalt car les batteries en sont très friandes et qu’il faudrait donc accélérer très fortement sa production (dans le cas de 2 milliards de VE en 2050, une multiplication par 3,5 dès aujourd’hui serait nécessaire selon des scientifiques britanniques) alors que 60% de celle-ci vient d’un même pays : la République Démocratique du Congo. Il peut alors y avoir, en plus des risques écologies dus à son extraction couplée à d’autres minerais, des risques géopolitiques majeurs. 

Des enfants travaillant dans une mine artisanale de Kambove
Des enfants travaillant dans des mines d’extraction de cobalt

Enfin, la production de terres rares comme le néodyme et le dysprosium nécessaires pour la fabrication de l’aimant du moteur devrait augmenter de 70% pour la même optique de 2 milliards de VE en 2050. La gestion de ces terres rares peut également être sujette à des tensions. Il faut également rappeler que tout comme l’extraction du pétrole, l’extraction des minerais et des terres rares émet du CO2.

MOINS DE POLLUTION

Maintenant que nous avons tous les éléments en main, nous pouvons comparer les différents types de véhicules pour voir leur impact écologique selon des estimations. Il faut cependant tout d’abord savoir que ces estimations faites par le Shift Project, concernant les émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie du véhicule sont calculées selon le mix énergétique français qui est très peu carboné (en raison de la grande part de nucléaire). Une voiture essence émettrait 305 gCO2eq/vkm, une voiture diesel 205 gCO2eq/vkm tandis qu’une voiture électrique serait à 62 gCO2eq/vkm en France (109 gCO2eq/vkm pour la voiture hydrogène). Je vous invite à aller voir le rapport du Shift Project pour en savoir plus sur l’impact écologique de tous les types de véhicules ainsi que pour connaitre leur méthode de calcul.

Nous pouvons tout de même voir que la voiture électrique est donc bien moins polluante qu’un véhicule thermique en France, mais cela dépend beaucoup du mix énergétique. Par exemple, en Allemagne, à cause de la production d’électricité par les mines à charbon, la voiture électrique émet deux fois plus de gaz à effet de serre qu’en France.

QUELS ENJEUX POUR LE FUTUR?

La France a choisi de s’orienter massivement vers le marché de l’automobile électrique plutôt que celui de l’hydrogène par exemple. Pour basculer vers des transports moins polluants, la France s’appuie sur les normes européennes concernant les émissions de CO2 des voitures mises en vente mais également sur la LOM (Loi d’Orientation des Mobilités) pour atteindre des objectifs fixés par la PPE (Programmation Pluriannuelle de l’Energie). La PPE a alors fixé un parc de VE de 3 millions, soit 10 % du parc automobile et 1,8 millions de véhicule hybride rechargeable (VHR) en 2028. La LOM, quant à elle fixe l’interdiction de vente de véhicules neufs utilisant les énergies fossiles d’ici 2040. Ces objectifs paraissent très ambitieux car cela représente une multiplication respectivement par 25 et 30 des parcs de VE et de VHR.

parking bornes de recharge
Il faudra plus de bornes de recharge

Pour se rapprocher de ces objectifs, il faudra quelques améliorations. Tout d’abord, les constructeurs vont devoir continuer à produire des VE, même si l’investissement dans ce secteur qui devient très concurrentiel peut comporter des risques. Ensuite, les bornes de recharge devront se multiplier pour subvenir aux besoins des propriétaires et être placés aux bons endroits et avec une puissance adéquate, comme des bornes de charge rapide sur les autoroutes. La PPE prévoit un réseau de 7 millions de bornes de recharge, dont 10 % en accès libre alors qu’il y en a aujourd’hui seulement 240 000. Pour cela, l’Etat a un grand rôle à jouer comme le disait Sylvain Chéreau de PSA dans l’interview qu’il nous a accordé.

DES PROGRÈS NÉCESSAIRES

Ensuite, il y a les questions technologiques sur les batteries notamment. L’autonomie devra être amélioré, ce qu’est prévu à court terme pour atteindre les 400 km d’autonomie en moyenne grâce à de nouveaux concept de batteries comme les lithium-air ou les batteries solides. En attendant d’avoir de meilleures autonomies, les VE ont plus pour cible les foyers ayant 2 voitures ou plus, c’est-à-dire 10 millions de foyers en France, car ils peuvent utiliser l’autre véhicule pour les vacances. Ces nouvelles batteries ont également un devoir d’amélioration par rapport aux minerais et terres rares utilisées pour limiter leur impact écologique. 

Citroën C-Zéro
La Citroën C-Zéro, une des voitures électriques la moins chère

Un autre enjeu important est de faire baisser le prix à l’achat des voitures électriques pour qu’elles soient accessibles au plus grand nombre. Cela va avec les avancées technologiques car en 10 ans, pour une même capacité, la batterie coûte près de cinq fois moins qu’il y a 10 ans et elle devrait encore diminuer de moitié d’ici 2040 selon des experts pour atteindre 120 euros/kWh. Cela permettrait que le coût à l’achat soit égal à celui d’une voiture électrique en 2030 alors que le coût total de possession devrait être inférieur avant 2024 selon le cabinet Deloitte. Il est important de faire baisser le prix surtout que les aides de l’Etat ne sont possibles que lorsque le nombre d’acheteurs est limité. Ces aides ne dureront donc pas éternellement et elles commencent déjà à baisser dans certains pays.

Enfin, pour que l’intérêt soit plus grand, il faut limiter l’impact écologique grâce à des avancées technologiques et une production d’électricité moins carbonée. La question de la surcharge des réseaux électriques se pose également mais RTE ne semble pas inquiet même si un système d’heures creuses / heures pleines et un mix énergétique pilotable seront nécessaires pour éviter des pics de consommation qui endommageraient le réseau électrique.

BEAUCOUP D’INFORMATIONS ET CE N’EST PAS FINI

Nous avons essayé de faire le tour de toutes les problématiques les plus importantes concernant les véhicules électriques même si des sujets peuvent être incomplets ou imprécis, le sujet étant très vaste, changeant et complexe. 

Je tiens néanmoins à souligner que malgré les avantages que peuvent avoir les véhicules électriques sur l’environnement, le meilleur moyen de le préserver est de limiter le nombre de véhicules et donc d’utiliser au maximum les transports en commun, le vélo ou la marche à pied.

Pour poursuivre ce dossier sur les nouvelles mobilités, un article expliquant les différents types de production d’électricité (nucléaire, mines à charbon, éolien, solaire, …) et reliant cela aux nouvelles mobilités sera mis en ligne prochainement.

Sources :

https://theshiftproject.org/wp-content/uploads/2020/02/2020-02-04_%C3%89tude-de-limpact-carbone-de-loffre-de-v%C3%A9hicules_V1.pdf

https://www.challenges.fr/automobile/dossiers/et-si-la-voiture-electrique-etait-un-desastre-ecologique_575450

https://www.forbes.com/sites/jamesellsmoor/2019/05/20/are-electric-vehicles-really-better-for-the-environment/#15deed9f76d2

https://www.01net.com/actualites/comment-fonctionne-une-batterie-lithium-ion-1378434.html

https://www.lesechos.fr/2017/09/le-boom-des-batteries-va-entrainer-une-ruee-sur-les-metaux-critiques-156509

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