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La voiture électrique, nickel pour la planète?

©AFP

De nombreux mythes entourent la voiture électrique. À l'analyse, il y a bien des défis environnementaux, mais face au thermique, la voiture électrique l'emporte haut la main.

C’est décidé par les politiques et les industriels: la voiture sera électrique. La Belgique a embrayé et décidé de remiser les cylindres au placard. Fini les avantages pour les voitures de société qui ne seront pas électriques à partir de 2026.

Pas de CO2, pas de particules fines liées à la combustion, la voiture électrique est, à l’usage, beaucoup plus propre pour la santé des citoyens et celle du climat. Mais comme vous en aurez peut-être discuté avec votre entourage, le véhicule électrique (VE) a également son lot de défis environnementaux.

Tout le monde le sait, la voiture électrique est encore loin d'être neutre pour le climat. Personne ne vous dirait le contraire. Extractions de matières premières, production des batteries, de l'électricité ou des véhicules eux-mêmes constituent les défis environnementaux majeurs du VE.

Un rendement énergétique meilleur

Ces défis alimentent ou justifient chez certains un sentiment négatif à l'égard de la voiture électrique. Il s'agit de comparer plutôt que de dénoncer. Et là, c'est bien plus clair. Partons de la physique. Les voitures électriques sont bien plus efficaces à l'usage d'un point de vue énergétique que leurs équivalents thermiques.

Un moteur qui brûle de l'essence n'est efficace qu'à 30% environ, voire légèrement plus. Ce ratio est légèrement supérieur pour les moteurs diesel. "Dans des conditions optimales, un moteur automobile offre aujourd'hui un rendement maximal de l'ordre de 36% pour un moteur à essence et de 42 % pour un moteur diesel", détaille IFP Énergies nouvelles, l'organisme public français de recherche sur l'énergie, du transport et de l'environnement.

La perte d'énergie sous forme de chaleur dans l'atmosphère est considérable et à peine un tiers de l'énergie produite sert à faire avancer le véhicule. "En ville, le rendement d’un moteur se dégrade et n’atteint que 15 %", explique l'IFP.

À l'inverse, le VE ne souffre pas de tous ces problèmes et est particulièrement efficace en ville. D'abord parce qu'il n'y a pas de combustion. Ensuite, "dans un véhicule électrique, il n'y a pas de frottement, donc quasiment pas de pertes. L'énergie est utilisée de façon plus efficace et le rendement atteint 95%. C'est un gain considérable", souligne Lucien Mathieu, ingénieur/analyste chez Transport & Environment. T&E demande aujourd'hui que l'Europe opte pour la fin de la vente de voitures thermiques dès 2035. Elle est rejointe dans sa démarche par l'Agence internationale de l'énergie qui demande la même chose, mais au niveau mondial pour atteindre zéro émission en 2050.

La question de la production électrique

"Oui, mais d'où vient cette électricité?", entendrez-vous à la machine à café. La production d’électricité suscite un vaste débat sur le VE. Elle résonne particulièrement en Belgique, à l’heure de fermer des centrales nucléaires. (Voir encadré).

Pour qu'un VE se rapproche de la neutralité climatique, il doit rouler à l'énergie verte, c'est indéniable. Dans un exercice fouillé sur les émissions des véhicules électriques tout au long de leur vie, T&E a néanmoins conclu qu'en Europe, en moyenne, un VE émettra trois fois moins de CO2 de que son équivalent thermique, tout compris. Un ratio que l'on obtient aussi en Belgique.

Finalement, l'électricité produite avec du gaz n'est pas la panacée et fera augmenter le CO2 du mix énergétique belge, mais selon T&E, l'impact sur l'empreinte du VE en Belgique tout au long de sa vie restera marginal. "C'est bien de cibler les voitures de société qui roulent beaucoup plus que les autres. Plus on fait de kilomètres, plus l’électrique est avantageux en coûts et en CO2", ajoute Lucien Mathieu.

Dans le VE, la donne est en fait inversée. L'essentiel de la pollution se fait en amont pour l'extraction des matières et la production. À l'usage, le véhicule pollue beaucoup moins que son équivalent thermique.

Beaucoup d'études se sont penchées sur la question. Il convient d'être prudent, car des études biaisées circulent souvent poussées par des intérêts anti-voitures électriques.

Dans les exemples plus sérieux, une étude conjointe des universités d'Exeter, Nijmegen et Cambridge a conclu il y a un an que conduire une voiture électrique est plus propre (pour le cycle de vie total du véhicule) sur 95% de la planète. Le Massachusetts Institute of Technology (MIT) a quant à lui mis un outil en ligne sur les émissions de gaz à effet de serre des véhicules sur le marché américain. Le tout est totalement modulable. Par État américain, selon le mix énergétique, selon les émissions nécessaires pour produire la batterie, etc.

Dans cet outil, on voit clairement que la production des véhicules à batterie est bien plus polluante que la production de voitures thermiques. Mais une voiture électrique émet bien moins de CO2 sur sa durée de vie. Dans un scénario d'une production d’électricité très carbonée comme dans le Midwest avec une batterie produite dans des conditions normales (100 kg de CO2 par kWh), certaines voitures thermiques de taille raisonnable arrivent à rivaliser avec quelques voitures électriques sur leur cycle de vie. Mais ce n'est plus du tout le cas dès que l'on se rapproche du mix énergétique moyen américain.

Du pétrole à la batterie

Le plus gros défi environnemental du VE se situe au niveau de la batterie."Selon nos estimations, pour une batterie produite en Europe, ¾ de l'impact CO2 vient de la partie amont, c'est à dire de l'extraction/raffinage/transport et 1/4 de l'aval. Pour une batterie produite en Chine, c'est plutôt moitié/moitié", détaille Lucien Mathieu.

Il s'agit d'abord de déconstruire un autre mythe. La voiture électrique n'a pas nécessairement besoin de terres rares. En fait, il n'y en a pas dans les batteries lithium-ion, mais seulement dans certains moteurs électriques, les moteurs à aimant permanent. Il existe aussi d'autres types de moteurs électriques, largement utilisés, dans lesquels les terres rares ne sont pas nécessaires.

La voiture électrique la plus vendue d'Europe, la Renault Zoé, ne contient d'ailleurs pas de terres rares. Deux Suisses, l'ingénieur Marc Muller et le journaliste Jonas Schneiter, dans un documentaire intitulé "À Contresens" se sont amusés à démonter deux voitures, une Fiat Punto essence et une Renault Zoé, pour passer les composants au microscope. À l'autopsie, une autre vérité occultée ou non connue par beaucoup de détracteurs du VE: des terres rares, il y en a déjà dans les voitures actuelles, particulièrement dans les pots catalytiques de la plupart des voitures thermiques.

Le cobalt se responsabilise

Au niveau de l'extraction, l'enjeu environnemental se situe surtout sur le cobalt et le lithium. Environ deux tiers du Cobalt provient du Congo et des images d'enfants qui travaillent dans les mines ont fait le tour de la planète. En RDC, il existe, à côté des grandes mines, une myriade de mines informelles artisanales souvent de petite taille qui permettent à une population souvent très pauvre de vivre. Une activité que les acteurs locaux tentent de mieux encadrer et responsabiliser.

"Si on regarde du côté de l’extraction du pétrole, ce n’est pas tout rose et ce secteur ne sera pas contraint comme les batteries."
Lucien Mathieu
Transport & Environnement

Le problème est bien connu de l'industrie qui essaye de mettre sur pied une traçabilité totale du cobalt. Umicore a par exemple annoncé vendredi tester (avec "un pionnier mondial des véhicules électriques", Glencore et l'Eurasian Resources Group) une solution permettant de retracer le cobalt produit de manière responsable de la mine à la voiture électrique, notamment via la technologie Blockchain.

Dans le nouveau règlement européen sur les batteries en cours d'élaboration, les constructeurs devront mettre en place de la "due diligence" avec une surveillance et une identification et une traçabilité des risques. Pour T&E, ce règlement sur les batteries, "c’est ce qui se fait de plus contraignant. Si on regarde du côté de l’extraction du pétrole, ce n’est pas tout rose et ce secteur ne sera pas contraint comme les batteries".

L'autre grande question est sur le lithium. Il vient d'Australie d'abord et des "salars" (lacs salins) du Chili, Pérou et Bolivie. Cela pourrait changer, car le lithium pourrait aussi être extrait en Europe et c'est précisément l'ambition des institutions qui veulent s'approvisionner en local.

"À partir du 1er janvier 2026, les batteries devront porter une inscription indiquant leur classe de performance liée à l'empreinte carbone."
Commission européenne

"À partir du 1er juillet 2024, une déclaration relative à l'empreinte carbone sera obligatoire pour les batteries industrielles rechargeables et les batteries de véhicules électriques à stockage interne mises sur le marché de l'Union. À partir du 1er janvier 2026, ces batteries devront porter une inscription indiquant leur classe de performance liée à l'empreinte carbone et, à partir du 1er juillet 2027, elles devront respecter des seuils maximaux d'empreinte carbone", détaille la Commission européenne. Ce règlement sera d'application tant pour les batteries sur le sol européen que les batteries importées. De là tout est possible, notamment des systèmes de taxes qui tiennent compte de ce label pour inciter des batteries toujours plus propres.

Belle carte à jouer

Une bonne part de la pollution des batteries ne se fait pas à l'extraction ou pendant le transport des matériaux, mais lors de la production des cellules elles-mêmes. L'Europe a également une belle carte à jouer sur ce point, surtout que l'Europe devrait compter 27 gigafactorys sur le continent d'ici 2030

Parallèlement, l'industrie des batteries a déjà bien avancé de son côté. La durée de vie des batteries est bien plus longue qu’initialement prévue avec des applications de seconde vie. La densité des batteries est aussi sans cesse plus grande, ce qui permet de diminuer les matériaux nécessaires pour leur élaboration. La question du cobalt étant la plus problématique, l'industrie réussit à diminuer toujours plus le cobalt nécessaire dans ses batteries. Auparavant, les batteries étaient composées d'un tiers de cobalt, il ne représente en général plus que 10% aujourd'hui. Les progrès sur la chimie des batteries sont considérables.

La prochaine génération de batteries devrait arriver vers 2030. Elles seront solides plutôt que liquides. De nombreux constructeurs automobiles ont investi dans cette technologie qui promet une densité inégalée et un besoin en matériaux toujours plus bas.

"C’est bien de planter des arbres et des forêts, mais la compensation ne fonctionne pas. Nous voulons éliminer les émissions."
Fredrika Klarén
Head of sustainability Polestar

Reste dans les défis environnementaux, la production du reste de la voiture en elle-même. Un défi finalement très similaire à celui de la production de voitures thermiques. Il ne s'agit clairement pas de la partie la plus polluante sur le cycle de vie d'une voiture, mais l'industrie automobile avance beaucoup sur ce sujet avec des usines neutres en carbone de plus en plus nombreuses, comme Audi Brussels. Certains vont plus loin, comme Polestar, filiale de Volvo qui ambitionne de produire une voiture totalement neutre en carbone dès 2030 et ceci sans compensation. "C’est bien de planter des arbres et des forêts, mais la compensation ne fonctionne pas. Ce n'est pas une solution de long terme durable. Nous voulons nous focaliser sur le potentiel devant nous et éliminer les émissions pendant la production", nous explique  Fredrika Klarén, head of sustainability chez Polestar.

Ce qu'elle entend faire en interne mais aussi avec les fournisseurs. Les défis technologiques restent nombreux. On pense par exemple à la chaleur nécessaire pour la production dans une usine d'assemblage de voitures qui, contrairement à l’électricité, ne peut pas encore être renouvelable.

Pas assez de batteries à recycler

Polestar veut donc mettre en place des économies circulaires avec un accent sur le recyclage. C'est aussi le dernier mythe que vous entendrez souvent sur la voiture électrique. On ne recycle pas les batteries.

C'est en fait tout le contraire. La filière veut se développer et ne trouve tout bonnement pas assez de batteries en fin de vie pour le faire. Surtout que la Chine réalise actuellement un soutien considérable à son industrie pour les récupérer et développer sa propre filière. Ce recyclage est aussi en constante évolution avec des nouveaux procédés de moins en moins énergivores. L'Europe veut déjà imposer que 95% du cobalt, le nickel et le cuivre devront être recyclés et 70% du lithium. La Belgique se rêve d'ailleurs en mine de batteries recyclées.

Les défis paraissent surmontables pour la voiture électrique et l'Europe annonce qu'elle veillera au grain. Elle a, par exemple, déjà prévu des proportions minimales de matériaux recyclés dans les nouvelles batteries dès 2030.

Le CO2 de la production belge d'électricité va augmenter avant de redescendre

D’où viendra l’électricité nécessaire à l’approvisionnement de cette nouvelle flotte électrique en Belgique? La révolution de la mobilité, associée à l’électrification de nombreux autres usages, s’accompagnera automatiquement d’une explosion de la demande d’électricité.
Pour le bureau de consultance McKinsey, celle-ci devrait même doubler dans le monde d’ici à 2050.

En Belgique, selon le consortium de recherche Energyille, la demande d’électricité devrait atteindre 106 TWh en 2040, soit 28% de plus qu’aujourd’hui. Mais comment s’assurer de répondre à cette augmentation, alors que le gouvernement a décidé de fermer les 7 réacteurs nucléaires du pays entre 2022 et 2025? La réponse, bien qu’elle ne soit pas encore définitive, est en réalité multiple.

D’abord, la Belgique devra compter sur l’essor des énergies renouvelables. Ici, selon son scénario le plus réaliste, EnergyVille estime que la part du renouvelable dans le mix électrique devra atteindre 50% d’ici 2030, ce qui sera rendu possible par l’adjonction de 4,6 GW de capacité éolienne offshore, d'autant pour l'éolien terrestre, ainsi que de 11 à 12 GW de solaire.

Importation inévitable

Ensuite, c’est au gaz que reviendra le rôle de combustible de transition. Dans le cadre de la sortie du nucléaire, le gouvernement travaille à la mise en place du CRM, un mécanisme rémunérant la capacité mise à disposition par les producteurs d’électricités (et principalement les centrales à gaz). Dans ce cadre, il a été décidé que 2,3 GW de capacités au gaz additionnelles, soit 2 à 3 centrales, seraient nécessaires pour assurer cette transition.

Par conséquent, en attendant l’essor du renouvelable, les émissions de CO2 belges issues de la production électriques seront amenées à grimper, avant de redescendre. Enfin, il semble inévitable que la Belgique se repose sur les importations d’électricité afin de garantir sa sécurité d’approvisionnement. Selon EnergyVille, celles-ci pourraient représenter jusqu’à 20% du mix électrique de 2030.

Maxime Vande Weyer

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