Efficacité énergétique et impact climatique des voitures électriques

Flux d'énergie dans les voitures électriques en ville et sur autoroute (récupération en vert)[Note 1] - [1].

D'après le département de l'Énergie des États-Unis, les véhicules électriques présentent un rendement supérieur à 77 %, en particulier grâce à la récupération en ville (le gain est beaucoup plus important dans une agglomération avec un trafic erratique et avec une conduite souple que sur une autoroute fluide). Le freinage régénératif permet d'augmenter de 17 points le rendement du véhicule électrique[1]. La Fédération européenne pour le transport et l'environnement, qui regroupe des associations écologistes, annonce un rendement de 73 % à partir de l'électricité, pour les véhicules électriques[2].

Le chauffage, pratiquement « gratuit » dans le cas des véhicules thermiques, mais qui doit être assuré par les batteries dans le cas des véhicules électriques, n'est toutefois pas pris en compte dans ces études. Selon l'automobile-club allemand, la distance que peuvent parcourir les voitures électriques en hiver est réduite de 10 à 30 %[3]. Des innovations pourraient permettre de réduire le coût du chauffage[4]. La climatisation, quant à elle, concerne les deux types de motorisation, électrique et thermique.

En Allemagne, selon, l'ADAC — qui s'appuie sur une étude du Joanneum Research (en) —, les voitures électriques présenteraient un bilan en matière de CO₂ à peine meilleur que celui des voitures thermiques. Ce bilan deviendrait meilleur avec le développement des énergies renouvelables[6] - [7]. Toutefois selon l'agence fédérale allemande de l'environnement (en), les chiffres de l'ADAC sont faux, car ils sous-estiment la part des énergies renouvelables[8].

Un paramètre important reste l'énergie dépensée pendant la phase d'utilisation des véhicules. Ainsi, un véhicule léger, de petite taille et qui roule lentement s'avère dans tous les cas favorable. Pour les systèmes de transport qui utilisent un taux élevé d'énergie renouvelable, l'énergie grise, dépensée lors de la fabrication, peut constituer proportionnellement un facteur élevé[7].

Le document du Joanneum Research permet de dresser le tableau des émissions de CO₂ et de consommation d'énergie primaire cumulée, avec les abréviations anglaises BEV (Battery electric vehicle) et ICE (Internal combustion engine).

Il ressort de ce tableau que dans le cas des voitures thermiques, le CO₂ est une fonction plus ou moins linéaire de la consommation. Dans le cas des voitures électriques, le même CO₂ baisse plus que proportionnellement en fonction de la consommation, car l'électricité est supposée être plus décarbonée en 2050 qu’actuellement.

Pour comparaison, le cas extrême d'une voiture électrique minimale est un vélomobile à assistance électrique. Il s'agit d'un tricycle procurant une assise semi-couchée confortable, entièrement entouré d'un carénage aérodynamique. Sa consommation est de 0,7 kWh/100 km pour des vitesses réglementaires de l'ordre de 50 km/h[Note 2] (en utilisant le moteur seul, sans les pédales). Pour ce type de véhicule très léger (une trentaine de kilogrammes), la masse de l'ensemble mobile est dominée par celle du conducteur, l'énergie dépensée sert donc principalement à mouvoir celui-ci, plutôt que la masse du véhicule lui-même comme c'est le cas habituellement.

L'essor des véhicules électriques répond avant tout aux enjeux climatiques, l'amélioration des rendements étant secondaire. C'est en particulier l'argument développé par les écomodernistes, qui tiennent pour possible un découplage absolu. Ainsi, l'objectif est atteint même en présence de rendements faibles, si la source d'énergie primaire est peu ou pas carbonée (nucléaire, hydraulique, solaire, éolien...)[9] - [10] - [11]. Des rendements élevés permettent certes d'économiser les ressources. Mais substituer d'autres énergies au pétrole dans les transports permettrait de préserver ce dernier pour d'autres usages. De plus, la notion de rendement serait moins pertinente quand elle concerne des sources renouvelables ou très abondantes[12].

Par ailleurs, le temps que le parc automobile soit renouvelé, le mix électrique sera en partie décarboné[13] - [14].

Ressources fossiles et électricité

Grosso modo, le rendement du moteur thermique est de l'ordre d'un tiers[15]. Le rendement d'une centrale électrique utilisant des combustibles fossiles s'établit également autour d'un tiers (le coefficient d'énergie primaire vaut approximativement 3)[15] - [13]. L'idée consiste alors, au travers de la cogénération, à récupérer la chaleur générée lors de la production d'électricité[16], qui serait sinon dissipée en pure perte dans le moteur thermique[Note 3].

Même à partir de ressources fossiles, le gain de la chaîne électrique peut devenir ultérieurement très important en matière de rendement, et même plus favorable en matière de gaz à effet de serre que l'utilisation directe de carburant dans un véhicule thermique[16], grâce à la cogénération, ou au gaz, moins carboné, dans les centrales à cycle combiné.

Toutefois, selon un rapport du Centre commun de recherche de l'Union européenne paru en 2020, les émissions de gaz à effet de serre associées aux véhicules électriques sont inférieures à celles d'un véhicule diesel équivalent, sauf lorsque l'électricité est produite à base de charbon[17].