La voiture électrique est-elle écologique?

L’article que je vais vous écrire se réfère à celui sur J’ai acheté une voiture électrique.

Je vais être provocateur mais non, une voiture électrique n’est pas écologique! Je sais que les adorateurs du diesel s’arrêteront là, sans lire la suite, mais… il y a forcément un mais. Je n’aime pas le terme de « voiture écologique » ou de « voiture propre ». Aucun moyen de transport (hors à pieds ou à cheval) n’est écologique dès lors que l’on utilise des ressources et de l’énergie pour le construire. La voiture électrique n’échappe donc pas à la règle et a un impact environnemental indéniable.

La vraie question est: la voiture électrique (VE) pollue-t-elle moins que la voiture thermique (VT)?

C’est une vraie question que les scientifiques ont tenté de résoudre. Il faut alors trouver les bonnes informations dans le flux que l’on reçoit. Il ne faut pas oublier l’existence des lobbies, notamment des lobbies pétroliers.

Il y a encore quelques jours, une nouvelle affaire vient d’éclater au grand jour au Royaume-Uni. Son nom: le Astongate! En effet, Aston Martin (une marque que j’adore, snif!) vient de construire un rapport pour démontrer que les voitures thermiques polluent moins que les voitures électriques. Je vous laisse regarder le résumé de The Choucroute Garage qui est assez explicite.

Exploitation des enfants, recyclage des batteries, destruction de l’environnement, usage de terres rares, balance énergétique défavorable… c’est souvent les arguments que l’on entend dans la bouche des « anti-électrique ».

Pour écrire cet article, je me suis intéressé à une étude de l’ADEME de 2013, une étude de la fondation Nicolas Hulot de 2016, une étude de Auke Hoekstra spécialiste néerlandais de la transition énergétique de 2020, le documentaire A Contre Sens des Suisses Marc Müller (Ecologiste) et Jonas Schneiter (Journaliste) ainsi que le scénario 2017-2050 de l’association négaWatt.

Le CO₂

Ce qui est reproché: la voiture électrique dégage autant de CO₂, si ce n’est plus, à cause des batteries.

Pour revenir vite fait sur le réchauffement climatique, il faut rappeler que l’effet de serre est tout d’abord un phénomène naturel. Sans lui, pas de vie sur Terre! Au cours de son histoire, la Terre a toujours connu des périodes de réchauffement et de refroidissement. Ce qui est différent aujourd’hui, c’est la vitesse de ce réchauffement et cela est, sans aucun doute, lié aux activités humaines. En effet, l’Homme, en puisant les ressources énergétiques riches en carbone (pétrole et charbon) dans le sol, va rejeter ce carbone sous forme de gaz à effet de serre: le CO₂.

Si on parle d’une voiture, on s’intéresse toujours à ce qu’elle dégage par son pot d’échappement. C’est une erreur! Il faut prendre en compte tout son cycle de vie: de l’extraction des matériaux qu’il faut pour la construire, jusqu’à son recyclage en passant par son temps de fonctionnement.

C’est dans ce sens qu’ont été menées plusieurs études pour voir si la voiture électrique permettrait de lutter contre le réchauffement climatique.

Lorsqu ‘en 2013, l’ADEME sortait son étude sur l’impact de la voiture électrique, on pouvait constater que cette dernière était lourdement impactée par la batterie. En effet, il fallait parcourir près de 100 000 km pour  qu’elle devienne « rentable » en terme d’énergie dépensée pour la fabriquer et il fallait parcourir 50 000 km pour qu’elle devienne « rentable » en terme de rejet de Dioxyde de Carbone.

En 2016, la fondation Nicolas Hulot s’est penchée aussi sur le problème. Ils ont comparé différents paramètres sur différents types de voitures. Il en résulte qu’à chaque fois, la voiture électrique a un impact inférieur sur le réchauffement climatique que la voiture thermique. Vous pouvez comparer notamment la phase d’usage en vert et la phase de production des batteries en bordeaux: même si la fabrication a un impact, ce n’est sans aucune mesure avec l’usage du véhicule.

En 2020, c’est au tour de Auke Hoekstra, chercheur et conseiller senior en mobilité électrique et du professeur Maarten Steinbuch fondateur du Master en technologie automobile de l’Université technique d’Eindhoven, de se pencher sur le problème de l’impact environnemental des VE. Ils ont ainsi fait différentes comparaisons de modèles et regardé quels sont les rejets de CO2 à la construction (hors batterie), à la construction de la batterie et au fonctionnement.

A présent, 30 000 km suffisent pour que la Model 3 soit « rentable » en rejet de CO₂ par rapport à une Mercedes C220d.

Si vous voulez tester différents véhicules, je vous invite à aller sur le site Climobil. C’est un simulateur proposé par Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST). Il permet de comparer différents modèles de voitures thermiques et électriques. On retrouve des données proches de celle de Hoekstra et Steinbuch. Je me suis amusé à comparer mon ancienne Honda Civic 2.2 CDTI de 2006 avec la Model 3 Grande Autonomie de Tesla. J’avais parcouru 173 600 km. Le simulateur m’indique que je n’ai que 19 500 km à faire pour que la Model 3 soit moins impactante sur l’environnement au niveau du Dioxyde de Carbone. Impressionnant!

On peut se poser la question: pourquoi tant de différence entre les chiffres? Plusieurs réponses à cela:

• Les méthodes de calculs s’affinent: évidemment, il est très complexe de savoir précisément le dégagement de CO₂ sur la durée de vie d’un objet.
• Les mix énergétiques des pays changent: les parts des énergies renouvelables augmentent chaque année. On estime qu’en 2040, la production d’électricité devrait être, pour moitié, liée aux énergies renouvelables en France.
• Le recyclages des batteries est de plus en plus performant (voir plus bas).
• Les batteries deviennent de plus en plus efficientes: elles deviennent  moins lourdes, avec un meilleur rendement. De la même manière, des technologies se développent avec des matériaux moins impactants sur l’environnement (voir plus bas).

Les terres rares et métaux rares

Ce qui est reproché: la voiture électrique épuise les ressources en métaux rares ou terres rares.

On va commencer par un petit éclaircissement: les terres rares et les métaux rares sont deux choses distinctes:

• Les terres rares sont une catégorie de métaux qui ont des propriétés voisines mais comme leur nom ne l’indique pas du tout, ils ne sont pas rares dans la croûte terrestre. Ils apparaissent encadrés en rouge dans la classification des éléments périodiques ci-dessous:

• Les métaux rares sont des éléments rares.

Pour les voitures classiques, on trouve du Fer, de l’Aluminium, du Cuivre (mais pas que!)… Pour la voiture électrique, il faut rajouter les éléments de la batterie. On peut ainsi retrouver certains de ces éléments selon le type de batterie: Graphite, Cobalt, Lithium, Vanadium, Cobalt, Manganèse ou Phosphate.

Ce qui est intéressant dans le documentaire « A Contre Sens », c’est que nos 2 protagonistes vont jusqu’à démonter une Renault Zoé, championne des ventes européennes des voitures électriques, et aussi une Fiat Punto essence.

• La Renault Zoé n’a pas de terres rares dans son moteur synchrone.
• Les voitures électriques à aimant permanent ont, à priori, des terres rares. Cela concerne, par exemple, la Nissan Leaf, la BMW i3 et la Tesla Model 3.
• Les moteurs asynchrones ne possèdent pas de terres rares. On parle ici de l’Audi e-Tron et la Mercedes E300e par exemple.

Ce qui est plus amusant encore, c’est que dans la Punto, on retrouve des terres rares dans le catalyseur. On trouve notamment du Serium!

Pour trouver les métaux rares, on peut regarder du côté des prix. En effet, ce dernier dépend généralement de la rareté des métaux, de leurs propriétés, du processus d’extraction, des domaines d’application et de la demande. Si le stock est non renouvelable, leur utilisation, et donc nos besoins, dépendent généralement des nouvelles technologies, de la situation géopolitico-économique des pays dans lesquels les réserves se situent.

Voici la liste des métaux les plus rares:

• Rhodium (réflecteurs de phares et les pots catalytiques)
• Irridium (rentre dans les alliages et peut être utilisé en industrie automobile)
• Palladium (les pots catalytiques)
• Or
• Platine (les pots catalytiques jusqu’en 2018)
• Ruthénium
• Argent
• Osmium
• Rhénium
• Scandium
• Indium

On voit que sur les 11 métaux les plus rares, 4 concernent l’industrie automobile et parmi ces 4 métaux, 3 concernent les voitures à essence.

Pourquoi faire alors un procès aux voitures électriques concernant les terres rares? Qui se soucie des terres rares pour sa voiture à pétrole? Vous comprendrez bien mon propos: il ne s’agit pas ici de dire que l’on s’en fiche des ressources, bien au contraire, mais il faut être juste. On peut retrouver des terres rares dans des voitures essence, diesel ou électrique selon leur type de moteur ou les accessoires. On peut également trouver des métaux rares dans des voitures essence, diesel ou électrique aussi.

Le cobalt et le travail des enfants

Ce qui est reproché: le cobalt serait extrait en partie par des enfants.

Le cobalt provient essentiellement de la République Démocratique du Congo (un peu plus de la moitié de la production mondiale). Il est utilisé dans de nombreux secteurs: ciments, pigments, céramiques, caoutchouc, imprimerie, photographie, galvanisation, alliage et semi-conducteur. Dès les années 80, il est considéré comme matière première stratégique.

En RDC, la production se divise en:
-mines industrielles 80%
-mines artisanales légales 10%
-mines artisanales illégales 10%.

Dans les mines industrielles, ce sont les gros engins qui sont rois: grosses grues, gros camions, grosses machines automatisées. Il n’y a donc pas de place pour les enfants.

Dans les mines artisanales légales, les « creuseurs » artisanaux sont regroupés en coopératives pour plus de protection en terme de sécurité. Les responsables ne souhaitent d’ailleurs pas avoir de mines souterraines car trop dangereuses.

Dans les mines artisanales illégales, on pourrait donc éventuellement faire travailler des enfants.

Pour lutter contre cela, le gouvernement de RDC souhaite ouvrir prochainement un centre unique de négociation pour éviter la vente de cobalt « illégal » dans les petits comptoirs. Le but est de contrer les mines illégales qui n’auraient plus le droit de vendre et qui devront donc fermer ou se déclarer. Si travail d’enfants, il y a, il devrait disparaitre.

Attention, loin de moi l’idée de minimiser le problème du travail des enfants! J’étais horrifié quand j’ai entendu ces infos. Cependant, il s’agirait de remettre dans le contexte certaines choses. La production de Cobalt par des enfants doit être infime au regard des chiffres exposés. Si la lutte doit être faite contre les exploitants d’enfants, il est difficile d’imputer cela aux voitures électriques.

Il faut se poser alors ces questions: pourquoi les images d’enfants dans les mines sortent avec l’essor des voitures électriques? Pourquoi ces images ne sont-elles pas sorties dès l’utilisation du cobalt pour les batteries des smartphones? Peut être que toutes les images ne proviennent pas de mines de RDC et même de mines de cobalt? Enfin, si je suis un grand industriel et que j’ai besoin d’une grande quantité de cobalt est-ce que je vais me fournir dans les mines les plus petites avec une faible production? Pas très logique tout cela.

Pourquoi ne fait-on pas de procès au pétrole qui a engendré des milliers de morts à travers deux guerres du Golfe et autres?
Pourquoi ne fait-on pas de procès au chocolat qui est exploité en partie par des enfants Burkinabés en Côte d’Ivoire (40% de la production mondiale)?

Il est étonnant que les gens s’indignent de certaines choses mais pas d’autres.

Le lithium

Ce qui est reproché: l’extraction du lithium polluerait l’environnement ce qui entrainerait la diminution de la population des Flamants roses et la baisse de quantité d’eau douce pour les populations.

50% du lithium extrait serait utilisé pour la production de batteries en tout genre (pas que pour les voitures).

Il existe 2 types de carrières:

• Australienne: le lithium est contenu dans une roche, le spodumène. On en extrait plus facilement l’hydroxyde de lithium grâce à d’immenses pelleteuses.
• Salars chiliens: on extrait le carbonate de lithium à partir de l’industrie du potassium. Les saumures sont pompées en surface et étendues dans des bassins d’évaporation où le climat désertique (soleil, vent) évapore l’eau mais contribue également à la séparation des différents éléments

Dans les 2 cas, le lithium est un sous-produit de l’exploitation soit du spodumène qui sert essentiellement dans l’industrie du verre, des céramiques et émaux de porcelaine ou soit du potassium essentiellement utilisé dans l’industrie chimique.

La polémique vient du fait que les eaux saumâtres se mélangeraient ou non à l’eau douce.
A priori, la société SQM (producteur chilien qui extrait 20% du lithium mondial) pompe la saumure dans le sous-sol et met cette eau en évaporation pour récupérer le potassium et donc le lithium. L’eau restante, non évaporée, serait réinjectée dans les réservoirs géologiques.

Alors l’industrie du lithium pompe-t-elle l’eau douce de la population? Est-elle la cause de la disparition des Flamants roses? Finalement politiques, industriels, associations, population, tout le monde se rejette la faute et aucune étude scientifique ne semble montrer un lien entre la baisse de population des Flamants roses et l’industrie minière. Cela peut être dû à d’autres facteurs non identifiés. Aucune étude ne montre également que l’eau douce manquerait à cause de l’industrie minière. Il faut dire que le Chili subit de plus longues périodes de sécheresse depuis plusieurs années et que les réservoirs ont du mal à se remplir… comme en France d’ailleurs!

L’énergie

Ce qui est reproché: si tout le monde achète des voitures électriques, on va devoir ouvrir des centrales à charbon ou nucléaires.

Pour commencer, on estime qu’en 2040, près de la moitié du parc automobile français sera électrique.

Cela va représenter 15,6 millions de voitures. Si on fait une moyenne, une voiture électrique consomme 1800 kWh/an. Il faudra donc environ 30 TWh/an. Si on mettait ces voitures à charger en même temps (ce qui n’arriverait pas dans la réalité), il faudrait 17,1 GW de puissance supplémentaire. A-t-on une telle réserve?

Selon RTE qui a élaboré plusieurs scenarii dans son bilan prévisionnel paru en 2017 (à télécharger ICI), et confirmé dans leur étude Enjeux du développement de l’électromobilité pour le système électrique (à télécharger ICI) la réponse est clairement OUI. En effet, cela représente 7% de la consommation totale. Or, cette faible augmentation sera compensée par la diminution des autres secteurs comme l’habitation avec la rénovation des passoires thermiques.
Il faut savoir que les radiateurs électriques représentent, à eux seuls, plus de 44 TWh.

Évidemment les pics annuels habituels seront à surveiller. Cela concerne surtout la période hivernale et les heures de pointe 19-21h notamment. Pour cela, il existe au moins 2 solutions techniques:

• Le pilotage de la recharge consiste tout simplement à gérer les temps de recharge et les heures de recharge. Par exemple, il est plus judicieux de programmer la recharge durant la nuit.
• La charge bidirectionnelle ou vehicle-to-grid (V2G). Qu’est-ce que c’est? Tout simplement le fait que non seulement vous chargez votre batterie chez vous mais que votre batterie peut délivrer de l’électricité dans votre maison. Nos voitures seront donc aussi des « batteries de maison ».

Cela intéresse grandement Enedis car cela permettrait une meilleure stabilité du réseau électrique. En effet, pourquoi ne pas recharger la voiture la nuit, en heure creuse, et consommer cette même électricité, de jour, sans mettre la pression sur le réseau? (Rapport téléchargeable ICI)

Ce qui est reproché BIS: la voiture électrique en Allemagne roule au charbon et chez nous au nucléaire.

Décidément, les idées reçues ont la vie dure! négaWatt a publié un graphique très intéressant de la production électrique allemande. Si depuis l’incident de Fukushima, en 2011, nos voisins ont décidé de sortir du nucléaire, ce n’est pas pour faire de la place au charbon mais aux énergies renouvelables. D’ailleurs, on remarquera même que le charbon et la lignite voient leur part diminuer.

Pour ce qui est de chez nous, effectivement, notre production d’électricité est faite à 75% par le nucléaire. Mais selon RTE, la part devrait passer à 48% d’ici 2035.On peut ajouter à cela la part de l’autoconsommation qui prend de plus en plus d’ampleur grâce aux différents aides. C’est d’ailleurs mon futur projet depuis que l’on a la voiture électrique.
De plus, rien ne vous empêche de choisir un vrai fournisseur d’électricité verte.

Pour conclure sur cette partie:

• non, la voiture électrique ne va pas provoquer un blackout
• non, la voiture électrique ne va pas nous faire ouvrir des centrales à charbon
• non, les voitures allemandes ne roulent pas « au charbon »
• non, ce n’est pas une fatalité que nos voitures électriques roulent « au nucléaire »

Le recyclage des batteries

Ce qui est reproché: la batterie ne se recycle pas ou il faut faire 600 000 km avec une voiture électrique pour qu’elle soit plus « écologique » que la voiture à essence.

On trouve du nickel-manganèse-cobalt mélangés avec un peu de lithium. Il n’y a aucune terre rare dans les batteries. On peut y retrouver de l’aluminium et/ou du cuivre également.
Le lithium représente 4% de la masse d’une cellule de batterie et on est à 2% pour le cobalt.

Aujourd’hui, on recycle très bien le cuivre, le nickel, cobalt, manganèse. Le lithium n’est qu’en partie recyclé car c’est encore cher. Avec le volume des batteries en augmentation, le recyclage du lithium sera de plus en plus rentable.

Il existe différentes entreprises de recyclage des métaux. Il y a 2 entreprises majeures dans le domaine: Umicore à Anvers, pilote en la matière, certifie recycler 95% des métaux d’une batterie et la SNAM à Lyon qui recycle 82%. Je rappelle, au passage, que la loi oblige à 50%!

Pour l’instant, c’est la pyrométallurgie qui permet de récupérer ces métaux.

Le principe consiste à chauffer les cellules à 500°C dans des fours au gaz. Il est clair que le bilan carbone est plombé. Mais les choses évoluent également de ce côté-là. La société allemande Duesenfeld utilise un procédé à « froid » qui recycle 85% de la batterie. Pour commencer, celles-ci sont déchargées en réinjectant l’électricité dans l’usine. Ensuite, les batteries sont démontés manuellement comme pour Umicore et SNAM. Enfin, les cellules sont déchiquetées mécaniquement sous une atmosphère inerte d’azote pour éviter des explosions. En réduisant la pression dans l’enceinte où se passe cette opération jusqu’à atteindre quasiment le « vide », l’électrolyte s’évapore. Puis il est récupéré et purifié par condensation, ce qui permet de l’utiliser dans de nouvelles batteries.

Ce nouveau procédé permet donc de rendre le bilan carbone moins coûteux pour les batteries recyclées que pour la création d’une batterie neuve. En outre, on conserve l’électrolyte et le graphite (qui sert aux anodes) alors qu’ils seraient brulé avec la pyrolyse. Vous pouvez en lire plus dans le reportage d’Automobile Propre.

Il ne faut pas non plus oublier la seconde vie des batteries. Nissan et Renault sont les 2 marques en pointe à ce sujet. Elles se sont lancées dans la conversion de leurs batteries de voitures en batteries de maison. Il y a le système Powervault pour Renault et xStorage Home pour Nissan. Autres applications: batterie pour lampadaire, système de stockage pour centrale photovoltaïque, système de secours d’urgence ou encore fabrication de bornes de recharge…

La pollution sonore

Je pense que sur ce point, personne n’arrivera à mettre en cause la voiture électrique qui est beaucoup plus silencieuse qu’une voiture thermique. Ah non… attendez! Le monsieur au fond là-bas?… Elle est dangereuse car elle est silencieuse! Ah ben quand on est à court d’arguments…

Ce qui est reproché: la voiture électrique serait dangereuse pour les piétons et les cyclistes.

Il faut savoir que je suis autant piéton que cycliste et automobiliste. Lorsque j’étais petit, mes parents m’ont appris qu’avant de traverser la route, je regarde à gauche et à droite pour voir si une voiture arrive.
Bien qu’encore jeune, j’avoue que l’on ne connaissait pas encore le smartphone à cette époque mais que les Walkmans existaient.

En 20 000 km, je n’ai jamais eu de piétons sur mon capot et je n’ai pas dû éviter une seule fois un cycliste surpris par la voiture.

Une fois, il est vrai, j’ai suivi sur un parking, sur plusieurs mètres, un groupe de personnes qui marchaient en plein milieu et qui ne m’entendaient pas rouler derrière elles. Cela faisait bien rire les gens qui me croisaient et qui voyaient bien le comique de la situation.

Sinon, je croise plus de personnes qui traversent la route sans regarder, les yeux rivés sur leur téléphone ou les écouteurs vissés sur les oreilles.

Si la voiture électrique est plus silencieuse, elle n’est pas exempte de bruit. La voiture émet forcément des sons liés au frottement des pneus sur la route. Par contre, je suis sûr que ceux qui habitent à côté d’un axe routier seront heureux lorsque le niveau sonore aura drastiquement baissé grâce à l’électrisation des véhicules.

Pour être plus précis, l’Europe a exigé que les nouveaux modèles de véhicules mis sur le marché au 1er juillet 2019, devront être équipés du système AVAS (Acoustic Vehicle Alert Systems) qui se déclenche à faible vitesse. A partir du 1er juillet 2021, tous les véhicules commercialisés (y compris les modèles sortis avant le 1er juillet 2019) devront être équipés du système AVAS.

Conclusion

On peut voir que la voiture électrique sans être « écologique » ou « verte » ou « propre » est, malgré tout, plus vertueuse que la voiture à essence ou diesel. Ce n’est pas pour rien que l’association négaWatt lui donne un rôle dans son dernier scénario à côté des véhicules à biogaz (bioGNV).

Elle rejette moins de CO₂ sur sa durée de vie, elle émet moins de pollution sonore et elle peut avoir un rôle important dans le stockage individuel d’énergie.

Elle se recycle autant que les voitures conventionnelles et même si elle met une pression sur différentes ressources liées aux batteries, ces dernières se recyclent très bien.

Il ne faut pas oublier la longévité théorique d’une voiture électrique contre une voiture à essence. En effet, la VE a moins de pièces dans son moteur ce qui signifie en théorie, moins de panne. Avec le puissant frein moteur, on utilise, et donc use, moins les freins! Selon le guide de l’énergie d’EDF, une batterie peut tenir entre 200 000 et 500 000 km!

Si on ajoute à cela, malgré l’investissement important à l’achat,  un moindre coût pour le propriétaire, je crois qu’il n’y a plus d’hésitation…

Merci à Jonas Schneiter pour les photos et à l’association négaWatt d’avoir répondu à mes questions.