Avantages et limites de la voiture électrique VE

II.3. Avantages, limites et possibles effets négatifs de la voiture électrique

II.3.1. Pollution, changement climatique et bruit

On peut lire çà et là, et particulièrement dans la communication qui émane des constructeurs automobiles, que les voitures électriques ne polluent pas. D’autres, un peu plus modestes, annoncent plus simplement zero emission soit l’absence d’émission, en faisant référence implicitement aux émissions de polluants et de gaz à effet de serre.

Ces affirmations sont en fait trompeuses : il s’agit bien sûr uniquement des émissions directes.

Il est exact qu’il faille soustraire au bilan environnemental de la voiture électrique les pollutions et émissions dues au moteur thermique dont elles sont dépourvues. Néanmoins, il faut lui ajouter celles qui trouvent leur origine dans la génération de l’électricité ainsi que dans la batterie, comme nous l’avons vu.

La voiture électrique est donc, de par sa plus grande efficience énergétique, dans la majorité des cas moins émettrice de gaz à effet de serre et plus émettrice de polluants que la voiture thermique, mais la différence d’émission entre ces deux types de voitures dépendra donc du mix énergétique considéré.

Pour l’Europe la diminution en termes de CO2 équivalent se situe autour de 50% et pour la Belgique la diminution est un peu plus importante, d’après les estimations que nous avons pu trouver.

Notons cependant que comme le montrent les calculs de l’ADEME, pour faire véritablement baisser de façon spectaculaire les émissions de gaz à effet de serre GES, en dehors de la mobilité douce (marche et vélo), ce sont uniquement les transports en commun ferrés électriques et sans énergie embarquée (train, tram et métro) qui représentent un véritable saut quantitatif en termes de diminution [ADEME, 2008].

Or il faut se placer dans un contexte mondial, puisque l’impact des gaz à effet de serre est mondial.

Il convient dès lors de diminuer, d’après les recommandations du GIEC, de 50% les émissions mondiales de gaz à effet de serre GES par rapport au niveau de 1990 et de le faire rapidement, le pic devant avoir lieu au plus tard en 2015.

Cela voiture électriqueut donc dire diminuer très sensiblement, plus que de 50% dans les pays de l’OCDE.

En effet, en suivant un simple principe de justice sociale, il est logique de pouvoir permettre au « reste du monde » de continuer à se développer.

D’autant plus que les gaz à effet de serre GES d’origine anthropique présents dans l’atmosphère ont dans leur immense majorité servi exclusivement au développement des pays de l’OCDE. On peut donc dire que bien qu’appréciable, la diminution d’émissions de gaz à effet de serre GES que représente l’utilisation de voiture électrique avec le mix électrique actuel ne serait pas suffisante.

Qui plus est, il faut tenir compte du fait que seul un faible pourcentage du parc automobile mondial pourra être électrisé, en tous cas dans les prochaines décennies.

Certaines études se sont dès lors posé la question de savoir quelle part des émissions de gaz à effet de serre GES pourraient être évitée par l’adoption d’une quantité définie ou par le basculement total du parc automobile vers la propulsion électrique.

Une étude allemande réalisée pour le compte du WWF a ainsi estimé que 10 millions de voiture électrique circulant sur les routes d’Allemagne ne feraient chuter les émissions de gaz à effet de serre GES du pays que de 1%.78

Inter-Environnement Wallonie a réalisé le même exercice et s’est posé la question de savoir, si 10% du parc automobile belge roule à l’électricité en 2020, de combien cela ferait diminuer les émissions nationales de GES. Deux réponses sont données, en fonction des hypothèses d’émission pour les voitures électriques et pour les voitures thermiques.

Les résultats sont repris dans le tableau ci-dessous.

Tableau 8 : Potentiel de diminution des émissions de gaz à effet de serre GES pour 10% de voiture électrique en 2020 en Belgique

On voit donc que la voiture électrique offre un potentiel de réduction au niveau national relativement modeste et qu’il convient dès lors certainement de considérer d’autres solutions pour diminuer l’impact du secteur des transports.

Ces estimations sont à mettre en balance avec d’autres qui tentent de calculer comment des changements de comportement de mobilité pourraient permettre de diminuer les distances parcourues et contribuer ainsi à des réductions d’émission de GES.

Une étude de Element Energy Ltd, commanditée par le WWF s’est intéressée au cas de l’Écosse. Elle estime par exemple que si les améliorations de moteurs thermiques se poursuivaient selon les tendances actuelles et qu’on parvenait à limiter le nombre de km roulés au niveau de 2001, cela permettrait de diminuer les émissions de gaz à effet de serre GES de 40% par rapport à 1990 [IEW, 2010 : 15].

Si l’on se place d’un point de vue financier, la diminution des gaz à effet de serre GES devrait logiquement se faire d’abord dans les secteurs où cette diminution peut se faire au moindre coût.

Devant l’urgence climatique, le bon sens dicte de commencer par ce qui requiert le moins d’investissements, d’autant qu’une série de mesures sont même porteuses de bénéfices financiers. Classer les mesures de réductions de GES en fonction de leur coût par unité de réduction, ce que le GIEC appelle la notion de « potentiel d’atténuation », est une tâche titanesque et bien évidemment tributaire des hypothèses prises en amont des calculs.

Cependant, au moins deux organisations influentes, à savoir le GIEC et le cabinet de conseils McKinsey, se sont penchés sur la question.

Le GIEC a fait l’exercice de classer au niveau mondial et à l’horizon 2030, pour chacun des secteurs d’activité79 les plus émetteurs de GES, le potentiel d’atténuation pour l’ensemble des mesures dont les prix sont inférieurs à 20, 50 et 100 dollars par tonne de CO2e évitée.

Il montre que quasiment tout le potentiel identifié pour les transports peut être atteint par des mesures dont le prix est inférieur à 20 dollars par tonne de CO2e évitée [GIEC, 2007a : 59].

Or il est évident que les mesures visées ici sont l’optimisation des moteurs et l’hybridation non rechargeable, alors que l’électrification du parc automobile (VE et VEHR) se situe bien au-delà de ce coût.

Par ailleurs, afin d’optimiser les investissement et si donc on se limite à des mesures en dessous de 20 dollars par tonne de CO2e évitée, il convient de traiter, par ordre décroissant de potentiel d’atténuation, d’abord le secteur des bâtiments qui présente le plus haut potentiel, ensuite l’approvisionnement énergétique, les transports et l’agriculture.

Ces conclusions sont présentées dans le graphique ci-après :

Figure 1 : Potentiel économique d’atténuation par secteur en 2030 (en dollars par tonne de CO2 équivalent)

(Source : [GIEC, 2007a : 59])

Les conclusions de McKinsey ne sont pas différentes. Publiées dans un rapport considérant également la situation d’ici à 2030 et illustrées sous la forme d’une courbe de coût de réduction de gaz à effet de serre GES pour toutes les mesures en dessous de 60 € par tonne de CO2e évitée, il permet de se rendre compte des secteurs à traiter prioritairement pour optimiser les investissements.

On peut y voir que les domaines les plus rentables sont la consommation énergétique (des bâtiments, des appareils domestiques et des véhicules), la production d’électricité et des mesures d’arrêt de la déforestation et d’adoption d’une agriculture plus raisonnée [McKinsey, 2009a : 7].

Figure 2 : Coût de réduction en € par tonne de CO2e (ordonnée) et potentiel de réduction en gigatonnes de CO2e par an (abscisse)

(Source : [McKinsey, 2009a : 7])

Or si le secteur des transports est considéré comme un secteur clef par cette étude, c’est au niveau technologique, par une optimisation des moteurs existants et ensuite par l’introduction de véhicules électriques hybrides non rechargeables (VEH), qu’il convient d’agir.

Ce sont les deux seules mesures qui ont des coûts de réduction de gaz à effet de serre GES négatifs, c’est à dire qu’elles sont rentables financièrement en plus de permettre de réduire les émissions de GES. L’optimisation des moteurs et les véhicule hybride électrique VEH rapporteraient ainsi respectivement environ 60 € et 30 € par tonne de CO2e évitée.

Ceci ne constitue pas une surprise : le coût de ces progrès technologiques est raisonnable et le potentiel d’amélioration est appréciable, jusqu’à une diminution de 50% des consommations d’après certains auteurs [Syrota, 2008].

Les voitures hybrides rechargeables (VEHR) dont le coût est évalué autour de 15 € par tonne de CO2e évitée, et plus encore les voitures électriques qui ne sont pas reprises dans la courbe et se situent donc au-delà de 60 € par tonne de CO2e évitée, sont quant à elles considérées comme des mesures de réduction des gaz à effet de serre GES très onéreuses [McKinsey, 2009a : 7].

L’étude rappelle aussi que la réduction de gaz à effet de serre GES pour la véhicule hybride électrique rechargeable (VEHR) et pour la voiture électrique dépend très fortement du mix énergétique de production d’électricité. Le potentiel de réduction est donc considéré comme très important mais plutôt à un horizon lointain, autour de 2050, en partant du postulat que la « décarbonisation » de la production électrique sera presque totale à cette date [McKinsey, 2009a : 97].

Au niveau de la pollution atmosphérique, nous avons vu que la voiture électrique permet une diminution des impacts sur la santé humaine, mais que celle-ci tient plus au déplacement des émissions qu’à leur diminution.

La situation pourrait cependant s’améliorer par la production d’électricité via des sources d’énergie renouvelables.

En ce qui concerne le bruit, le moteur de la voiture électrique présente l’avantage d’être incomparablement moins bruyant qu’un moteur thermique, ce qui rend le véhicule quasiment silencieux à faible vitesse. Le son émis par un véhicule thermique est dominé jusqu’à environ 50 km par heure par le son émis par le moteur.

Jusqu’à cette vitesse la voiture électrique présente donc ce qui apparaît comme un avantage par rapport aux véhicules thermiques.

Au-delà, le bruit d’une voiture en mouvement est occasionné par le contact du pneu sur le sol et par les frottements avec l’air, et les deux types de véhicules ont des niveaux sonores équivalents. Pourtant cet avantage apparent n’est pas sans poser un problème pour les usagers de l’espace public se situant dans l’environnement direct de la voiture électrique.

Les piétons et les cyclistes se servent, souvent inconsciemment, de leur ouïe pour juger de la présence ou de l’absence de véhicules sur la voie publique et les voitures électriques très silencieux peuvent dès lors représenter un danger. Pour les personnes aveugles ou ayant des problèmes de vue ce danger est bien sûr encore plus vif.

Cette question est prise très au sérieux aux Etats-Unis où la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) a étudié le phénomène sur la base des statistiques d’accidents impliquant des piétons et des cyclistes.

L’étude constate que les voitures hybrides sont environ deux fois plus susceptibles de provoquer des accidents avec des piétons ou des cyclistes que des voitures thermiques lorsque ceux-ci ont lieu à faible vitesse lors de manœuvres de stationnement, de ralentissement et d’arrêt du véhicule.

La raison invoquée est l’absence de bruit qui caractérise les voitures hybrides à basse vitesse lorsque leur moteur thermique est coupé [NHTSA, 2009].

Il est même envisagé de rendre un système d’avertissement sonore obligatoire pour les voitures électriques puisqu’une loi appelée pedestrian safety enhancement act a récemment été adoptée obligeant les constructeurs à équiper les voitures électriques (et VEH) de systèmes sonores permettant aux piétons de les rendre « raisonnablement détectables ».80

En Angleterre au contraire, les sons ajoutés aux véhicules automobiles pour des raisons de sécurité de piétons et cyclistes,81 doivent pouvoir être coupés la nuit (entre 23h00 et 6h00).

La Nissan Leaf, équipée d’un système sonore qui s’enclenche automatiquement à faible vitesse, a dû être amputée de ce système pour pouvoir être mise sur le marché anglais.82

La Toyota Prius, une voiture hybride, propose par ailleurs depuis quelques années en option un avertisseur sonore qui s’enclenche à basse vitesse pour prévenir de son arrivée. Suite à l’adoption de la loi américaine, une série d’équipementiers automobiles planchent sur des systèmes analogues.83

Le défi étant de trouver un effet sonore dont le niveau est au-delà du seuil permettant d’alerter l’entourage immédiat du véhicule tout en étant en deçà du seuil occasionnant une gêne pour ce même entourage. Le rêve d’une circulation urbaine rendue silencieuse par les voitures électriques s’évanouit, brisé par l’intérêt supérieur de la sécurité routière.

II.3.2. Diversité des sources d’approvisionnement

Le secteur des transports est fortement dépendant du pétrole. Or celui-ci est inégalement réparti sur Terre et donne lieu à des tensions entre états allant parfois jusqu’à des conflits armés.84

On trouve donc des partisans de la voiture électrique parmi ceux qui voient d’un bon œil la substitution du pétrole par l’électricité comme énergie utilisée par l’automobile, dans un but de diversification des sources d’approvisionnement.

En effet, l’électricité peut être produite de différentes façons alors que le pétrole est ou n’est pas disponible dans les sous-sols d’un pays.

Si cet argument est pour une part valable, il n’en reste pas moins vrai que nombre de pays industrialisés produisent à l’heure actuelle une part importante de leur électricité avec des combustibles importés (gaz, uranium) et qu’on verrait donc dans ces pays une dépendance en chasser ou plutôt en renforcer une autre. Rappelons bien entendu que cette situation pourrait être modifiée par l’utilisation de sources d’énergie renouvelables.

Par ailleurs, les voitures électriques reposent actuellement sur des technologies qui font également appel à des matières premières inégalement réparties sur la surface du globe.

Les batteries d’une part, dont on a vu que celles retenues actuellement pour un usage automobile reposent sur des architectures nécessitant du lithium, un métal qu’on ne trouve que dans quelques pays. D’autre part les aimants des moteurs électriques des voitures électriques nécessitent des « terres rares »,85 en l’occurrence néodyme, dysprosium et samarium, métaux dont la production mondiale est quasiment exclusivement localisée en Chine.

A propos de ces derniers, le gouvernement chinois a récemment pris la décision de réduire ses exportations de « terres rares » de 11% par rapport à 201086, ce qui a accentué l’envolée de leurs prix.

Cette question est tellement stratégique que les autorités japonaises, qui craignent que la rareté de ces métaux soit un obstacle à leur industrie automobile, ont décidé de réagir.

Un programme de recherche a été lancé, subsidié à hauteur d’environ 500 millions de dollars, pour le développement de moteurs électriques à destination de l’automobile réduisant l’utilisation de ces métaux. Pourtant si on voit que le risque de nouvelles dépendances existe, on peut imaginer que la technologie utilisée pour les moteurs puisse évoluer et que les batteries ne soient pas éternellement tributaires du lithium.

De plus, les composants des moteurs électriques ainsi que des batteries hors d’usage peuvent être largement recyclés, alors que les combustibles fossiles, une fois leur énergie libérée par combustion, ne peuvent plus servir.

II.3.3. Utilisation de l’espace en ville

Si à première vue l’utilisation de l’espace urbain par l’automobile ne sera que peu modifiée par l’introduction de VE, et que les nuisances déjà identifiées ne seraient pas affectées, la situation pourrait être plus nuancée.

En ce qui concerne la construction de routes, il semble improbable que des voitures électriques modifient la situation actuelle.

Pour le problème des véhicules en stationnement, on pourrait assister à une diminution de l’utilisation de l’espace, si les voitures construites sont plus compactes en raison de leur destination à un usage urbain. Il convient de noter qu’à la vue des projets de voiture électrique des grands constructeurs automobiles, cette condition ne semble à première vue pas se réaliser.

Le problème de la congestion urbaine pourrait également diminuer légèrement si les voitures étaient plus compactes, mais le risque est à notre avis plus grand que ce problème s’aggrave, dans le cas où plus de voitures seraient mises en circulation (risque que nous détaillons plus loin).

II.3.4. Coût d’achat et d’utilisation

Le coût d’achat d’une voiture électrique est substantiellement supérieur à celui d’une voiture thermique, principalement à cause de la batterie.

Plusieurs facteurs secondaires entrent aussi en ligne de compte comme les économies d’échelle réalisées sur les moteurs à combustion plus répandus et les années d’expérience que l’industrie possède en la matière. Mais le principal facteur est bien entendu la présence d’une batterie de capacité nettement supérieure et destinée à un autre usage que dans une voiture thermique.

Le coût de celle-ci est cependant difficile à estimer. D’une part parce que cette information est très sensible pour les constructeurs qui en font un véritable secret industriel et d’autre part parce que des évolutions technologiques rapides caractérisent ce domaine encore relativement nouveau.

Il se situerait pour des projets de grande envergure entre 500 et 700 dollars par kWh.87 Pour la Nissan Leaf qui dispose d’une batterie de 24 kWh, il serait donc environ de 15.000 dollars. Reste qu’on peut estimer actuellement, d’après beaucoup d’auteurs, le coût total d’une voiture électrique environ au double d’une voiture thermique équivalente [Syrota, 2008 : 67].

Pour calculer le coût d’utilisation d’une voiture électrique et le comparer à celui d’une voiture thermique prenons arbitrairement une voiture diesel consommant 6 litres pour réaliser 100 km.

Avec une efficience du réservoir à la roue de 25%, proche de celle estimée par les différents auteurs repris au chapitre 2.2 nous en sommes arrivés à une consommation d’énergie utile, c’est-à-dire celle utilisée pour faire tourner les roues et faire fonctionner les équipements auxiliaires, de 15 kWh.

En partant de là et en estimant en première approximation que l’énergie utile nécessaire était la même pour les différents types de véhicules, nous avons calculé, en fonction des efficiences respectives de voitures à essence et électriques, la consommation pour ces autres types de voitures. Les résultats sont repris dans le tableau ci-dessous :

Tableau 9 : Estimation du coût en carburant pour des voitures utilisant différents types de carburant (diesel, essence et électrique)

(Calculs propres d’après les estimations du chapitre II.2.)

On voit donc que si la voiture électrique est plus chère à l’achat, elle l’est nettement moins en utilisation. Comparée à l’achat d’une voiture thermique, la voiture électrique nécessite par contre de prendre en considération une batterie de grande capacité au coût élevé. Or en achetant la batterie, c’est en quelque sorte comme si on achetait en même temps une grande partie du coût des futurs pleins de carburant dès l’achat de la voiture.

Pour un kilométrage annuel de 15.000 km, cela représente dans notre hypothèse une économie annuelle de 552 € par rapport à un véhicule roulant au diesel et de 1240,50 € par rapport à un véhicule roulant à l’essence. Rappelons cependant que le prix des carburants est très volatil et va, selon toute vraisemblance, continuer à augmenter dans les prochaines années.

Par ailleurs, le prix de l’électricité, quoique moins fluctuant, n’est pas à l’abri des variations de prix et pourrait à l’avenir être taxé lorsqu’il est utilisé à des fins de mobilité, comme c’est le cas pour les combustibles pétroliers.

Notons enfin qu’en considérant que le litre de carburant contient environ 10 kWh d’énergie (thermique), son prix par kWh reste plus faible, malgré la lourde taxation qui le grève, que le prix par kWh de l’électricité en moyenne pour la Belgique. Cette remarque ne vaut par contre pas si l’on considère le prix par kWh de l’électricité en tarif de nuit, qui est environ équivalent au prix des carburants pétroliers.

On peut craindre que les populations à plus faibles revenus soient exclues de la mobilité automobile électrique.

En effet elles se trouvent a priori dans une position qui ne leur permet pas de faire un investissement important : payer le surcoût que représente l’achat d’une voiture électrique par rapport à une voiture thermique, même quand celui-ci pourra s’avérer rentable grâce aux économies réalisées en frais de fonctionnement.89

II.3.5. Spécificités de fonctionnement pour l’automobiliste : recharger la batterie

Ce qui change fondamentalement pour un automobiliste qui conduit une voiture électrique tient quasiment exclusivement aux caractéristiques de la batterie. En raison de son prix par kWh, il n’est pas possible de proposer à l’heure actuelle des véhicules grand public disposant d’une autonomie théorique au-delà de 150 km environ, ce qui pose des problèmes identifiés au chapitre II.1.

De plus, les installations électriques qu’on trouve couramment dans l’habitat en Europe disposent de prises (généralement de 220 V et 15 A) qui imposent un temps de recharge assez long.

Pour la Nissan Leaf, il faut environ 7 heures pour recharger complètement les batteries de 24 kWh. Pour d’autres pays qui fonctionnent avec des voltages différents, comme les Etats-Unis où les prises de courant délivrent généralement 110 V, ce temps est encore bien plus long, estimé à environ 20 heures.90

Si l’on compare cela avec un plein de carburant pétrolier à la pompe la différence est très significative. A titre de comparaison, le rapport Syrota a calculé qu’une pompe de station-service avec un débit d’environ 10 litres par minutes délivre 500 fois plus d’énergie par unité de temps qu’une prise électrique européenne dont la puissance est d’environ 3 kW [Syrota, 2008 : 66].

Cette limite de la voiture électrique fait que le propriétaire d’un tel véhicule est quasiment dans l’obligation de disposer d’un garage pour pouvoir recharger la batterie.

Or on constate que les populations vivant dans des habitations disposant d’un garage font souvent partie des groupes à plus hauts revenus. La disposition d’un garage devient dès lors une nouvelle barrière socio-économique à l’utilisation d’une voiture électrique.

De plus, la structure de l’habitat peut être très différente d’un pays à l’autre : si aux Etats-Unis on estime que 63% de la population vit dans une maison avec garage, cette proportion n’est que de 20% en France [Zimmer, 2009 : 63].

78 Cité par [Zimmer, 2009]. Voir : http://www.wwf.de/fileadmin/fm-wwf/pdf_neu/wwf_elektroautos_studie_final.pdf

79 Les secteurs en question sont : l’approvisionnement énergétique, les transports, les bâtiments, l’industrie, l’agriculture, la foresterie et les déchets.

80 Pour le texte complet voir : http://frwebgate.access.gpo.gov/cgi- bin/getdoc.cgi?dbname=111_cong_bills&docid=f:s841enr.txt.pdf

81 Il s’agit en l’occurrence d’un avertisseur sonore intermittent qui équipe les autobus et les camions et qui retentit lorsque ceux-ci enclenchent la marche arrière.

82 Voir http://www.thenorthernecho.co.uk/business/8880765.Nissan_Leaf_facing_delay/

83 Voir par exemple le système imaginé par l’équipementier Delphi : http://delphi.com/news/pressReleases/pr_2011_02_15_001/

84 Voir à ce sujet les tensions internationales et les tractations qui ont conduit à la création de certains États pour des raisons de ressources pétrolières dans LAURENT (Eric), La face cachée du pétrole, Plon, 2006, 411p. Voir aussi une étude sur le lien entre ressources minières (pétrole et diamants) et conflits armés : http://www.wider.unu.edu/stc/repec/pdfs/dp2001/dp2001-42.pdf

85 Il s’agit d’un ensemble de métaux ayant des caractéristiques proches et regroupés sous ce nom.

86 Voir http://www.shanghaidaily.com/article/?id=458564&type=Business [nécessite la création d’un compte]

87 Rob Lache, analyste de la Deutsche Bank et spécialiste de la question, l’estime par exemple à 650 dollars par kWh actuellement en prédisant qu’il pourrait être divisé par deux d’ici à 2020 en raison d’économies d’échelle. Voir http://www.bloomberg.com/apps/news?pid=newsarchive&sid=aJEVrzt2t.8o&pos=10

88 Les prix des carburants à base de pétrole proviennent du site http://www.carbu.be/official_prices.php#previsions, un prix moyen pour l’électricité a été calculé en fonction des informations provenant de la newsletter de l’APERE de janvier 2011 : http://www.apere.org/doc/Renouvelle30.pdf

Si le possesseur d’une voiture électrique n’a pas de garage, on peut imaginer deux solutions. Soit il recharge son véhicule aux bornes de rechargement disponibles sur l’espace public, mais celles-ci ne sont pas à l’heure actuelle disponible en très grand nombre et représentent un investissement conséquent pour les installer avec les problèmes que cela suppose, comme identifiés au chapitre II.1.

Cette recharge peut se faire éventuellement à l’aide de chargeurs rapides ce qui diminue la gêne pour l’automobiliste.

Mais la batterie risque alors de se dégrader, certainement si elle est soumise à ce type de recharge régulièrement, dans des proportions encore méconnues du fait de la nouveauté des voitures électriques. Soit il les recharge sur son lieu de travail, à supposer que celui-ci dispose d’un parking et que son employeur le lui permette.

Mais alors la recharge se fait en « heures pleines » de production d’électricité et les conséquences pour le réseau peuvent conduire à une forte diminution de l’intérêt environnemental de l’utilisation des voitures électriques.