La voiture électrique : révolution ou fausse bonne idée ?

By 3 August 2012

“… du bilan environnemental et énergétique de la voiture électrique, sur la base des connaissances existantes. Elle s’ouvre, de façon sans doute un peu étonnante, par un chapitre sur la question des batteries, qui doivent leur préséance à leur rôle central dans ce qui fait la différence – et surtout la limite – entre les voitures électriques et celles à moteur thermique. Vient ensuite un chapitre central qui compare l’efficience énergétique et les émissions de ces deux types de motorisations et pose la question des impacts – positifs ou négatifs – pour le réseau électrique de l’électrification d’une partie de la flotte automobile. Le chapitre suivant tente de saisir les conséquences, en termes de nuisances et de changements pour ses utilisateurs, que représenterait l’électrification de la motorisation automobile. Il sera question d’identifier ce qui pourrait évoluer positivement, ce qui ne serait pas modifié et ce qui risque d’empirer. Le dernier chapitre s’intéresse à l’influence des politiques publiques sur le possible avènement de la voiture électrique.

La troisième partie est davantage prospective et pose la question de l’avènement d’un changement de paradigme dans le système de transport routier individuel motorisé, changement dont la voiture électrique serait une …”

Université Libre de Bruxelles
Institut de Gestion de l’Environnement
et d’Aménagement du Territoire

Faculté des Sciences

Master en Sciences et Gestion de l’Environnement

La voiture électrique

La voiture électrique : révolution ou  fausse bonne idée ?

Mémoire de fin d’études présenté par
SURY Damien En vue de l’obtention du grade académique
de Master en Sciences et Gestion de l’Environnement

Directeur : Frédéric DOBRUSZKES
Co-directeur : Michel HUART

Année académique
2010-2011

Résumé :
La voiture qui est au cœur du mode de vie des sociétés occidentales et qui a longtemps été synonyme de progrès, commence à voir son image ternie par la somme de ses incidences négatives, principalement dans le domaine environnemental. Pollution, participation au réchauffement climatique, bruit, congestion urbaine, scarification des paysages, dépendance face aux pays exportateurs de pétrole, exclusion économique et sociale des non-motorisés, mortalité routière, voici quelques-unes des nouvelles images qui lui sont aujourd’hui associées. Pourtant, ce mode de déplacement continue à être perçu comme indispensable à notre mode de vie et entretient avec lui une relation de dépendance. C’est dans ce contexte que la voiture électrique est présentée comme la réponse à la plupart de ces nuisances et comme l’avenir de l’automobile voire comme le symbole d’une nouvelle mobilité.

Pourtant ces promesses ne résistent pas à l’analyse environnementale rigoureuse qui nous a guidée au long de ce travail. Notre conclusion est donc que la voiture électrique est une bonne idée, mais une mauvaise solution. Une bonne idée, parce que la voiture électrique est plus efficiente que la voiture thermique, qu’elle réduit les émissions de gaz à effet de serre, le bruit et les effets de la pollution et qu’elle se marie fort bien avec des sources d’énergie renouvelables. Par ailleurs les perspectives d’amélioration de son bilan environnemental sont importantes, principalement en raison de la possibilité de réduction des émissions dues à la production d’électricité.

Mais la voiture électrique est malgré tout une mauvaise solution, pour différentes raisons. La diminution des gaz à effet de serre qu’elle permet, en l’état actuel du mix énergétique de la production d’électricité, ne suffit pas à atteindre les objectifs fixés par le GIEC. La réduction des incidences de la pollution atmosphérique tient plus au déplacement des émissions (les pots d’échappements en ville sont remplacés par les cheminées des centrales de production d’électricité en dehors des villes) qu’à leur diminution. La diminution du bruit ne se produit que pour des vitesses inférieures à 50 km/h. Par ailleurs, un grand nombre d’incertitudes planent encore quant à sa fiabilité, la disponibilité et les impacts sur l’environnement de certaines ressources nécessaires à sa construction et les conséquences fortuites (effets pervers) que pourraient amener son utilisation à grande échelle. Mais d’un point de vue environnemental, son principal défaut est sans doute de donner l’illusion que le modèle actuel de mobilité individuelle motorisée est pérenne.

Si la voiture électrique est une bonne idée, elle n’est pas un changement de paradigme et le simple remplacement du moteur thermique par un moteur électrique sans rien changer au modèle de mobilité individuelle n’est pas une situation souhaitable d’un point de vue environnemental. La mobilité ne pourra être durable, c’est-à-dire compatible avec les limites environnementales et énergétiques de la Terre que dans le cadre d’une mobilité repensée qui devrait à notre avis se fonder sur un triple impératif :
– diminuer la mobilité : ce qui ne pourra se faire que par une refondation profonde à la fois de la conception de la mobilité et d’autres modes d’organisation de nos sociétés, au premier rang duquel l’aménagement du territoire;
– augmenter l’efficience de la mobilité : en privilégiant pour les trajets courts les modes actifs (marche, vélo, etc.) et pour les trajets plus longs les transports en commun ferrés électriques sans énergie embarquée (tram, métro, train). Les besoins résiduels qui ne peuvent être rencontrés que par des modes de déplacement individuels devraient être couverts par des véhicules électriques ;
– utiliser le plus possible des sources d’énergie renouvelables.

Dans ce cadre la voiture électrique a un rôle à jouer, mais uniquement pour les besoins qui ne peuvent pas être couverts par la mobilité active et les transports en commun. Son utilisation devrait donc se concevoir en dehors du modèle dominant actuel qui prône la possession par chaque individu de véhicules surdimensionnés.

Introduction :
Le mode de vie des sociétés dans les pays dits développés1 se caractérise par une grande influence de la voiture individuelle pour le transport de personnes. Elle a permis l’étalement de l’habitat, la concentration des zones de travail en dehors des villes et une augmentation, sans précédent dans l’histoire de l’humanité, de la mobilité individuelle. Longtemps considérée comme un facteur d’émancipation et bénéficiant toujours, plus particulièrement dans les pays en développement, d’un fort pouvoir d’attraction, la voiture est devenue pour de nombreux habitants de la Terre indispensable à leur façon de vivre et indissociable de leur confort. Elle confère donc aux acteurs économiques qui la soutiennent un statut privilégié, renforcé par la non remise en question du modèle de possession d’une voiture individuelle à moteur thermique.2

Pour autant les esprits les plus alertes ne manquent pas de dénoncer les incidences négatives de ce modèle, incidences qui commencent à être partagées par une part croissante de la population, en tous cas dans les pays développés. Ces incidences sont de toutes sortes et concernent un large spectre de conséquences. Elles couvrent par exemple l’aménagement du territoire ou l’approvisionnement énergétique mais aussi des nuisances environnementales (consommation de matière et d’énergie, émission de gaz à effet de serre, pollutions, occupation de l’espace) ainsi que sociales et économiques (coûts importants liés à l’automobile qui provoquent l’exclusion d’une partie de la population, embouteillages, effets sur la santé publique).

Face à ces problèmes, la voiture électrique est présentée par certains comme une solution et compte des partisans, y compris parmi ceux qui se préoccupent de la défense de l’environnement. Elle permet de se passer du pétrole, considéré comme un carburant polluant et appelé à se raréfier, et de ne rejeter aucune émission directe, même si la plus élémentaire des honnêtetés intellectuelles exige de prendre en compte les émissions dues à la génération de l’électricité. La voiture électrique permettrait aussi de diminuer le bruit grâce à un moteur particulièrement silencieux. Certains voient même dans ses batteries un adjuvant précieux pour l’électricité générée à base de sources d’énergie renouvelables. Car celles-ci sont des énergies de flux (énergie solaire et éolienne) dont le stockage est problématique au contraire des énergies de stock (pétrole, gaz, charbon) qui ne présentent pas cette faiblesse. Les batteries permettraient alternativement de stocker la génération électrique excédentaire, caractéristique de l’électricité produite à base de sources d’énergie renouvelables qui est intrinsèquement intermittente et donc imprévisible à court terme, et de libérer de l’électricité sur le réseau lorsque la génération est déficitaire, lors de pics de consommation.

Après une première partie en forme de brève introduction qui plantera le décor, nous entrerons dans le vif du sujet. La deuxième partie se veut une analyse critique du bilan environnemental et énergétique de la voiture électrique, sur la base des connaissances existantes. Elle s’ouvre, de façon sans doute un peu étonnante, par un chapitre sur la question des batteries, qui doivent leur préséance à leur rôle central dans ce qui fait la différence – et surtout la limite – entre les voitures électriques et celles à moteur thermique. Vient ensuite un chapitre central qui compare l’efficience énergétique et les émissions de ces deux types de motorisations et pose la question des impacts – positifs ou négatifs – pour le réseau électrique de l’électrification d’une partie de la flotte automobile. Le chapitre suivant tente de saisir les conséquences, en termes de nuisances et de changements pour ses utilisateurs, que représenterait l’électrification de la motorisation automobile. Il sera question d’identifier ce qui pourrait évoluer positivement, ce qui ne serait pas modifié et ce qui risque d’empirer. Le dernier chapitre s’intéresse à l’influence des politiques publiques sur le possible avènement de la voiture électrique.

La troisième partie est davantage prospective et pose la question de l’avènement d’un changement de paradigme dans le système de transport routier individuel motorisé, changement dont la voiture électrique serait une partie intégrante. En partant de différents exemples analysés à travers la grille de la théorie de la transition, elle tente d’y voir clair dans les intentions des différents acteurs et de brosser à gros traits les contours de ce que pourrait être une refondation de la mobilité individuelle, compatible avec les limites de la Terre. Ainsi, au bout de notre parcours, nous pourrons tenter de répondre à notre interrogation initiale : « La voiture électrique : véritable révolution ou fausse bonne idée ? ».

Table des matières :
Introduction
Partie I. Le système actuel de transport individuel motorisé : contexte et nuisances
I.1. Contexte
I.1.1. Importance de la voiture individuelle et ordres de grandeur
I.1.2. Type de carburant utilisé par le secteur des transports routiers
I.1.3. Puissance et consommation des véhicules
I.1.4. Lien entre voiture individuelle et dispersion de l’habitat et des activités économiques
I.1.5. Peak Oil : la fin du pétrole bon marché
I.2. Nuisances du système de transport individuel motorisé actuel fondé sur la voiture particulière
I.2.1. Nuisances environnementales
I.2.1.1. Flux de matière et d’énergie
I.2.1.2. Émissions de gaz à effet de serre
I.2.1.3. Pollutions
I.2.1.4. Aménagement et occupation de l’espace
I.2.1.5. Bruit
I.2.2. Nuisances économiques et sociales
I.3. Question de recherche
Partie II. Analyse critique des connaissances existantes
II.1. Les batteries
II.1.1. Comparaison des technologies
II.1.2. Le lithium comme facteur limitant
II.1.3. Solutions à la limite d’autonomie
II.1.3.1. Bornes de recharge
II.1.3.2. Solutions technologiques
II.1.3.3. Solutions Comportementales
II.1.4. Bilan environnemental et recyclage des batteries au lithium
II.1.5. Conclusion
II.2. Énergie et émissions
II.2.1. Questions méthodologiques
II.2.2. Solutions proposées pour répondre à ces questions méthodologiques
II.2.3. Efficience comparée voiture électrique et voiture thermique
II.2.4. Émissions de GES
II.2.5. Émission de polluants atmosphériques
II.2.6. Perspectives d’amélioration
II.2.7. Demande supplémentaire en électricité et craintes pour le réseau
II.2.8. Effet positif sur le réseau, sur la production d’énergie « verte » et v2g
II.2.9. Conclusion
II.3. Avantages, limites et possibles effets négatifs de la voiture électrique
II.3.1. Pollution, changement climatique et bruit
II.3.2. Diversité des sources d’approvisionnement
II.3.3. Utilisation de l’espace en ville
II.3.4. Coût d’achat et d’utilisation
II.3.5. Spécificités de fonctionnement pour l’automobiliste : recharger la batterie
II.3.6. Possibles effets négatifs
II.3.6.1. Effet rebond
II.3.6.2. Effet d’aubaine
II.3.6.3. Effet d’addition
II.3.6.4. Effet de substitution
II.3.7. Conclusion
II.4 Politiques publiques
II.4.1. Catégorisation des types de politiques publiques
II.4.1.1. Incitants financiers
II.4.1.2. Incitants non financiers
II.4.1.3. Législation
II.4.1.4. Financement et coordination de l’infrastructure
II.4.1.5. Standardisation
II.4.1.6. Comportement du consommateur
II.4.2. Exemples de politiques publiques
II.4.2.1. Subsides à l’achat
II.4.2.2. Soutien à l’industrie
II.4.3. Politiques de l’Union Européenne
II.4.3.1. La règlementation sur les rejets de CO2
II.4.3.2. European Union Emissions Trading Scheme EU-ETS
II.4.3.3. Livre blanc des transports
II.4.4. Conclusion
Partie III. Vers un changement de paradigme ?
III.1. Théorie de la transition : une grille de lecture du système actuel de mobilité individuelle motorisée
III.2. Constructeurs Traditionnels : Renault et Nissan
III.3. Constructeur émergent : Tesla
III.4. La voiture devient un téléphone portable : le projet Better Place
III.5. Économie de fonctionnalité : Car Sharing Clubs
III.6. Conclusion : comment repenser la mobilité ?
Conclusion
Bibliographie

Liste des acronymes et abréviations
Note préliminaire : dans le cadre de cette liste, le terme « véhicule » est utilisé au sens restreint de voiture, et sera utilisé comme tel tout au long de ce mémoire, conformément à ce que l’on trouve souvent dans la littérature. Pour autant, le véhicule électrique peut tout aussi bien être un deux-roues électrique ou un camion électrique et dans ce cas sera spécifié comme tel.

ACV : analyse cycle de vie.
CO2e : CO2 équivalent, potentiel de forçage radiatif total d’une activité prenant en compte l’ensemble des gaz à effet de serre GES et en les ramenant à l’unité du potentiel de forçage radiatif du CO2.
CE : Commission européenne.
Charb. : Charbon.
DG : direction générale (de la commission européenne).
EPA : Environmental Protection Agency, agence américaine de protection de l’environnement.
Ess. : Essence dans le sens de carburant pour moteur à combustion interne issu principalement de la distillation du pétrole.
FAP : filtre à particules.
GES : gaz à effet de serre, ensemble des gaz responsables de l’effet de serre au nombre desquels on compte principalement le dioxyde de carbone (CO2), le protoxyde d’azote (N2O) et le méthane (CH4).
GIEC : Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat.
MPG : en anglais miles per gallon, mile par gallon, sert de référence de consommation permettant de comparer les voitures au Etats-Unis. Le mile correspond environ à 1,6 km et le gallon environ à 3,78 l.
PM : en anglais particule matter, particules fines. UE : Union Européenne.
VE : véhicule électrique, en anglais electric vehicule (EV), dans la pratique on l’utilise au sens restrictif de véhicules électriques à batteries (VEB) alors qu’un véhicule à pile à combustible peut aussi être considéré comme un véhicule électrique bien que dépourvu de batteries.
VEB : véhicule électrique à batterie, en anglais battery electric vehicule (BEV).VEH : véhicule électrique hybride (non rechargeable), en anglais hybrid electric vehicule (HEV), même si le nom hybride pourrait faire croire qu’on se réfère à tout type d’hybridation, dans la pratique le nom ne désigne que les hybrides thermiques-électriques. Il s’agit de voitures dont la batterie est rechargée en roulant (lors de phases de décélération et de freinage) et non sur une prise de courant (par opposition au VEHR).
VEHR : véhicule hybride électrique rechargeable, en anglais plug-in hybrid electric vehicule (PHEV), c’est- à-dire qu’il se recharge sur une prise de courant. Même si le nom hybride pourrait faire croire qu’on se réfère à tout type d’hybridation, dans la pratique le nom ne désigne que les hybrides thermique-électrique.
VT : véhicule thermique (parasynonyme de véhicule à moteur à combustion interne ou à explosion) désigne les véhicules à essence et au diesel. En anglais le terme Internal Combustion Engine Vehicule (ICEV) est plus souvent utilisé.
V2G : vehicule to grid, système qui permet à la voiture électrique de communiquer avec le réseau électrique afin de recharger sa batterie ou d’injecter de l’électricité sur le réseau de façon « intelligente ».
WWF : World Wide Fund for Nature (voir http://www.wwf.org/).

  1. Transport routier, consommation des véhicules et Peak Oil
  2. Système de transport individuel motorisé, voiture particulière
  3. Les batteries des véhicules / voitures électriques
  4. Recyclage des batteries au lithium et bilan environnemental
  5. La consommation d’énergie des voitures électriques
  6. Efficience comparée voiture électrique et voiture thermique
  7. Émission de polluants atmosphériques et Véhicule électrique
  8. Perspectives d’amélioration technologiques, Industrie automobile
  9. Industrie automobile électrique et Demande en électricité
  10. Véhicules électriques : Production d’énergie verte et V2G
  11. Avantages et limites de la voiture électrique VE
  12. Possibles effets négatifs des voitures électriques
  13. Voitures électriques et Politiques publiques aux États-Unis
  14. Voitures électriques et Politiques de l’Union Européenne
  15. Constructeurs des voitures électriques, Renault, Nissan et Tesla
  16. La voiture devient un téléphone portable, Projet Better Place
  17. Économie de fonctionnalité Car Sharing, Motorisation électrique
  18. Comment repenser la mobilité individuelle? Moteur électrique

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1 Nous reprenons pour ce terme la vision critiquable mais à notre avis pertinente pour la problématique que nous étudions, qui divise le monde sur une base socio-économique en trois groupes ; les pays développés (soit les pays de l’OCDE), les pays émergeants (tels que le Brésil, la Russie, l’Inde, la Chine, l’Afrique du Sud ou le Mexique) et les pays en développement (au nombre desquels la majorité des pays de l’Afrique centrale).
2 Que nous appellerons aussi indistinctement moteur à combustion interne.