Voiture électrique, combien de CO2 ?

lundi 13 octobre 2008 Écrit par  Yves Heuillard

voiture electrique co2Minnie Watt revient du Mondial de l'Auto émerveillée par les nouvelles voitures électriques. Zéro CO2 disent les vendeurs ; la voiture électrique ne pollue pas, ne fait pas de bruit, ne vous coûte que quelques centièmes d'euros au kilomètre. La panacée. Sauf que Dédé Bisphénol n'est pas d'accord. Voici un extrait de leur conversation. [Dessins : Guille]

Minnie Watt - Mon cher Dédé, c'est décidé, j'achète une voiture électrique, je ne pollue plus la planète !

Dede bisphenolDédé Bisphénol - Euh...

Minnie - T'es contrarié ? Je sais que toi tu roules en diesel, tu peux faire comme moi, si tu veux.

Dédé - Ecoute Minnie, une voiture électrique, il faut bien que tu la branches quelque part, sur une prise de courant. Et le courant, tu crois qu'il vient d'où ?

Minnie - Du réseau électrique, des centrales nucléaires, des barrages, du vent..

Dédé - Et des centrales à charbon, au fioul ou au gaz. Sais-tu que la majeure partie de l'électricité du monde est produite par des centrales à charbon. Et donc quand tu mets des kilowattheures dans ta voiture, une partie est produite par du charbon.

voiture electrique consommation

Minnie Watt - Eh bien qu'à cela ne tienne, je mets des panneaux solaires sur ma maison. D'ailleurs si j'ai bien compris, je peux même gagner de l'argent car je vends mon électricité à EDF 58cts et je la rachète en période creuse à 8 cts. à moi les magasins !

Dédé Bisphénol - D'accord, mais suppose que ta voiture électrique consomme 20 kWh au 100 km. Tu fais 10 000 km par an ; tu dépenses donc...

Minnie - 2000 kWh ! Et j'installe les panneaux solaires en quantité suffisante pour produire cette quantité d'électricité sur mon toit. J'ai déjà fait le calcul, ça fait un peu moins de 15 m² de panneaux.

Dédé - D'accord, tu mets des panneaux solaires sur ton toit, mais si au lieu d'avoir une voiture électrique, tu avais une bonne diesel économique, qui fait du 5 litres au cent, tu pourrais revendre l'électricité de tes panneaux solaires au réseau...

Minnie - Je vois où tu veux en venir. Comme je génère de l'électricité solaire, c'est autant d'électricité qu'EDF n'aura pas à produire...

Dédé - Continue et suppose qu'à EDF, on pense à la planète..

Minnie - Donc EDF arrête une centrale à charbon... Vive Minnie Watt ! Enfin pas une centrale à charbon pour moi toute seule parce que je ne produis pas grand chose, mais quitte à produire moins de kilowatts, autant économiser sur le charbon... parce que c'est ce qui pollue le plus.

Dédé - Suppose maintenant qu'une centrale à charbon génère 1kg de CO2 par kWh . Combien de CO2 tes panneaux solaires ont-ils permis d'économiser ?

Minnie - Facile, je produis 2 000 kWh par an. Je multiplie par 1 kg de CO2 par kWh : ça fait 2 tonnes. Mais maintenant, si j'ai bien compris je marche à pied...

Dédé - Non je t'ai dis que t'achetais une bonne diesel...

Minnie - Eh bien ça revient au même, ma diesel elle pollue !

voiture diesel co2Dédé - D'accord mais si elle produit moins de 2 tonnes de CO2 la planète est gagnante..

Minnie - Oh là là.. c'est horriblement compliqué ! Bon je prends les données du constructeur ; ma diesel fait du 120 g de CO2 par km. Aux cent kilomètres ça ferait 12 kg de CO2 et donc pour 10 000 km, euh... 1,2 tonnes.

Dédé -  Bravo, donc en injectant l'électricité de tes panneaux solaires dans le réseau, tu as fait gagné à EDF 2 tonnes de CO2 et avec ta diesel tu as consommé seulement 1,2 tonnes. Ton "bilan carbone" comme diraient les scientifiques est en faveur de la voiture diesel.

Minnie - Oh que je suis malheureuse ! Et moi qui me croyais super DD. Adieu ma belle voiture électrique.

Dédé - Tout n'est pas perdu, si la voiture électrique de tes rêves est une toute petite voiture qui consomme vraiment très peu, par exemple 10 kWh aux cent kilomètres et que ta voiture diesel est l'une des moins polluantes - disons qu'elle émet 100 g de CO2 aux cent kilomètres, saurais-tu refaire le calcul ? 

Minnie - Tu m'embêtes, je veux une voiture électrique.

Dédé - C'est facile : 10 kWh aux cent, 10 000 km, ça fait 1000 kWh par an. Tu mets deux fois moins de panneaux solaires sur ton toit, et t'émets pas de CO2.

Dédé - Et si tu achètes la diesel à 100 g de CO2 ?

Minnie - Tu me prends pour une cruche, je pollue 1 tonne de CO2 par an, vive la voiture électrique !

Dédé - Et l'électricité de tes panneaux solaires, t'en fais quoi ?

Minnie - Ah oui, je l'injecte sur le réseau, EDF ralentit une centrale à charbon...

Dédé - et économise l'émission de.... 1 tonnes de CO2.

Minnie - Donc le diesel ou l'électricité c'est pareil... tu me sauves la vie !

Dédé - C'est pareil dans le cas limite que je viens de prendre, celui de la comparaison d'une toute petite voiture électrique qui consomme 10 kWh aux cent et d'une voiture diesel à 100 gramme de CO2 par km. Le problème est que les voitures électriques que les constructeurs projettent seront plus proches de 20 kWh aux cent, et que les constructeurs de moteurs diesel savent déjà faire des moteurs qui n'émettent que 70 g au kilomètre... 

Un diesel moins polluant qu'une voiture électriqueMinnie - Tu veux que je te dises, t'es anti-électrique !

Dédé - Tu me connais, je suis surtout pour la planète. En France, mon raisonnement peut se discuter parce que 90% de notre électricité provient de sources faiblement émettrices de CO2. Et le débat pourrait se résumer à celui sur le nucléaire si nous étions assez prétentieux pour croire que l'avenir du monde se joue en France. Les grands marchés automobiles que sont la Chine et l'Inde fonctionnent principalement au charbon... En Europe, notamment en Pologne, en Allemagne, au Danemark, nous fonctionnons encore au beaucoup charbon. Et l'électricité du monde entier sera encore très majoritairement fabriquée avec du charbon dans 20 ans...

Minnie - Et pour bien faire la comparaison entre une voiture diesel et une voiture électrique, il faut considérer que l'électrique sied mieux aux femmes, que ça n'enfume pas les ville, que ça ne fait pas de bruit, que je serais si belle dedans...

Dédé - Je sais que tu es très déçue, mais nous n'avons fait qu'effleurer le sujet. Nous n'avons pas comparé en vrai deux voitures mais juste appris à raisonner, à voir que la voiture électrique a quand même un pot d'échappement quelque part.

Minnie - Et que même dans le cas le plus DD en apparence, celui d'une voiture électrique qui fonctionne avec des panneaux solaires, il ne faut pas considérer le CO2 moyen généré par notre réseau électrique ...

Dédé - "l'intensité carbone du mix électrique" diraient les experts, 

Minnie - ... mais raisonner comme si la voiture électrique consommait de l'électricité produite par la plus polluante des centrales. Je suis un peu déçue, mais pour le coup je me sens cette fois vraiment DD. 

Résumé et commentaires

La voiture électrique consomme de l'électricité, elle même produite par des centrales qui sont responsables d'émissions de gaz à effet de serre et de pollution. A l'échelle individuelle, si on recharge la voiture sur une source d'énergie renouvelable, on ne génère pas de CO2 ( bilan carbone nul). Toutefois, une meilleure stratégie pour réduire les émissions globales de CO2, consiste à affecter l'électricité renouvelable d'abord à l'arrêt progressif des centrales au charbon. Celles-ci sont en effet beaucoup plus polluantes par kWh qu'un moteur diesel embarqué sur une voiture. Pour bien raisonner il faut faire comme si la voiture électrique consommait des kWh en provenance de centrales à charbon, même si elles sont très minoritaire dans le réseau, comme c'est le cas en France.

Ceci ne condamne pas pour autant la voiture électrique. Avec un développement important des énergies éoliennes et solaires, la voiture électrique peut tirer parti de kWh quasi gratuits pendant les pics de production. Ceci nécessite cependant une infrastructure de réseau intelligente.

Cliquez sur la première image ci-dessous pour une synthèse des explications de Dédé Bisphénol 
{slimbox album=|voitures electriques et CO2| title=|Voiture électrique + panneaux solaires : bilan carbone nul - cliquez à droite de l'image pour voir la suite|}images/stories/transports/explications-1.jpg{/slimbox} {slimbox album=|voitures electriques et CO2| title=|Diesel + panneaux solaires : 800 kg de cO2 économisés - cliquez à gauche de l'image pour faire marche arrière |}images/stories/transports/explications-2.jpg{/slimbox}

Le raisonnement développé ici à l'avantage de ne pas considérer le mix energétique du pays dans lequel on se trouve, du moment qu'une partie non négligeable de l'électricité est produite avec du charbon. Dans ce cas, une voiture électrique qui consommerait 10 kWh au 100 serait aussi "polluante" qu'une automobile diesel qui génère 100g de CO2 au km.  L' analyse ne tient cependant pas compte du fait que la combustion du charbon ne libère pas seulement du gaz carbonique, mais des cendres, des métaux lourds dont du mercure et de l'uranium. Par ailleurs l'exploitation des mines, est localement très polluante. 

Dédé Bisphénol considére que les producteurs électriques sont vertueux, ce qui est une utopie. Pour inciter l'exploitant, à réduire la production d'électricité au charbon, la seule solution consiste à fixer un prix au carbone émis et au droit à polluer. Le marché du carbone, permet d'acheter ou de vendre des droits d'émettre du CO2. Grâce au marché, c'est comme si toutes les centrales du monde étaient interconnectées.

Les vrais chiffres

Consommation d'une voiture électrique en kWh.

La consommation de la voiture électrique est un tabou. Les constructeurs donnent une autonomie et non une consommation aux cent km. Il serait pourtant facile de faire subir aux voitures électriques les tests normalisés de consommation en parcours urbain ou en parcours mixte. Eh bien non, cette information n'est jamais publiée. Nous avons estimé de notre côté la consommation des voitures électriques en nous basant sur les résultats du très sérieux concours Progressive Automotive X Prize. 

Le roadster de Tesla Motors, consomme en cycle mixte 17,5 kWh au cent kilomètres (Source Tesla). Cette voiture de 234 chevaux, particulièrement optimisée et onéreuse peut être considérée comme l'état de l'art du moment. Rappelons que dans notre article nous avons pris la valeur de 20 kWh au cent. La petite voiture G-WIZ utilisée par les londoniens, affiche des valeurs entre 16 et 33 kWh au 100 km (typiquement 25 kWh)(5). Point très important, les consommations ou l'autonomie sont en général données sans intégrer l'usage du chauffage ou de la clim. Attention aussi au fait que pour le constructeur automobile la consommation est la quantité d'électricité fournie par la batterie ; hors pour comparer des choses comparables, il faut mesure la quantité d'électricité délivrée par le compteur électrique. 

Notre essai de la Mitsubishi i-Miev, qui n'a rien d'un essai standard confirme cet ordre de grandeur. La petite Renault Twizy, qui sera disponible fin 2011 aura, selon le constructeur une autonomie de 100 Km avec une batterie de 6,2 KW. Ce qui fait une consommation de 6 kWh au cent (depuis la batterie) pour un engin de 450 kg dont 100 Kg de batterie et dont les performances sont celles d'un scooter de 50 cm3. Ceci conforte encore nos hypothèses.

CO2 / kWh - Centrale à charbon

Une centrale à charbon moyenne peut être considérée comme produisant 950 g de CO2 par kWh fourni. (1, 2) En toute logique il faudrait y ajouter les émissions de CO2 générée par l'extraction du charbon, et son transport jusque la centrale, de l'ordre de 8 % de plus, soit 1029 g par kWh (1).

CO2 / Kwh - Automobile diesel

L'automobile diesel européenne produit en moyenne 130 g de CO2. Si on raisonne depuis le puits de pétrole, ce chiffre doit être porté à 160g/km (3) mais précisons que cet article ne se veut pas une analyse du cycle de vie. Les meilleures automobiles diesel, ou diesel-hybrides atteignent des valeurs de CO2 émis par km proches de 100 g (4).

La boite noire électrique européenne

L'intensité carbone du réseau électrique européen est inférieure à 500 g de CO2 par kWh (2) loin devant la Chine (870g/kWh) et meilleure que les Etats-Unis (610g de CO2/kWh). Ces valeurs (source CARMA) ne tiennent pas compte de l'extraction et du transport des matières premières, ni de la construction et du démantèlement des centrales, ni dans le cas du nucléaire du traitement des déchets. Et il s'agit de l'intensité carbone du kWh électrique produit à la sortie des centrales. Il faut aussi tenir compte des pertes dans les réseaux électriques haute tension, moyenne tension et 220 volts qui sont de l'ordre de 8 %. 

Les constructeurs automobile fournissent des chiffres de consommation à partir de la batterie. Il faut également tenir compte des pertes de la conversion courant alternatif / courant continu pour recharger la batterie, et des pertes de la conversion de l'énergie électrique en énergie chimique dans la batterie, probablement de l'ordre de 8 à 10% encore.

Références

1) Valeur moyenne aux Etats-Unis. ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY / VOL. 41, NO. 17, 2007. Paulina Jaramillow, w. Michael Griffin and H. Scott Matthews

2) Cette valeur est confirmée par la base de données CARMA qui recense quelques 50 000 centrales électriques dans le monde.

3) Joined research Centre - European Commission  (Well to  Wheel report et Well to Tank report)

4) 100 g de CO2  au km annoncé pour la petite citadine Toyota IQ. Peugeot a dévoilé un projet de voiture hybride, nommé Peugeot RC Hymotion, avec 4 roues motrices , 200 ch, 109g de CO2 au cent en cycle mixte.

5) Performance data for a Gwiz in London (Sustainable energy without the hot air - juillet 2008)

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