Les enjeux de l’énergie durable : l’exemple de la voiture électrique

Actualisé le 07.10.2024

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Sciences de l'ingénieur

L’usage d’une énergie doit répondre à une série de conditions pour être « durable » : ne pas provoquer un épuisement de ressources naturelles, ne pas émettre trop de CO₂ et de matières polluantes, et surtout s’intégrer dans un « cycle » vertueux à chaque étape. Prenons l’exemple de la voiture électrique (et à ), qui constitue un grand enjeu de l’avenir de la mobilité.

Une erreur commune consiste à juger la performance environnementale d’un véhicule quand on l’utilise, sans se préoccuper de ce qui se passe « avant » (comment a-t-il été fabriqué et d’où vient son ?) et « après » (peut-on le recycler ?). C’est ce qu’on appelle l’ .

La voiture 100 % électrique

Elle fonctionne avec un moteur électrique – et non pas thermique – et une batterie, beaucoup plus grosse que dans un véhicule ordinaire, qui stocke l’ prélevée sur le réseau public.

Voici quelques étapes de l’analyse de son cycle de vie :

La production du moteur et de l’habitacle : il faut des métaux (fer, cuivre, etc) et des matières plastiques issues du pétrole sans lesquelles la voiture pèserait beaucoup plus lourd, et donc consommerait plus. Mais pas de différence majeure avec un véhicule traditionnel.
La production de la batterie : la batterie de la petite voiture Renault Zoé pèse 326 kg. La grosse Tesla Model S qui permet une autonomie de plus de 500 km pèse 600 kg. La technologie qui s’est imposée est la batterie lithium-ion, qui utilise des métaux devenus stratégiques comme le lithium (extrait en Amérique latine), le cobalt et le nickel (présents en Afrique). Autant de minéraux qu’il faut extraire et de matériaux qu’il faut transformer. À noter que les « terres rares » (cérium, lanthane, néodyme…), dont la Chine a d’importantes réserves, sont de moins en moins utilisées dans les voitures électriques, sauf pour faire marcher les petits moteurs des climatiseurs ou des ouvertures de glaces et de portières.
L’utilisation du véhicule : la voiture électrique est « propre » si l’électricité du pays où elle roule est produite d’une façon qui émet peu de gaz à . En France, l’électricité à 70 % d’origine nucléaire est très peu carbonée. La situation ne sera pas la même en Allemagne où le charbon et le gaz sont très présents dans le . Le transport de l’électricité ne pose pas de problème dans le monde industrialisé car les réseaux sont très développés. La situation ne sera pas la même dans d’autres pays, notamment en Afrique, où l’électrification reste faible. Avantage important pour la « durabilité » : l’absence d’émissions de gaz de combustion (mais quand même toujours les particules de freinage).
La fin de vie du véhicule : il y a là une possibilité très intéressante : la réutilisation des batteries pour des usages stationnaires, par exemple dans un immeuble ou pour stocker l’électricité produite en surplus par une éolienne. En effet, quand une batterie automobile a perdu 20 % de sa capacité, elle ne répond plus aux sollicitations brusques du véhicule. En revanche, pour un usage stationnaire, elle peut supporter des charges et des décharges régulières. Cette « seconde vie » peut durer plusieurs années.

Quel bilan ?

Selon des estimations¹, sur un cycle de vie d’une dizaine d’années, un véhicule électrique émet en moyenne 2 à 3 fois moins de gaz à effet de serre qu’un véhicule ou à essence. Mais ces chiffres peuvent varier fortement selon le pays, l’usage de la voiture (prédominance de grosses cylindrées, autopartage, urbanisme), les politiques publiques en matière de mobilité.

Le véhicule à hydrogène

La voiture à hydrogène fonctionne aussi avec un moteur électrique. Mais au lieu de se recharger sur le réseau électrique, elle produit elle-même son électricité grâce à une pile à alimentée par de l’hydrogène. Elle a aussi une batterie, mais beaucoup plus petite, et un réservoir qui contient le gaz sous forte pression.

Par rapport à une voiture 100 % électrique, les deux problèmes à considérer dans son cycle de vie sont essentiellement :

L’hydrogène utilisée est-il « propre » ? Aujourd'hui, 95 % de l'hydrogène est produit à partir d’hydrocarbures (pétrole, gaz naturel et charbon). L’idéal serait de le produire avec de l’électricité renouvelable (éolien, solaire) via l’électrolyse. C’est possible mais il faut mettre en place une nouvelle filière d’électrolyseurs.
Comment est-il apporté jusqu’à la voiture ? Car si le réseau électrique est partout, si le gaz naturel est largement distribué aussi, il n’y pas un tel réseau pour l’hydrogène.

Quel bilan ?

Selon une étude de l’ADEME, de l'hydrogène produit à partir d’énergies fossiles entraînera un bilan carbone neuf fois supérieur à celui attaché à un hydrogène « vert ». En ce qui concerne le transport de l'hydrogène vert jusqu'à une station d'avitaillement, les émissions de CO₂ sont multipliées par 3 par tranche de 100 km.

Sources :