Empreinte carbone : voiture thermique vs voiture électrique ?

Il est courant de se retrouver dans des débats houleux entre les défenseurs des voitures électriques et ceux qui soulignent les aspects négatifs de leur production. Alors que l'enjeu environnemental est de plus en plus présent dans nos esprits, il est important de se poser la question de savoir laquelle des deux options pollue le moins : les voitures classiques ou les voitures électriques. Pour éclairer cette question, examinons ensemble l'empreinte carbone de ces véhicules.

Quelle est l'empreinte carbone d'une voiture ?

Il est important de se rappeler que l'impact environnemental des véhicules ne se limite pas à leur empreinte carbone. Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), plus de quatre millions de personnes décèdent chaque année à cause de la pollution de l'air. La réduction des oxydes d'azote (NOx) et des particules dans l'air améliore la qualité de l'air dans les villes. Bien que la qualité de l'air soit souvent considérée comme un problème dans les pays en développement, les oxydes d'azote (NOx) et les particules PM2.5 posent également des problèmes importants dans les pays développés. Les véhicules électriques, en revanche, contribuent à réduire la pollution de l'air en ville, notamment en réduisant les particules fines.

Voitures thermiques et électriques : quelles différences en termes d'enjeux ?

En janvier 2020, il y avait 38,2 millions de véhicules en circulation en France, dont l'âge moyen était de 10,2 ans. Les voitures électriques, quant à elles, ne représentaient qu'une infime partie de ce parc automobile. La pollution de l'air est un problème majeur en France, causant 48 000 décès par an, principalement dus aux transports et aux véhicules à combustion. Les voitures électriques peuvent être perçues comme une solution idéale : elles utilisent de l'électricité produite à partir de sources renouvelables, leur batterie peut être recyclée à l'infini, elles ont un freinage régénératif et ne dégagent aucune émission de particules fines. Cependant, il existe un débat en cours entre les arguments des constructeurs et ceux des études scientifiques. Les constructeurs affirment que leurs voitures émettent moins de gaz à effet de serre, certains ont même été accusés de falsifier les données sur les émissions de leurs véhicules à combustion. Les études soulignent que l'extraction des métaux rares nécessaires à la fabrication des batteries est à l'origine de violences et de décès dans certains pays d'Afrique, et que les véhicules thermiques ne sont pas aussi néfastes qu'on pourrait le croire.

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Empreinte carbone associée à la fabrication d'une voiture 

Chaîne de fabrication

L'empreinte carbone associée à la fabrication d'une voiture inclut les émissions de gaz à effet de serre liées à la production des matières premières, la fabrication des composants, l'assemblage final et le transport des véhicules jusqu'aux points de vente.

La chaîne de fabrication d'une voiture comprend plusieurs étapes :

1. Extraction et transformation des matières premières, comme l'acier, l'aluminium, le plastique et les composants électroniques.
2. Fabrication des composants, comme les moteurs, les boîtes de vitesses, les roues et les carrosseries.
3. Assemblage final des véhicules, où les composants sont montés pour créer un véhicule complet.
4. Transport des véhicules vers les points de vente, soit par voie routière, ferroviaire ou maritime.

Il est important de noter que l'empreinte carbone de la fabrication d'une voiture électrique est plus élevée que celle d'une voiture thermique en raison de la production de la batterie qui est très énergivore. Cependant, une fois sur la route, les véhicules électriques ont généralement une empreinte carbone plus faible que les véhicules à combustion en raison de l'absence d'émissions directes de gaz à effet de serre.

Les cellules

Depuis 2008, les cellules employées dans les batteries Tesla ont connu une amélioration de 50% en termes de capacité de stockage d'énergie. D'ici 2022, ces cellules seront encore plus performantes, offrant 5 fois plus d'énergie que celles utilisées précédemment.

Cathode

La cathode des batteries des véhicules électriques contient une combinaison de différents métaux, tels que le nickel, le manganèse, le cobalt et l'acier. Dans l'industrie, le nickel et le cobalt sont les matériaux les plus couramment utilisés pour leur densité énergétique élevée (Wh/kg).

Anode

Le graphite est l'un des métaux les plus couramment utilisés dans la fabrication des batteries des véhicules électriques. Cependant, des recherches et développements récents ont également mis en avant l'utilisation du silicium en tant que matériau pour les batteries. Il est important de noter que le silicium est l'un des éléments les plus abondants sur la Terre, juste après l'oxygène.

Gestion des batteries usagées et recyclage

Il y a beaucoup de discussion sur le recyclage des batteries lithium-ion des véhicules électriques dans les médias spécialisés, mais qu'en est-il des voitures à combustion qui ont été produites depuis plus d'un siècle? En France, 1,5 million de voitures sont mises au rebut chaque année. Selon Ooreka, les voitures sont recyclées à hauteur de 82% de leur poids lorsqu'elles sont mises à la casse.

Les étapes du recyclage d'une voiture sont les suivantes:

1. Récupération des pièces réutilisables.
2. Dépollution du véhicule, comme l'huile de vidange, la batterie de démarrage, le fluide de climatisation, et des éléments explosifs tels que les airbags qui nécessitent un recyclage strict.
3. Tri des matériaux.
4. Recyclage des matériaux en matières premières.
5. Valorisation des déchets et enterrement des résidus qui ne peuvent pas être recyclés.

Le recyclage des batteries lithium-ion : une solution écologique

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Les émissions de gaz à effet de serre : quelles sont-elles ?

Voiture thermique

Pour ce qui est de la production, les émissions moyennes liées à la fabrication d'une voiture sont de 40 gCO2e / km, indépendamment de la motorisation (essence ou diesel). Il est important de noter que la durée de vie utilitaire d'un véhicule est généralement estimée entre 12 000 à 15 000 kilomètres par an.

Voiture électrique 

L'Ademe, une agence française en charge de l'environnement et de l'énergie, distingue la fabrication d'un véhicule électrique en deux parties : celle du véhicule et celle de sa batterie. Selon l'agence, les équivalences suivantes peuvent être faites pour les facteurs d'émissions :

• Fabrication véhicule électrique ~ Fabrication véhicule thermique
• Fabrication batterie ~ Phase amont carburant

En termes de chiffres, le facteur d'émission associé à la fabrication d'un véhicule électrique de moyenne gamme est de 83,6 gCO2e/km. Cette valeur est très proche de celle publiée par Tesla dans son dernier rapport d'impact pour son modèle 3 produit aux États-Unis (88,55 gCO2/km).

Il est important de noter que, selon ce même rapport, la batterie représente 45% de l'empreinte carbone liée à la fabrication d'une voiture électrique.

Durée de vie moyenne d’une voiture

Selon une étude, la durée de vie moyenne d'un véhicule est de 150 000 à 200 000 kilomètres, avec une durée de vie de la batterie lithium de 150 000 kilomètres.

Selon les informations rapportées dans le rapport d'impact 2019 de Tesla, il a été constaté que les véhicules à moteur à combustion interne classiques aux États-Unis ont tendance à être remplacés après une durée d'utilisation d'environ 17 ans, en ayant parcouru en moyenne une distance de 200 000 miles (321 869 kilomètres).

D'après ce même rapport, sur un million de véhicules Tesla en circulation, les batteries des véhicules ayant parcouru entre 150 000 à 200 000 miles (241 402 et 321 869 kilomètres) ont peu perdu de leur capacité (moins de 15% en moyenne). Pour comparer, une batterie de téléphone portable lithium-ion est considérée comme en fin de vie lorsqu'elle atteint 80% de sa capacité.

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Quelle est l'empreinte carbone d'une voiture thermique sur 10 000 km/an ?

Selon des calculs basés sur une motorisation moyenne, le facteur d'émission total pour un véhicule thermique est de 214 gCO2e/km en prenant en compte la combustion du carburant et la phase amont de celui-ci. Cela équivaut à 2,2 tonnes de CO2 équivalent pour 10 000 km parcourus.

En utilisant une consommation moyenne de carburant de 6 L/100 km, le facteur d'émission pour le carburant seul atteint environ 3 kg CO2e/L (2,808 kg CO2e/L pour l'essence et 3,158 kg CO2e/L pour le diesel). Cela donne un total de 18 kg CO2e/100 km, soit 1 800 kg CO2e pour 10 000 km parcourus.

Quelle est l'empreinte carbone d'une voiture électrique sur 10 000 km/an

La consommation réelle d'une voiture électrique varie généralement entre 15 et 25 kWh pour 100 kilomètres, avec une variation importante en fonction des saisons et des habitudes de conduite de l'utilisateur. Pour donner une idée, une consommation moyenne de 20 kWh/100 km est considérée comme pertinente.

En ce qui concerne les facteurs d'émissions des différents mix électriques, voici quelques données:

• Pour la France en 2020, le facteur d'émission est de 0,0599 kgCO2e/kWh
• Pour les États-Unis en 2019, le facteur d'émission est de 0,16 kgCO2e/kWh

En utilisant ces données, nous pouvons estimer les émissions de CO2 à 120 kgCO2e pour 10 000 km parcourus en France.

Quel est l'impact carbone d'une voiture électrique ?

En résumé, rouler en voiture électrique génère moins d'émissions de CO2 par rapport aux véhicules à moteur thermique, même si l'impact carbone dépend fortement du mix électrique utilisé pour recharger la voiture. Il existe des moyens pour encore réduire l'empreinte carbone de la voiture électrique.

Comparaison de l'empreinte carbone entre voitures thermiques et électriques : une analyse comparative

Phase/Motorisation	Thermique	Électrique
Utilisation	1900	124
Fabrication	420	838
Total	2320	962

 

En résumé, nous comparons les émissions de gaz à effet de serre d'une voiture thermique et d'une voiture électrique en prenant en compte de la consommation d'énergie pour la recharge de la voiture électrique. Cette synthèse comparative nous permet de mieux comprendre l'impact environnemental des différents types de véhicules.

limites du calcul actuel

En résumé, il est important de prendre en compte les émissions liées à l'extraction et au raffinage du pétrole dans l'empreinte carbone d'une voiture thermique, tandis que les matériaux des batteries des véhicules électriques peuvent être recyclés pour réduire cette empreinte. Il est également important de se baser sur des données réelles de consommation d'énergie plutôt que sur des procédures d'essai standardisées et de tenir compte des éventuels remplacements de batteries dans l'analyse de l'impact carbone sur tout le cycle de vie d'un véhicule.

Voici quelques points à garder à l'esprit lors de la lecture d'autres études, données de fabricants et articles sur le sujet :

• Être attentif aux données de consommation d'énergie utilisées, qui doivent être réelles et non surestimées.
• Considérer la possibilité d'un remplacement de batterie pour un véhicule électrique au cours de sa durée de vie.
• Prendre en compte les émissions liées au raffinage et au transport du pétrole.
• Utiliser des données récentes sur l'impact carbone de la fabrication de batteries pour les véhicules électriques.

Conclusion

Il n'y a pas de solution idéale lorsque l'on parle de l'empreinte carbone d'une voiture électrique. Bien que la production d'une voiture électrique n'est pas neutre en termes de carbone, il existe des moyens de réduire cet impact tout au long de son cycle de vie en utilisant notamment l'expérience accumulée au cours des années dans l'industrie des véhicules thermiques. Il est important de noter qu'il ne s'agit pas encore d'une transition écologique totale, mais il est indéniable que l'empreinte carbone d'une voiture électrique est inférieure à celle d'un véhicule à moteur thermique, surtout en France. Cependant, le modèle électrique a un grand potentiel, surtout avec l'augmentation de la production d'électricité à partir de sources renouvelables, qui offre de belles perspectives pour l'avenir de cette technologie.

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