[Santé et Environnement] Intérêt écologique du VE en fonction du mix énergétique

Ravichou

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Depuis quelques temps que je m'intéresse aux VEs et aux discours les entourant, je lis ou entends régulièrement que, si avoir un VE en France ou en Norvège pour des raisons environnementales semblait légitime, ce n'était pas la même dans d'autres pays ayant un mix énergétique où les énergies fossiles sont plus présentes (Pologne, Allemagne, Pays-Bas...).

Qualitativement, ça semble logique, mais je n'ai pas trouvé de quantification quelque part. Alors, après m'être lancé dans le petit calcul que j'avais réalisé dans ce topic,@Hortevin et @FoLuxo s'interrogeaient sur le bilan carbone de la consommation d'une PHEV , je me suis dit que ma méthode pouvait être utilisée pour quantifier l'impact du mix énergétique d'un pays sur le bilan carbone de la conso d'un VE.

Pour ce faire, je me suis donc basé une nouvelle fois sur les données de l'Electricity Map avec une moyenne sur les dernières 24H (avec les limitations que l'on connait, ça reste expérimental - l'idéal serait de lisser sur une année).
J'ai donc intégré une liste de VE (Kona, eNiro, Zoe 2, Tesla M3 Standard+, Leaf e+), ainsi qu'une PHEV (Outlander avec les consos d'Hortevin) et une HEV (notre Yaris nationale, cocorico).
Les valeurs de consommation sont issues des données WLTP, et quand elles n'étaient pas disponibles j'ai fait :
Conso (kWh/100km) = 100 * Capacité_Batterie (kWh) / Autonomie (km)
(Au passage, je trouve étrange la différence de consommation entre le Kona et l'eNiro, alors qu'ils ont la même capacité de batterie et à peu près la même autonomie revendiquée)

Et donc on trouve ceci:
1566576718925.png

Où l'on voit par exemple qu'une Yaris est plus écolo à l'usage qu'une Leaf e+ en Pologne.

Bon, comme a lâché à la tripotée le guide de voyage scolaire à Madrid quand j'étais en 3ème, les stats, c'est comme les minijupes, ça donne des idées mais ça cache l'essentiel.
Alors allons au bout du raisonnement et faisons un joli graphe d'équivalence entre, d'une part, les émissions de CO2 du mix énergétique d'un pays et d'autre part la consommation en litre d'essence / 100 km qu'aurait un VE s'il était thermique dans ce même pays. Et faisons ça pour plusieurs valeurs de conso de VE, tant qu'à faire.
Dit comme ça, ça fait peur, mais avec le graphe on comprend mieux.

1566577942275.png

Comment lire ce graphe:
  • En Allemagne, dont les émissions sont de 350 gr CO2/kWh, un EV consommant 13 kWh/100km est équivalent à une thermique consommant 2L/100.
  • En Pologne, une PHEV consommant 30kWh/100 et ne tournant qu'à l'électrique sera équivalente à une thermique consommant 9L/100.
Encore une fois, je ne parle ici que des émissions de CO2 dues à l'usage.

Je ne comptais pas me lancer dans une étude plus vaste incluant l'ensemble du cycle de vie du VE. Mais l'ADEME l'a fait pour moi, et on peut partir sur une base de coût environnemental de la production de l'ensemble véhicule+batterie environ 2 fois plus important pour un VE par rapport à un VT. À ce petit jeu, il devient vite impossible de rentabiliser le coût environnemental d'un VE ou d'une PHEV dans les pays où le mix énergétique est largement carboné. (le calcul reste à faire, peut-être une autre fois dans ce fil)

En conclusion, 2 choses à retenir pour moi:
  • l'électrification des véhicules (VE ou PHEV) peut être bien plus émettrice de CO2 qu'un véhicule thermique ou mieux, qu'une HEV. Ou moins. Cela dépend d'où l'on vit. Le graphe au-dessus permet de le quantifier, au moins sur l'usage.
  • par contre, s'assurer localement que l'énergie de son VE est issues d'une source décarbonée (type panneaux solaires individuels) implique une assurance que son VE (ou PHEV) sera moins émetteur à l'usage et sur l'ensemble de son cycle de vie (voir le rapport de l'ADEME à ce sujet) qu'un VT équivalent.

Je tiens mon fichier Excel à dispo par MP pour ceux qui le veulent (je l'ai fait un peu rapidement, il n'est pas hyper propre....)

Je prends avis, réactions, louanges ou tomates !
 

FoLuxo

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30/6/14
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Très intéressant, merci pour le calcul et les infos. Je regarderai plus em details la semaine prochaine en rentrant. Tu peux publier le Excel em PJ de ton message peut-être ?

(Et dans les sources d’électricité decarbonee, tu aurais pu citer la premier en France :mrgreen: )
 

Ravichou

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@FoLuxo : je le mettrai en PJ, mais pour l'instant mon Excel est vraiment pas beau et honnêtement j'ai un peu honte de le publier en l'état :D.
En parlant des sources d'électricité, effectivement le nucléaire est la source qui nous permet, en France, d'afficher un taux de g CO2/kWh produit absolument insolent par rapport aux autres pays du monde ! Je ne voulais juste pas créer de nouveau débat pro/anti-nucléaire, je pense en avoir déjà vu quelques-uns sur ce forum :D (et je ne me positionnerai pas là-dessus dans ce sujet, ça n'est pour moi pas le but de la discussion)

Merci @Lel pour le lien de l'étude. Intéressante mais un poil limitée malheureusement pour moi principalement car elle ne prend que 2 véhicules-types: un diesel et un VE.

Quelques commentaires sur l'étude:
  • ils prennent comme référence VT un seul véhicule diesel émettant 163 g CO2/km. Au-delà de la pertinence d'une telle valeur (ils ont fait émissions NEDC + 35%), je préfère l'approche consistant à estimer l'équivalence d'émission CO2 VE/VT. Car, quand va se poser sérieusement la question de la conversion, ce sera pour moi l'un des paramètres essentiels à prendre en compte.

  • dans le même genre, ils prennent un VE unique dont la batterie fait 30 kWh, qui consomme 20 kWh/100 km, qui fera 200.000 km et dont la batterie sera changée en moyenne 1,5 fois. Au-delà ici aussi de leur pertinence (un VE qui fait 150 km/recharge ?), je n'ai pas ces chiffres avec les consos WLTP des différents modèles que j'ai pris. Et encore une fois, je préfère comparer plusieurs valeurs de conso, pour que chacun puisse se faire une idée en fonction de ce qu'il vise (citadine électrique, SUV PHEV, berline électrique...).

  • par contre, ils comprennent en plus un impact de 27 g CO2/km pour le "Well-To-Tank" (du puits au réservoir) du VT... je n'ai pas les chiffres pour la France, mais j'imagine que là aussi les chiffres doivent diverger un peu selon les pays. C'est pas négligeable du tout, ça nous fait une émission de CO2 totale à l'usage de leur VT de 190 g CO2/km. Quelqu'un aurait sous la main de tels chiffres pour la France ? .... en fait à peine le temps de l'écrire que je suis tombé sur cet autre rapport de l'ADEME. Je vous la fais courte: en Europe, on a à peu près 17 g CO2/MJ émis pour de l'essence pour le WTT, soit après conversion, 17 * énergie_contenue_essence = 17 * 35,4 = 601,8 g CO2/L, à ajouter à nos 2,3 kg CO2/L utilisés dans mon calcul au-dessus. Soit ~2,9 kg CO2/L. Soit +26%. Okay. Je vais l'intégrer.

En tout cas encore merci pour avoir mis la main dessus, ça apporte de l'eau au moulin !
 

Lel

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28/11/14
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Chaumont-Gistoux (Belgique)
Oui, leur comparaison est limitée. Il est clair qu'une VE dotée d'une batterie de 100 kWh aura un impact bien plus important à la source. Leur étude date un peu et ne tient pas compte des nouvelles ve équipées de batteries de capacité bien plus importantes actuellement.
Et 20 kWh/100 est plutôt élevé comme consommation moyenne.
En outre, ils auraient dû en effet comparer aux différentes énergies, comme l'essence, le gaz naturel, pourquoi pas l'hydrogène, les bio-carburants, etc... Sans doute ont-ils voulu ne pas trop se disperser et se focaliser sur le carburant populaire le moins émetteur de CO2 (à l'usage).
 

FoLuxo

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30/6/14
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Luxembourg
@Ravichou je ne sais plus si j'avais déjà mis ce lien par ici : c'est le simulateur fait par des chercheurs de l'université du Luxembourg qui permet de comparer les émissions des voitures thermiques et électriques. C'est fait en analyse complète du cycle de vie, y compris avec la possibilité de choisir le mix électrique d'un pays ou d'en inventer un.

 

Lel

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Chaumont-Gistoux (Belgique)
Je viens d'essayer ce simulateur et j'ai des doutes sur la réalité de ses résultats: pour lui, le taux de CO2 produit pour la production de la batterie de la Volt est égal à... 0! Hem! :bored:
 

guilhem41

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Merci pour ce lien !
La simulation prend en compte correctement l'imputation du CO2 économisé grâce au recyclage est c'est assez rare pour être souligné.
Quand on fait une simulation, on se rend compte rapidement de l'intérêt des véhicules électriques pour économiser le CO2.
 

FoLuxo

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30/6/14
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Je viens d'essayer ce simulateur et j'ai des doutes sur la réalité de ses résultats: pour lui, le taux de CO2 produit pour la production de la batterie de la Volt est égal à... 0! Hem! :bored:
Effectivement, j'ai l'impression qu'ils partent du principe que les voitures sont rangées dans "électrique pure" ou "thermique pure" sans tenir compte du cas particulier des PHEV. Dommage.

Merci pour ce lien !
La simulation prend en compte correctement l'imputation du CO2 économisé grâce au recyclage est c'est assez rare pour être souligné.
Quand on fait une simulation, on se rend compte rapidement de l'intérêt des véhicules électriques pour économiser le CO2.
Et aussi de l'importance de l'origine de l'électricité...
 

Astrix64

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19/7/18
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La provenance, ils semblent en tenir compte. Il suffit de changer France par Allemagne et de voir que l'électrique émet d'un seul coup deux fois plus de CO2.
 

Ravichou

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3/7/19
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Super ce simulateur, c'est typiquement ce que je ne trouvais pas quand je me suis lancé dans ces calculs, et ce vers quoi j'aurais aimé tendre !

Ça permet aussi de se rendre compte qu'un VE d'occasion en France est une super occase de réduire son empreinte carbone... suite à mes recherches, j'avais poussé mes parents à la retraite à se débarasser de leur seconde voiture (une Stonic) pour prendre une Soul EV de 2015. Je ne regrette pas, et eux non plus, malgré quelques réticences initiales ils en sont fans et ne se servent du Rav4 plus que pour les grands trajets... et objectif de décarbonation du transport rempli, à mon sens. Enfin, si on conserve une électricité décarbonée...
 

Romhybrid

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10/3/19
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Bonjour à tous,

Je découvre ce fil de discussion, merci @Ravichou d'avoir esquissé cet ordre de grandeur.

A la lecture du premier post, j'aurais formulé que tu ne compares pas tout à fait la même chose, du puits à la roue en électrique, et uniquement les émissions directes en thermique.
D'un autre côté, il manque aussi le rendement de charge des électriques, gloabalement toujours oublié, qui peut être catastrophique, par exemple une Zoe 1 branchée sur une prise 10A a un rendement de charge d'environ 65% (je ne sais pas si le problème est réglé sur la 2), ce qui augmente mécaniquement ses émissions de 50% !

Pour les calculs du puits à la roue des thermiques, j'utilise les valeurs de la base carbone de l'ADEME :
1613208101986.png

Le simulateur Climobil est intéressant, pour une IS300h vs Tesla Model 3 LR je note :
- La batterie de la IS n'est pas prise en compte non plus, dommage.
- La valeur d'émission de CO2 de la IS du puits à la roue ferait 163,6 g/km, c'est même presque optimiste, dans mon cas personnel avec des trajets peu favorables (urbain + périurbain de moins de 13 km, ou haute vitesse sur autoroute) je suis à presque 15% de plus en E10 => OK
- La valeur pour la fabrication des véhicules semble cohérente avec ce que j'ai en tête : 21.9 g eq/km pour 6 t eq GES à la fabrication ça donne une durée de vie du véhicule de 275000 km => OK
- La valeur pour la fabrication de la batterie me semble en revanche très optimiste. En grattant les sources, on se rend compte que l'écart-type des estimations est juste énorme. Couper la poire en deux ne me paraît finalement pas forcément très pertinent...
Dans le lien suivant, je lis :
Je comprends qu'entre une batterie NMC ~80 kWh de Tesla 3 LR et une batterie 63 kWh de Aiways U5, il y a potentiellement un rapport 2 d'après les dernières études en défaveur de la batterie chinoise.
Ce qu'on ne retrouve pas du tout dans le simulateurs avec respectivement 28 g eq/km pour la Tesla et 25 pour le Aiways.

Bref je doute singulièrement de cette partie là ! => NO OK



Cependant pour un usage français, ça ne change en rien la tendance lourde.
1613209398303.png

Par contre pour un usage en Allemagne, on reviendrait à kif-kif suivant les véhicules choisis :
1613209643551.png
 

BM80

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15/9/16
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Pernes les Fontaines
D'un autre côté, il manque aussi le rendement de charge des électriques, gloabalement toujours oublié, qui peut être catastrophique, par exemple une Zoe 1 branchée sur une prise 10A a un rendement de charge d'environ 65% (je ne sais pas si le problème est réglé sur la 2), ce qui augmente mécaniquement ses émissions de 50% !
On peut rajouter le rendement d' une centrale nucléaire de l' ordre de 35 %, thermique au charbon les meilleures environ 40 % + les pertes par effet Joule du RTE français 10 %. Complexe tout ça.
 

lexusdelta

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1/3/15
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Et tant qu'on est sur le nuc...jamais les pollutions liées au yellowcake sont comptabilisée justes..pas plus que les quantités de gaz volatiles brûlés directement a l'extraction ou au raffinage du pétrole ( on compte bien une estimation mais largement fausse). Bref les simulateurs c'est bien ...mais largement biaisés par des calculs qui prennent des hypothèses fausses souvent ( du meme genre que les émissions de CO2 liés au transport aérien qui prend comme année de référence 1998...). En fait c'est comme la météo ...le calcul des émissions polluantes doit intégrer des milliers de paramètres et ceux-ci évoluent en permanence ( rien que l'origine du mixte des pétroles extraits dont la composition varie et du coup les valeurs des polluants apres transformation ).
 

FoLuxo

Silence, on roule !
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30/6/14
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On peut rajouter le rendement d' une centrale nucléaire de l' ordre de 35 %, thermique au charbon les meilleures environ 40 % + les pertes par effet Joule du RTE français 10 %. Complexe tout ça.
Le rendement des centrales que tu évoques intervient seulement si tu veux calculer les quantités de charbon/gaz/uranium utilisées. Pour calculer les rejets de CO2, il n'est pas utile d'en tenir compte, c'est déjà pris en compte dans les valeurs en g/kWh (analyse en cycle de vie).
 

guilhem41

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- La batterie de la IS n'est pas prise en compte non plus, dommage.
Tu peux la rajouter facilement. 1,6kW.h x 65kg/kW.h = 104kg CO2
C'est à dire 0.52g/km sur 200.000km. Donc négligeable (même si tu considères que le 65kg/kW.h n'est pas réaliste).

Conclusion : le coût CO2 des batteries d'une hybride et d'un PHEV sont négligeables devant le bilan global CO2 sur le cycle de vie.

J'ai envoyé un mail au créateur de ce site qui m'a donné quelques éclaircissements sur la méthode :
- ils utilisent une approche "cutoff" qui consiste à attribuer les gains liés au recyclage de la batterie au prochain utilisateur (pour qui ça ne sera donc plus 65kg.kW.h mais beaucoup moins).
- ils imputent le coût du recyclage à l'utilisateur actuel. C'est un peu la double peine, ils le reconnaissent. Ils estiment que pour un véhicule électrique, ils devraient enlever 2 ou 3g/km.

Enfin, ils indiquent que les batteries ont une seconde vie dans des stockages stationnaires. Si on suit la logique jusqu'au bout, il faudrait considérer que le coût CO2 de ces batteries pour le stockage stationnaire est nul, car déjà pris en compte à la production de la voiture, voire négatif, car on s'économise le recyclage !
Ça montre un peu la limite de l'approche "cutoff".

Les émissions CO2 calculées sur le site sont calculées en régime transitoire (extraction des matières et fabrication des batteries), elles seront bien inférieures en régime permanent (extraction + recyclage).
 

Lel

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28/11/14
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Chaumont-Gistoux (Belgique)
En même temps, ce simulateur est plus sévère que l'étude de T&E qui spécifiait que même en Pologne, une VE rejetterait moins de CO2 qu'une diesel. Mais une étude va en général plus loin qu'un simulateur, aussi perfectionné soit-il.
 

Lel

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Chaumont-Gistoux (Belgique)
Certaines batteries de phev (ou assimilées) n'ont pas un impact si peu important dans le calcul des rejets de CO2. Une Ampera/Volt 1 a eu par exemple une batterie dont la capacité allait de 16 à 17,4 kWh au total. Donc, la mettre à 0 me semble très expéditif dans le résultat...
 

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