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ceyal » Pollution Automobile » Le CO2 des véhicules. Partie 2 : les véhicules électriques

Le CO2 des véhicules. Partie 2 : les véhicules électriques

1/ CO2 de l'énergie électrique en Allemagne
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Selon l'Umweltbundesamt, l'agence fédérale de l'environnement Allemand [1], le chiffre de base est de 564g de CO2 par kWh produit en 2014, 534g/kWh en 2015 et 527g/kWh en 2016.
Selon Environmentalprogress [2], l'Allemagne a émis 560g de CO2/kWh en 2016.

2/ CO2 de l'énergie électrique en France
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Environmentalprogress [2] considère 58g de CO2 par kWh avec le mix énergétique Français.
RTE pour sa part considère [3] 73g de CO2 par kWh en 2016 & 74g en 2017.
Sur la base des chiffres de l'ADEME, [4] trouve 82g de CO2 par kWh.

3/ Consommation moyenne d'un véhicule électrique, 20 kWh/100 km ?
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On lit souvent que la consommation d'un véhicule électrique s'établit, tous usages confondus (ville, route, autoroute), en moyenne à 20 kWh/100 km.

Ce chiffre de 20 kWh/100 km correspond bien à un usage classique ordinaire (cf. les tests de l'ADAC) ; un usage pépère type circulation urbaine ou Paris-Deauville par la nationale (cf. test Auto-Moto) demandera sensiblement moins d'énergie, l'autoroute étant de facto la punition absolue pour une automobile électrique car le couple moteur descend vertigineusement avec la vitesse ; en corollaire, la consommation s'envole. Ainsi les tests plus dynamiques ISO 9001 de l'Automobile Magazine comprenant 20% d'autoroute donnent en moyenne 21 kWh/100 pour la légère BMW i3, 23 kWh/100 pour la Leaf1 et 25 kWh/100 pour la Renault Zoe.

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Admettant 20kWh/100km de consommation électrique de la batterie aux roues (TTW : Tank to Wheel), il faut aussi considérer le rendement du chargeur, la perte en ligne dans le réseau de distribution, le CO2 nécessaire depuis la mine pour alimenter la centrale électrique en combustible… et le CO2 nécessaire à la construction et au démantèlement en fin de vie… bref l'équivalent du CO2 WTT (Well to Tank) d'un véhicule thermique.

4/ Le rendement de charge
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Il y a de nombreux témoignages obtenus avec un moteur de recherche "Rendement de charge véhicule électrique" notamment sur les forums de fervents défenseurs du véhicule électrique dont beaucoup ont installé un compteur sur la prise
- pour une Hyundai Ioniq [5] certains ont mesuré sic "La Ioniq est censée charger en 6.6kW, et a la prise, je mesure 7.3kW soit -10% mais d'autres vont jusqu'à -30%
- pour une Fluence c'est 78% [6]
- pour une BMW i3 c'est entre 84 et 94% [7]
- pour une Leaf 1 c'est entre 62 et 90% [8]
Bref ça varie beaucoup selon qu'il s'agit d'un simple complément de charge, d'une charge complète, avec un chargeur lent ou un chargeur rapide …

Une étude universitaire récente [9] pour une Nissan Leaf, une Renault Zoe et une Peugeot iOn montre un rendement de charge qui varie entre 49 et 90% selon la tension et la puissance

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Au global et pour faire simple face à une disparité importante du rendement de charge, on peut valablement considérer en moyenne 20% de perte de charge.

5/ La perte en ligne dans le réseau
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L'énergie disponible à la prise n'est pas celle qui sort de la centrale à cause des pertes en lignes qui représentent selon [10] entre 8 et 8,8%.
Pour sa part, [11] indique une perte de 2% dans le réseau de transport, 6% dans le réseau de distribution basse tension et 2% par autoconsommation soit 10% en tout.

Pour faire simple, on retiendra une valeur de 10%

6/ CO2 du puits à la centrale
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Pour faire fonctionner les centrales à charbon, à fuel, les turbines à gaz, les centrales nucléaires, il faut extraire le charbon, gaz, fuel et uranium, et l'acheminer jusqu'à la centrale ; il faut donc de l'énergie donc du CO2. Il faut aussi construire les centrales avec beaucoup de béton dans le cas de centrales nucléaires.

Une étude universitaire peu favorable au nucléaire [15] liste nombre de tests qui vont pour les centrales nucléaires de 1,4 à 288 g CO2/kWh, soit un écart de 1 à 200 !!!! avec une médiane à 66 g de CO2/kWh incluant l'approvisionnement, le retraitement & le démantèlement.

Selon EDF [13], le bilan de sa filière nucléaire est de 4 g/kWh, dont les ¾ liés au cycle amont du combustible alors que selon [14] c'est plutôt 56g/kWh, le tiers d'une turbine à gaz, à cause de la construction des centrales, des mines situées fort loin … et tout ça sans compter le coût CO2 du démantèlement.

[16] élaboré et pris en référence par le GIEC pendant la COP21 donne le CO2 global par source d'énergie. Il manque dans cette étude les bioénergies & le fioul, estimé entre le charbon et le gaz mais cela donne une bonne idée du co2 selon les sources d'énergie sic "Sur la base d’une dizaine de publications, le GIEC montre que les émissions de CO2 du nucléaire s’établissent entre 1 et 220 gCO2eq/kWh avec une valeur médiane à 16 grammes. Pour l’éolien, les émissions se situent entre 7 et 56 grammes avec une médiane à 16 grammes. Pour le photovoltaïque, les émissions s’établissent entre 5 et 217 grammes avec une médiane à 46 grammes. Pour les cycles combinés gaz, on atteint entre 410 et 650 grammes, et pour le charbon de 710 à 950 grammes."

7/ Les 73g de CO2/kWh en France sont-ils crédibles ?
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Selon RTE [12] la répartition des sources d'énergie électrique sont les suivantes :

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Une compilation simple donne alors 64,5g de CO2 par kWh hors nucléaire.

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Bref, si on compte le nucléaire à une valeur faible, alors le chiffre de RTE de 73 g de CO2/kWh est donc crédible. A contrario, si on compte le nucléaire à la valeur moyenne de 66g CO2/kWh alors ce chiffre est assez largement sous-estimé.

8/ Pour charger un VE en France
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Sur la base de 73g de CO2/kWh, en ajoutant le rendement de charge (20% de perte) et la perte dans le système (10%), on obtient :
73g CO2/kWh * 1,2 (rendement de charge) * 1,1 (pertes système) = 96,36 g CO2/kWh soit pour un véhicule qui consomme 20 kWh/100 kms = 19,27 g/CO2/km arrondi à 19g de CO2/km.

En considérant au contraire la valeur moyenne de 66 g de CO2/kWh pour le nucléaire, on obtient alors :
112,2 g CO2/kWh * 1,2 (rendement de charge) * 1,1 (pertes) = 148,1 g CO2/kWh soit pour un véhicule qui consomme 20kWh/100kms = 29,62 g CO2/km arrondi à 30g CO2/km.

Au global, on retiendra donc une production de CO2 WTW (Well To Wheel : du puits à la roue) qui varie entre 19 et 30 g de CO2/km, un chiffre certes plus élevé que les 8g de CO2/km souvent brandis par les écolos mais malgré tout globalement faible.

Il faut bien entendu ajouter le CO2 nécessaire à la fabrication de la batterie au lithium qui elle même dépend du lieu de sa fabrication [24, 25] car évidemment selon qu'on utilise de l'électricité largement décarbonée comme en France ou carbonée comme en Asie, on obtient des chiffres assez différents. Le lecteur méditera que les principaux fabricants de batteries (Panasonic, BYD, LG-Chem, etc...) sont asiatiques et installent leur production en Pologne, le pire pays juste après l'Estonie en matière de génération de CO2 par kWh ou dans des pays assez fortement carbonés : Asie, USA, Hongrie [25] ; la Renault Zoe par exemple utilise des batteries LG-Chem.

Les tenants du véhicule électrique comptent entre 10 et 15g de CO2/km ; on obtient alors un CO2 global qui se situe entre 29 et 45 g de CO2/km, globalement faible.

Dans une étude un peu ancienne, l'ADEME [19 page 34] compte 7 tonnes de CO2 pour construire une batterie dont la durée de vie est de 150.000 kms soit 45g de CO2/km.

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On obtient alors au maximum du puits à la roue, construction de la batterie incluse 75g de CO2/km, un chiffre excellent inatteignable par un véhicule thermique.

A noter que cette étude de l'ADEME est en ordre de grandeur confortée par une analyse récente de l’agence suédoise pour la recherche et l’environnement [20, 21, 22], qui arrive à 5 tonnes de CO2 pour une batterie de 30kWh et 17 tonnes pour 80kWh soit entre 33 et 113 grammes de CO2/km.
[23] considère pour sa part 41g de CO2/km pour la construction de la (petite) batterie d'une Mitsubishi iMiev alias Peugeot iOn alias Citroen C0.

9/ Et en Allemagne ?
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L'ADAC fait tous ses calculs sur la base de 579g de CO2/kWh [17] sans incorporer le rendement de charge et la perte en ligne. Jusqu'à l'été 2016, les tests ADAC sont faits sur la base du cycle relativement pépère NEDC+Autoroute ; depuis cette date, les tests sont faits sur un cycle un peu plus difficile : WLTC froid, WLTC chaud et Autoroute.

Sur la base de 579 g de CO2/kWh, hors rendement de charge et pertes en ligne, l'ADAC a mesuré un CO2 WTW [18] entre 100 et 120 g de CO2/km pour une voiture classique (Leaf, eGolf, Zoe, …) et ceci sur des cycles différents avant et après Septembre 2016 comme indiqué ci-dessus.

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Sur la base du chiffre de l'office fédéral allemand 534g CO2/kWh, on obtient avec le rendement de charge et la perte en ligne 705g CO2/kWh produit soit 140g de CO2 par km pour un véhicule consommant en moyenne 20kWh/100kms.

Si on ajoute les 10 à 15 grammes de CO2/km nécessaires à la fabrication de la batterie, un véhicule électrique consomme en réalité environ 150g de CO2/km, pas beaucoup mieux que les meilleurs véhicules thermiques.

Si on contraire on considère les chiffres de l'ADEME (45 g de CO2/km pour construire la batterie) [19 page 34], un véhicule électrique consomme alors environ 180g de CO2/km, chiffre facile à atteindre par nombre de véhicules thermiques.

10/ CO2 WTW des véhicules thermiques
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L'ADAC calcule le CO2 WTW des véhicules qui lui passent dans les mains depuis mi 2016 selon le cycle mixte (WLTC à froid, WLTC à chaud et autoroute) assez représentatif de la circulation réelle ; une trentaine de véhicules sur 143 testés depuis Septembre 2016 se situent en dessous de 152g de CO2.

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Note : les véhicules hybrides et hybrides rechargeables figurent en bonne place dans ce tableau qui ne prend pas en compte le CO2 nécessaire à la fabrication de sa batterie ... il faut donc en toute logique ajouter environ 5g voire 10g de CO2/km par tranche de 10 kWh de batterie sur la base des chiffres de l’agence suédoise pour la recherche et l’environnement [20, 21, 22] .

Une trentaine de véhicules thermiques sur 143 arrivent donc à se hisser à hauteur de 150g de CO2/km WTW, le meilleur chiffre émis par les véhicules électriques alimentés par le mix énergétique Allemand, pourtant fort émetteur de CO2, en tenant compte du rendement de charge, des pertes en ligne & de peu de CO2 (10-15g) pour fabriquer la batterie.

Sur la base de la valeur de l'ADEME [19 page 34], 45 g de CO2/km pour construire la batterie, 80, bien lire QUATRE VINGT véhicules émettent moins de 180g de CO2/km. Ceux qui n'y parviennent pas sont dans leur très grande majorité les véhicules sportifs, 4x4 et autres gros SUV.

Bien entendu AUCUN, absolument AUCUN n'est capable de descendre à hauteur des 75g de CO2/km, le pire chiffre imaginable en incorporant le CO2 nécessaire à la fabrication de la batterie. On en conclut donc aisément que le véhicule électrique est clairement très peu émetteur de CO2 en France.

[1] https://www.umweltbundesamt.de [...] n#Strommix
[2] http://environmentalprogress.o [...] es-in-2016
[3] http://www.rte-france.com/fr/e​co2mix/chiffres-cles
[4] https://paygreen.io/wp-content [...] ologie.pdf
[5] http://www.automobile-propre.c [...] 8-320.html
[6] http://www.automobile-propre.c [...] t3620.html
[7] https://avt.inl.gov/sites/defa [...] 4BMWi3.pdf
[8] https://avt.inl.gov/sites/defa [...] 15Leaf.pdf
[9] http://orbit.dtu.dk/files/1373 [...] _paper.pdf
[10] https://fr.wikipedia.org/wiki/ [...] cit%C3%A9)
[11] https://www.connaissancedesene [...] nce-140520
[12] https://www.connaissancedesene [...] -la-france
[13] https://www.edf.fr/groupe-edf/ [...] -sub-2-sub
[14] http://ninucleaire-nieffetdese [...] ?article71
[15] http://www.terraeco.net/Oui-le [...] 16535.html
[16] https://www.usinenouvelle.com/ [...] le.N362954
[17] https://www.adac.de/_mmm/pdf/2​8843_292234.pdf
[18] https://www.adac.de/infotestra [...] fault.aspx avec motorart= elektro
[19] http://www.ademe.fr/sites/defa [...] apport.pdf
[20] https://www.econologie.com/for [...] 15314.html
[21] https://www.moniteurautomobile [...] ction.html
[22] http://www.ivl.se/download/18. [...] ies%20.pdf
[23] http://ecolo.org/documents/doc [...] ure-09.pdf
[24] https://www.lesnumeriques.com/ [...] a3197.html
[25] http://www.automobile-propre.c [...] y-hongrie/
Les derniers commentaires
reno50
25 janvier 2018 à 20h08
 
Merci @ceyal, toujours autant documenté.
On sous-estime les coûts de démantèlement en France. On n'en a si peu fait et en ce moyen, le nucléaire à besoin de limiter ce type de provisions.
De même, on sous-estime l'impact du mixte allemand avec l'utilisation d'un part croissante d'énergie fossile.
Quand à la production de batteries, je n'ose pas imaginer l'impact écologique si elles sont abandonnées dans la nature.
ceyal
25 janvier 2018 à 21h17
 
Hello
Le démantèlement n'est pas négligeable, mais ce n'est pas la catastrophe absolue non plus  cf. Google "Jancovici démantèlement".
Ceux qui considèrent 66 g de  CO2/kWh nucléaire tienne bien compte à la fois de la construction et de la déconstruction.
Message modifié le 26 janvier 2018 à 22h23
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