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Electricité

Mobilité électrique, les limites d’une révolution en cours

Les premières voitures électriques datent de la fin du XIXème siècle, avant que les véhicules thermiques s’imposent au début du siècle suivant. Le retour de l’électrique est récent et a longtemps été poussif. Ainsi, dès 2009, la France lançait un plan pour soutenir les véhicules électriques et hybrides rechargeables afin d’atteindre 2 millions de véhicules en circulation en 2020 et 16 % des ventes. Seulement, son développement n’a pour l’instant eu que peu d’impact sur les émissions.

Fin 2019, les voitures et VUL électriques et hybrides rechargeables représentaient un peu plus de 275 000 véhicules (dont 50 000 deux-roues motorisés électriques), encore très loin de cette cible des 2 millions. L’objectif fixé en 2009 ne sera donc pas atteint, bien que la forte dynamique du marché depuis le début de l’année 2020 devrait permettre d’approcher un parc total proche du demi-million de véhicules légers en fin d’année.

En effet, l’entrée en vigueur des normes européennes a permis de faire baisser les émissions des voitures particulières d’environ 110 gCO2/km sur la période 2015-2019, à 99 gCO2 sur les 8 premiers mois de l’année 2020, soit -10 %. Cette forte baisse est largement attribuable à l’électrification du parc, puisque la part des voitures électriques a été multipliée par 3,4 par rapport aux 8 premiers mois de 2019 (de 1,8 à 6,1 % des voitures vendues), la part des hybrides rechargeables par 4,7 (de 0,7 à 3,2 %), tandis que la part des hybrides non rechargeables était multipliée par 2 (de 4,6 à 9,2 % ; CCFA, 2020).

Si cette dynamique se poursuivait, cela permettrait d’atteindre l’objectif fixé en 2018 dans le contrat stratégique de la filière automobile de multiplier les ventes par 5 pour atteindre un parc d’1 million de voitures électriques et rechargeables en 2022 (dont 60 % d’électriques).

A plus long terme, le plan climat présenté en 2017 prévoit l’arrêt des ventes de voitures et d’utilitaires légers émettant des gaz à effet de serre  à l’horizon 2040, un horizon qui peut même paraître tardif pour s’assurer que plus aucun véhicule thermique ne circule en 2050.

L’électrification apparaît ainsi dans la Stratégie nationale bas carbone (SNBC) comme un levier majeur de baisse d’émissions. Dans la décomposition, en cumulant les contributions pour les voyageurs et les marchandises, ainsi que celles qui se retrouvent dans les facteurs d’efficacité énergétique et d’intensité carbone, la contribution de l’électrification correspond à une baisse d’environ 71 MtCO2 entre 2015 et 2050 (26 d’efficacité et 45 d’intensité carbone), soit l’équivalent de 58 % des émissions intérieures en 2015 ou la moitié des réductions provenant des facteurs ayant un impact à la baisse (hors demande qui participe à la hausse.

 

Propre, pas propre ?

Cependant, cet impact direct de l’électrification mesuré par les décompositions a tendance à être surestimé pour la partie liée à l’intensité carbone, en raison de la méthodologie utilisée et l’impact sur les dernières périodes et par l’absence de prise en compte des émissions indirectes. Il faut en effet prendre en compte les émissions liées à la production de l’électricité consommée, à la production des véhicules et éventuellement aux infrastructures nécessaires.

Les émissions liées à la production de l’électricité sont relativement faibles en France en raison de la faible intensité carbone de sa production. Les émissions liées à la consommation d’électricité sont environ 20 fois inférieures aux émissions directes du parc moyen en 2018. Sur ce périmètre, le véhicule électrique est donc largement plus favorable que le parc moyen actuel et que les nouveaux véhicules thermiques en vente.

Cependant, pour projeter l’impact de consommations supplémentaires d’électricité sur les émissions, l’indicateur de contenu carbone marginal du kWh est plus approprié. Un véhicule électrique qui se charge sur le réseau sollicitera le plus souvent un surplus de production d’une centrale thermique au contenu carbone élevé, sauf dans environ 25 % des cas où c’est le nucléaire qui est sollicité, en particulier la nuit et/ou en été.

Les émissions induites par l’électricité dépendent donc des horaires, de la période et du type de charge. Ainsi des bénéfices climatiques intéressants pourraient être obtenus par un pilotage généralisé de la recharge. Une interconnexion efficace avec le réseau permettrait aussi de s’articuler avec l’intermittence des énergies renouvelables, éventuellement en développant le vehicle-to-grid (V2G), pour utiliser les véhicules électriques pour du stockage de courte durée.

RTE estime que les émissions en 2035 pourraient être 4 fois plus faibles en moyenne par véhicule dans le cas d’un fort développement du pilotage de la recharge (80% piloté dont 20% V2G) comparé à un faible pilotage (40 % sans V2G). Ainsi des bénéfices de près de 5 MtCO2 seraient possibles en 2035, essentiellement par une moindre sollicitation du parc thermique des pays voisins. Aussi le pilotage permettrait de plus facilement gérer les pointes du réseau électrique, notamment en hiver, et de limiter l’impact des phases de recharge pour les trajets du quotidien ou les trajets à longue distance, tels que les départs pour les vacances de Noël qui cumulent les difficultés d’approvisionnement pour un parc fortement électrifié.

Dans la SNBC, il est prévu des consommations d’électricité de l’ordre de 80 TWh supplémentaires pour les véhicules électriques routiers en 2050, soit de l’ordre de 15 % de la production annuelle actuelle. Ce chiffre reste limité malgré l’ampleur de l’électrification et son importance dans le scénario.

Cependant, les facteurs limitant ces consommations permettront plus facilement de s’assurer que cette demande supplémentaire ne soit pas assurée par des centrales thermiques françaises ou de pays voisins, et de faciliter la progression de la part des énergies renouvelables.

 

Pour les impacts climatiques liés à la production des véhicules électriques et à leur fin de vie, les émissions sont cette fois plus importantes que pour le véhicule thermique, essentiellement en raison de l’impact de la production de la batterie. Ainsi, il apparaît dans les analyses de cycle de vie des émissions de l’ordre de 4 tCO2eq pour la production de la batterie, avec des disparités relativement importantes selon les analyses.

Ramené à un kilométrage de 150 000 km, cela correspond à environ 27 gCO2/km pour la batterie seule, et environ le même ordre de grandeur pour la production des autres composants de la voiture et l’assemblage. Pour les véhicules électriques les plus imposants, les émissions de la production du véhicule peuvent ainsi dépasser 10 tCO2eq.

Sur l’ensemble du cycle de vie d’un véhicule électrique, l’impact de cette production du véhicule représente la majorité des émissions (environ 2/3 à 3/4 de l’impact) pour un véhicule utilisant l’électricité moyenne française. Cependant, son impact total reste de l’ordre de 2 à 3 fois moins élevé que pour un véhicule thermique équivalent.

Si ces impacts à la production ne sont pas de nature à remettre en cause la pertinence climatique du véhicule électrique, les émissions sont suffisamment importantes pour nécessiter des stratégies adaptées pour les minimiser. Surtout, la concentration de la majorité des émissions sur la production du véhicule devrait amener à l’avenir à un changement de paradigme quant aux stratégies permettant de réduire les émissions des véhicules.

En effet, avec les véhicules thermiques, la phase d’usage concentre une partie très importante des émissions (environ 80 %), des externalités (pollution, congestion, accidentologie, etc.), et une partie importante des coûts pour l’usager. De même, les recettes fiscales, via les taxes sur les carburants, sont fortement concentrées sur la phase d’usage, permettant d’inciter à une moindre consommation et d’avoir une tarification relativement proportionnelle à d’autres externalités de la voiture. Un certain nombre de ces éléments ne sont plus valables dans le cas du véhicule électrique. Les émissions à l’usage sont plus faibles, tout comme le coût d’usage, les rentrées fiscales et donc l’internalisation des autres externalités. Pourtant, des externalités telles que la congestion, l’accidentologie ou la sédentarité restent équivalentes à la voiture thermique, et sont seulement en partie réduites pour le bruit ou la pollution atmosphérique. Ces externalités seront plus difficiles à internaliser dans le prix des trajets avec la mobilité électrique, à moins de fortement augmenter la taxation de l’électricité.

D’autres externalités davantage en lien avec la production des véhicules sont plus fortes pour le véhicule électrique, telles que la consommation de métaux, l’écotoxicité humaine et pour l’eau, ou d’après certaines analyses les émissions de particules fines, l’acidification ou l’eutrophisation de l’eau.

 

La batterie, cœur des progrès possible

Les résultats sont parfois contrastés entre les analyses et dépendent de très nombreux paramètres, tels que le mix électrique considéré pour la recharge ou pour la production des batteries, la taille et la durée de vie des batteries et du véhicule, l’année de l’analyse ou encore le kilométrage réalisé. La production du véhicule et en particulier de la batterie apparaît cependant toujours majeure, en termes d’émissions de gaz à effet de serre et d’autres impacts environnementaux. Limiter ces impacts passera notamment par des évolutions technologiques, mais aussi pour une part importante par des mesures de sobriété, en lien avec les 4 autres leviers de décarbonation étudiés.

Côté technologie, la réduction des impacts environnementaux des batteries sera structurante, par des batteries avec une durée de vie longue, plus sobres en ressources rares et polluantes, mais aussi en facilitant une éventuelle seconde vie ainsi que leur recyclage, ou en décarbonant l’électricité pour leur fabrication, idéalement en relocalisant une partie de la filière de production des batteries.

Le développement du rétrofit (la conversion) de véhicules thermiques en électriques pourrait également permettre de limiter la construction de nouveaux véhicules et les émissions hors batteries. En plus de ces impacts sur la production des véhicules, il faudra s’assurer de la décarbonation du mix électrique utilisé pour la recharge, en lien avec les pays européens voisins (le réseau étant interconnecté).

Côté sobriété, les impacts environnementaux de l’électrification du parc seront modérés si le nombre de véhicules vendus et la taille de leurs batteries sont faibles. Contrairement aux véhicules thermiques, l’enjeu est moins de réduire le nombre de kilomètres que de réduire les volumes de véhicules et de batteries vendues. Cela constitue un changement de vision qu’il faudra progressivement adopter avec l’électrification du parc.

Ainsi l’intérêt environnemental du véhicule électrique est optimal avec une utilisation intensive de celui-ci, c’est-à-dire s’il réalise et remplace beaucoup de kilomètres réalisés en véhicules thermiques, permettant d’amortir l’impact initial plus fort de sa fabrication. L’équilibre à trouver est subtil, et devra probablement se faire par des autonomies et des capacités d’emport adaptées selon les besoins. Les bénéfices seront donc maximaux en réorientant le système de mobilité et les comportements vers plus de sobriété.

Pour diminuer les émissions de combustion des véhicules thermiques tout en limitant celles de production des véhicules électriques, il faut simultanément que la proportion de véhicules électriques dans le parc soit la plus forte possible, et que le nombre de ventes soit limité.

Le cas idéal est donc un parc de véhicules électriques peu nombreux, utilisés de façon intense et sur une longue durée. Pour les trajets du quotidien, cela pourrait être facilité par le report modal vers le vélo, la marche et les transports en commun, ainsi que par le covoiturage, qui encourageraient à la démotorisation. Les ménages dépendants à la voiture pour les trajets du quotidien pourraient opter pour des petits véhicules électriques de 1 à 2 places et à l’autonomie limitée, qui pourraient convenir à la grande majorité des trajets.

Ce système serait complété par l’autopartage de véhicules électriques plus performants, qui permettraient de faciliter les trajets du quotidien plus exceptionnels, avec un nombre de passagers plus nombreux et/ou des distances moyennes qu’une faible autonomie ne permet pas de couvrir.

Pour les plus longs trajets enfin, l’électrique n’est plus adapté à moins d’avoir de très fortes autonomies et/ou des bornes de recharge rapides, ce qui serait dommageable à généraliser largement, d’un point de vue environnemental et pour l’équilibre du réseau électrique. Le report modal vers le ferroviaire serait alors le plus adapté. Les autocars et le covoiturage pourraient compléter, probablement avec des véhicules hybrides dont le carburant serait à définir. Le risque entrevu est que ces trajets restent carbonés (pétrole) sans un fort volontarisme sur les leviers de demande et de report modal, étant donné que les ressources des autres carburants possibles (hydrogène, biogaz, agrocarburants) seront disponibles en quantités limitées. Pour accompagner cette réduction du nombre de ventes de voitures, qui est souhaitable d’un point de vue environnemental, une plus forte taxation à l’achat pourrait être décidée, pour pallier aux baisses de recettes fiscales sur les carburants, et pour faire davantage payer les nuisances environnementales qui sont concentrées sur la production des véhicules. Alors que les politiques destinées à faire baisser les émissions du parc ont souvent incité au renouvellement de véhicule, cette stratégie ne fonctionne plus dans le cas de l’électrique et les aides à l’achat devront progressivement être supprimées une fois que la parité de coût avec le véhicule thermique sera atteinte.

Aussi une fiscalité plus forte à l’achat pourrait permettre d’inciter aux batteries plus légères, dont l’impact est moins fort. Une taxation spécifique sur le poids des véhicules, le poids des batteries ou la puissance pourraient aller dans ce sens, afin de favoriser les modèles les plus sobres et les plus petits. Le système actuel pourrait notamment être beaucoup plus incitatif pour la catégorie des quadricycles, subventionnés à 900 € contre 6000 € pour la voiture électrique (ADEME, 2020c), ou pour les vélos à assistance électrique, encore plus vertueux d’un point de vue environnemental. Des normes sur la vitesse maximale, l’accélération, le poids ou le contenu carbone de la production de la batterie pourraient également permettre de limiter la taille ou l’impact des batteries. Le levier de modération de la demande de transport, par la réduction des distances parcourues, facilitera aussi l’électrification, tout en gardant des autonomies limitées. Enfin, la réduction des vitesses permettra, à batterie constante, de disposer d’une autonomie plus importante.

Ainsi les mesures de sobriété sur la demande, le report modal, l’autopartage ou la baisse du poids et des vitesses des véhicules favoriseront également une diffusion vertueuse du véhicule électrique. Celle-ci ne peut donc pas se concevoir uniquement comme une évolution technologique qui permettra de remplacer tous les usages du véhicule thermique actuel, sans adaptations ni impacts environnementaux importants. Technologie et sobriété devront se combiner pour une transition qui limite les coûts économiques et environnementaux.

Les politiques publiques devront également poursuivre les incitations actuelles agissant sur le coût relatif entre électrique et thermique (qui devrait s’équilibrer dans le courant de la décennie pour les voitures, avec la baisse de coût des batteries), sur le développement de l’infrastructure de recharge, tout en ajoutant des incitations à la sobriété qui font aujourd’hui défaut dans les politiques d’électrification des transports.

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