Centrale-Énergies

Le numérique, ami ou ennemi de la transition énergétique ?

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2021-05-01T10:23:05Z

Les outils numériques sont souvent envisagés de manière très positive pour réduire l'empreinte environnementale de l'humanité. Pour preuve, la “transition numérique” est quasi systématiquement associée à la “transition écologique”, et à son sous-chapitre “transition énergétique”, par exemple dans les plans de relance européens ou français.

Et il est vrai que le numérique peut être un atout énorme pour réduire nos consommations énergétiques et plus globalement l'impact environnemental de nos activités : matériels, capteurs et algorithmes en tout genre pour consommer l'énergie au juste nécessaire, utiliser le moins d'eau possible ou limiter les intrants chimiques dans les cultures, partager nos véhicules ou nos logements, télétravailler et réduire nos déplacements…

Mais le numérique est un outil, et n'importe quel outil peut être utile mais aussi s'avérer dangereux s'il est mal utilisé. On l'entoure de termes envoûtants : “dématérialisé”, “virtuel”, “nuage”... Comme s'il était magique et n'avait que des vertus.

Il n'en est rien : comme toute activité humaine, le numérique a des impacts environnementaux. On les ignore ou on les oublie car ils sont souvent lointains, on ne les a pas sous les yeux.

Pourtant ils sont très élevés car le numérique est un grand consommateur d'énergie et de matières. Actuellement le compte n'y est pas, les effets négatifs étant très probablement supérieurs aux effets positifs, notamment par le jeu de multiples effets rebond.

Cet article décrit les différents impacts environnementaux négatifs dus au numérique, à partir d'un travail de synthèse de différents rapports parus récemment (*), effectué avec Yvain Mouneu, pour la co-création de la Fresque du Numérique.

Utilisation

Pour la plupart des activités dans lesquelles le numérique intervient, on utilise des équipements numériques, des “terminaux” qu'on tient dans nos mains, comme des smartphones ou ordinateurs, mais aussi plein d'autres objets (montres connectées, écrans, consoles de jeux, tablettes, etc) et qui sont très nombreux… au total ce sont 34 milliards d'équipements en utilisation sur terre.

Ces équipements ont vocation à se connecter à internet et aux réseaux pour transporter toutes les données que nous générons, dont le trafic augmente de manière exponentielle. Et Internet n'est pas qu'un concept, c'est bien du matériel : des data centers auxquels on accède par des infrastructures réseau.

Figure 1 : évolution du trafic internet Source : La Fresque du Numérique, selon CISCO

Figure 1 : évolution du trafic internet
Source : La Fresque du Numérique, selon CISCO

La Fresque du Numérique, selon CISCO

Figure 1 : évolution du trafic internet
Source : La Fresque du Numérique, selon CISCO

On a donc trois types d'objets, et ces matériels consomment tous les trois de l'électricité quand on les utilise. Surprise : ce qui consomme le plus, ce sont les équipements numériques (courant consommé par télé, ordinateur, objets connectés etc.). En 2eme position suivent les équipements réseaux et en dernier, les data centers.

A quoi est-ce dû ? Au nombre de matériels en jeu : bien sûr un serveur dans un data center, pris unitairement, consomme plus qu'un smartphone, mais on ne compte “que” quelques centaines de millions de serveurs dans le monde quand en face il y a plusieurs dizaines de milliards de terminaux.

Mais il n'y a pas que l'usage, il y a aussi la fabrication et la fin de vie. Nous devons raisonner en cycle de vie.

Fabrication

Concernant la fabrication, là encore les équipements numériques des utilisateurs sont le principal sujet :ils consomment 30% de toute l'énergie du secteur du numérique et plus des ¾ de toutes les ressources du secteur du numérique. Tout simplement parce qu'il y en a beaucoup plus en ordre de grandeur et qu'ils sont plus sujets aux mécanismes d'obsolescence que le matériel industriel, ils vont donc durer moins longtemps.

Derrière ces objets fabriqués, il y a un sac à dos écologique. Pour un PC portable de 2 kg, il aura fallu 800 kg de ressources mobilisées pour pouvoir le fabriquer.

Cette notion de sac à dos écologique (dont le nom d'origine est MIPS, Material Input Per Service unit) existe dans beaucoup de secteurs (automobile, textile, meubles…), mais tous les éléments hautement technologiques ont un énorme sac à dos écologique.

Figure 2 : le sac à dos écologique d'un PC de 2kg
Source : La Fresque du Numérique, selon ADEME

Que trouve-t-on dans ce sac à dos ? Des énergies fossiles, des minéraux et de l'eau.

Explications : quel que soit le secteur, les matières que l'on utilise nécessitent de l'énergie pour être extraites de la croûte terrestre.

Les objets numériques ne dérogent pas à la règle. On y trouve principalement des métaux (plus de 50 dans un smartphone) : métaux communs, métaux précieux et métaux rares (dont les terres rares). Les métaux rares ne sont pas rares mais « diffus », présents en faible concentration. Pour obtenir 1kg de cuivre, il faut sortir environ 150 kg de minerais de la croûte terrestre. Pour 1kg de métal rare, il faut plutôt sortir plusieurs tonnes à plusieurs dizaines de tonnes de minerai, donc à la clé une plus grande consommation d'énergie.

Après l'extraction on trouve d'autres impacts environnementaux, liés au raffinage. Pour cette opération, on utilise beaucoup d'eau douce, parfois dans des endroits où elle est rare, ce qui crée des problèmes de stress hydrique et de compétition pour l'usage de l'eau. Et on utilise également des produits chimiques ce qui va générer des sous-produits indésirables, pouvant entraîner des pollutions locales.

Que ce soit pour l'utilisation ou pour la fabrication, on a donc besoin d'énergie, de beaucoup d'énergie. Or qui dit énergie dit énergies fossiles (par exemple pour la phase d'utilisation les ⅔ de l'électricité mondiale sont produits à partir d'énergies fossiles).

Figure 3 : énergie primaire consommée pour le secteur du numérique
Source : La Fresque du Numérique, selon Green IT

On les utilise en les brûlant, ce qui émet du CO2, notre principal gaz à effet de serre. Aujourd'hui le numérique est responsable à hauteur de 4% des émissions de GES dans le monde / un peu moins de 50% pour la fabrication et un peu plus de 50% pour l'utilisation. 4%, c'est déjà plus que l'aviation civile et c'est donc significatif. Et c'est en augmentation rapide : selon les scénarios à court terme, cela pourrait doubler dès 2025 et atteindre 8-9% des émissions soit le niveau de la viande bovine ou de la voiture individuelle. C'est une des dernières industries dans le monde qui continue d'accélérer aussi fortement en termes d'impact environnemental.

Figure 4 : émissions de GES du secteur du numérique
Source : La Fresque du Numérique, selon The Shift Project et Green IT

L'impact Gaz à effet de serre serre lié à la fabrication des équipements au regard de leurs usages est relativement augmenté par rapport aux énergies primaires leur étant nécessaire. En effet la fabrication a surtout lieu dans des pays où l'énergie est très carbonée, tandis que l'utilisation a parfois lieu dans des pays où l'énergie est moins carbonée (comme la France).

Ces émissions de GES contribuent au dérèglement climatique (augmentation des températures, du nombre et de l'intensité des événements climatiques extrêmes).

Pour finir sur les minerais et les énergies fossiles… ce sont des matières non renouvelables, en quantité finie, que l'on ne peut donc pas extraire de manière infinie.

Concrètement, les gisements sont de plus en plus mauvaise qualité, ce qui implique un coût économique, environnemental et/ou énergétique croissant. Par exemple : pour extraire 1 kg de cuivre, il faut actuellement extraire 150 kg de roches de la croûte terrestre. Il y a un siècle, il ne fallait que 40kg. Mais jusqu'à présent on a compensé cette hausse de l'extraction et des coûts par des progrès technologiques.

Pour l'avenir, on peut donc s'attendre à des pénuries pouvant conduire à deux choses : des flambées de prix et des manques de matière. Ce qui peut engendrer des tensions géopolitiques, mais également des problèmes de fonctionnement sur les services numériques eux-mêmes.

Fin de vie

Tout ce que nous utilisons devient à terme un déchet électronique. La vitesse à laquelle un équipement devient un déchet électronique est accélérée à la fois par des mécanismes d'obsolescence technique matérielle et logicielle (l'obsolescence programmée étant pourtant punie par la loi française depuis 2015) mais aussi par des mécanismes d'obsolescence psychologique.

Que deviennent nos déchets ? Dans le meilleur des cas, ils sont collectés pour entrer en filière de recyclage MAIS le recyclage ne marche pas très bien !

D'abord on ne sait pas recycler certains objets, qui sont envoyés directement en incinération ou en décharge. Pour ceux qu'on va tenter de recycler, on ne sait pas tout récupérer : sur un smartphone, on récupère seulement environ 20%. Pourquoi ? Parce que certaines matières sont en très petite quantité, ce qui fait que c'est difficile et coûteux de les récupérer, ou encore parce que certaines matières sont mélangées, et là aussi ça devient compliqué de vouloir les séparer, un peu comme si on voulait séparer les tomates dans une ratatouille. Ce qu'on ne récupère pas, là encore ça va en incinération et décharge. Au final, parmi ce qui est collecté, on ne recycle que de l'ordre de 15%.

Mais le pire, c'est qu'on ne collecte qu'une petite partie de nos déchets électroniques ! A peine 20% au niveau mondial (en France de l'ordre de 50%, mais donc bien moins que 100%).

Ce qui veut dire qu'au niveau mondial on ne recycle (au sens où la matière est réinjectée dans autre chose) que quelques % de nos déchets électroniques….

Alors où vont nos déchets ? D'après l'ONU, plus de 60% sont exportés illégalement et finissent en décharge sauvage dans des bidonvilles où les populations locales brûlent nos déchets électroniques pour enlever le plastique et récupérer un peu de métal qu'ils pourront revendre.

Conséquences finales

Au-delà de l'aspect énergétique, l'extraction et raffinage de ressources, la fabrication et le traitement des déchets électroniques ont des impacts sociétaux et éthiques. Ces mêmes 3 étapes du cycle de vie engendrent aussi de nombreuses pollutions locales des sols, de l'eau et de l'air.

Ces pollutions locales contribuent à la destruction de la biodiversité et génèrent des problèmes de santé physique. L'utilisation excessive du numérique entraîne quant à elle des problèmes de santé mentale comme des troubles de la concentration, ou chez l'enfant des retards de langage par exemple.

Pour résumer : dans le numérique, il y a donc des infrastructures réseau, des data centers et surtout des équipements utilisateurs, qu'il faut fabriquer, faire fonctionner, et traiter en fin de vie. Tout cela engendre en fin de course des impacts sur le dérèglement climatique, les pénuries de ressources, les pollutions locales, la perte de biodiversité, et la santé.

Finalement, le numérique est-il l'ami ou l'ennemi de la transition énergétique ? Les deux à la fois ! Si nous l'utilisons avec sobriété, responsabilité et en connaissant ses impacts, il peut clairement être utile et nous aider à réduire nos consommations énergétiques et plus globalement l'impact environnemental de nos activités.

Mais il a deux écueils :
● L'effet rebond : depuis des siècles, chaque fois qu'on améliore l'efficacité d'un procédé, on utilise le gain non pas pour consommer moins au final, mais au contraire pour consommer plus à coût équivalent. Par exemple, si grâce au numérique je trouve plus facilement le billet d'avion le moins cher, il y a fort à parier que je vais prendre plus souvent l'avion plutôt que m'en tenir à l'économie réalisée. Autre exemple : l'efficacité énergétique des data centers a été considérablement améliorée sur les 10 dernières années, mais le trafic internet a tellement augmenté que les data centers ont quand même eu une consommation énergétique en hausse de 6%...
● Et le numérique porte en lui un effet systémique encore plus énorme : il accélère les flux et les échanges mondiaux. Sans lui, pas de place de marché mondialisée, pas de commande instantanée à l'autre bout du monde, pas de flux logistiques et financiers aussi complexes etc...

Pour en savoir plus, participez à un atelier de la Fresque du Numérique !
https://fresquedunumerique.org

(*) Sources principales pour la construction de la Fresque du Numérique :
– Le rapport du collectif Green IT "Empreinte environnementale du numérique mondial", disponible ici
– Le rapport du Shift Project "Pour une sobriété numérique", disponible ici
– Le rapport de l'ADEME "La face cachée du numérique", disponible ici
– Les travaux du Groupe de Services EcoInfo du CNRS, repris notamment dans la conférence “Le numérique : menace ou espoir pour l'environnement ?”, par Françoise Berthoud

La Fresque du Climat dans les Ecoles Centrales - (Flash 67)

2019-12-17T17:00:55Z

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La Fresque du Climat est un atelier ludique et pédagogique sur le climat inventé par Cédric Ringenbach, ancien directeur du Shift Project. Il permet en trois heures d'avoir une vision d'ensemble du climat, depuis les impacts des activités humaines jusqu'aux conséquences du dérèglement. Résumé ludique du 5e rapport du GIEC (1), ce jeu marrainé par Valérie Masson-Delmotte (ECP 93), coprésidente du groupe de travail n° 1(2), donne des clés de compréhension et encourage à s'investir dans la transition climatique. Les participants doivent faire appel à l'intelligence collective pour comprendre comment placer les cartes remises par les animateurs, prêts à les aider dans leurs réflexions. La fresque ainsi formée explique petit à petit les phénomènes climatiques en jeu.

Former 10 000 étudiants

L'association de la Fresque du climat s'est donné l'ambition de former 10 000 étudiants à la rentrée 2019. Les Écoles Centrale représentent une part importante de ces étudiants : avec le soutien des enseignants et des directions des études, 3 300 élèves des cinq Écoles Centrale ont été formés par près de cent animateurs. Ceux-ci étaient des alumni bénévoles : un bel exemple de solidarité intergénérationnelle ! Tous ont pris conscience des conséquences du dérèglement climatique, un déclic qu'ils ont souhaité transmettre à leurs futurs pairs, à l'image du réseau Mycélium : ces jeunes Centraliens de Lyon ont apporté leur appui à la Rentrée Climat.
Résoudre le problème du climat, c'est réinventer tout notre système de pensée, de production, de consommation, de communication, de gouvernance. Des enjeux dantesques mais aussi une opportunité unique de créer des solutions systémiques, transdisciplinaires, durables et originales.

Quel rôle pour les futurs ingénieurs ?

L'ingénieur généraliste, grâce à sa pluridisciplinarité, est capable d'avoir une vue globale de la problématique climatique et des différentes interactions. Il apprend également à optimiser sous contraintes, en tenant compte de lois de la physique bien souvent oubliées. Il sait acquérir les connaissances et compétences dont il a besoin pour atteindre ses objectifs. Trois compétences-clés qui permettront à ces futurs ingénieurs de contribuer aux nouvelles organisations de nos sociétés.
L'atelier doit permettre aux élèves de s'interroger sur le rôle qu'ils pourront jouer en tant qu'ingénieurs. Avoir face à eux d'anciens élèves est une occasion unique d'échanger avec des ingénieurs en activité depuis plusieurs années (le plus ancien est ECP 77 !) et de les interroger sur la manière dont ils vivent le dérèglement climatique dans leur vie professionnelle, et sur ce que leur formation peut leur apporter.

notes
1. Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat : chercheurs du monde entier synthétisant les publications à comité de relecture sur le climat.
2. Groupe du GIEC qui travaille sur les phénomènes physiques contrôlant le climat.

Résumé

Manifeste étudiant pour un réveil écologique, discours à la remise des diplômes, marches pour le Climat, appel du Shift Project à former tous les étudiants du supérieur aux enjeux climatiques et écologiques, proposition de loi de Cédric Villani, Delphine Batho et Matthieu Orphelin… La demande pour des cours sur les enjeux énergie et climat est devenue très forte. Dans ce contexte, près d'une centaine de diplômés des cinq Écoles Centrale et Supélec ont décidé d'apporter leur soutien aux élèves et aux écoles pour la « Rentrée Climat » de l'association La Fresque du climat.

Qu'en ont-ils pensé ?
• La Fresque permet de prendre conscience qu'on a tous un rôle à jouer, et de s'interroger sur ce chacun peut faire, à son niveau, au niveau d'un groupe, d'une association, d'une commune, d'un Etat, de l'ONU. (élève de Lyon)
• C'était vraiment bien de faire la fresque en début d'année. Comme nous nous connaissions peu, c'était l'occasion de croiser d'autres centraliens que nous n'avons pas forcément la possibilité de croiser par la suite. (élève de Lyon)
• 3 de nos collègues ont été formés et vraiment ça nous a donné envie. Nous avons envie de faire la fresque et de nous former aussi. L'énergie dégagée est vraiment palpable. (bibliothécaire ayant participé à l'animation à Lyon)
• Cette fresque est, je l'espère, un des signes que quelque chose se trame à CentraleSupélec... des projets se mettent en place, des réflexion sont menées, des collaborations s'organisent, pour moderniser notre vision de l'ingénierie. J'ai l'impression que les élèves sont demandeurs de remises en question, et que la fresque fut l'occasion pour eux de poursuivre des réflexions sur notre avenir. (organisatrice à Paris)
• J'ai beaucoup aimé la dimension ludique d'une part et systémique d'autre part de la Fresque. Cela permet d'appréhender collectivement, chacun avec son regard, l'interdépendance des enjeux liés au climat et d'en parler ensemble. J'ai aussi beaucoup apprécié l'idée d'avoir des Alumni dans l'équipe d'animation : il y a une dimension de mentorat dans ce pair à pair ; les 1A peuvent se projeter, cela leur donne confiance et ils s'interrogent davantage en voyant l'engagement de ces « anciens » centraliens pas si éloignés d'eux en terme d'âge sur les enjeux auxquels on les expose. (coordinatrice pédagogique à Lyon)

• Globalement, j'ai trouvé cet atelier plutôt positif puisqu'il m'a donné une vision plus concrète de notre impact sur le climat ce qui n'est pas toujours le cas de longues conférences à ce sujet (élèves à CS)
• Même si les solutions existent, il faut que des personnes fassent les premiers pas et que la société soit prête à accepter les changements à venir. Mais il faut aussi de nouveaux ingénieurs, pouvant apporter des innovations technologiques dans certains domaines qui en regorgent, et c'est là je pense le principal rôle que je devrais jouer dans le futur. (élève à CS)

• Je n´avais jamais avant vu un modèle si étendu de la crise du climat qui montre les liens entre les différentes causes et effets. Arranger les cartes nous a encouragés à commencer à parler des causes de la crise et à discuter des conséquences de toutes ces causes. Parler avec les autres m'a appris d'abord à comprendre les autres vues des personnes moins ou plus engagées pour le climat que moi. J´ai remarqué qu´il y a plein d'aspects qu´il faut considérer. Le plan politique, social, économique et surtout écologique. (élève de CS)

La Fresque du Climat
Pour en savoir plus sur la Fresque du Climat ou trouver les ateliers organisés près de chez vous, rendez-vous sur le site de l'association !
À l'approche des Élections Municipales de mars 2020, l'association a lancé l'opération « Municipales & Climat » en proposant aux équipes candidates de se former sur les enjeux climatiques et d'esquisser des solutions concrètes à l'échelle de leur ville.
Plus d'informations sur https://fresqueduclimat.org/municipales-climat/

Le véhicule électrique, une solution d'avenir ? (paru dans le Flash n°60)

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2018-06-11T05:52:00Z

Les propos tenus dans ce Flash ne représentent que l'opinion de leurs auteurs et ne reflètent pas nécessairement l'opinion du groupe Centrale Energies

Le véhicule électrique (VE) se développe mais des voix s'élèvent pour s'interroger sur sa pertinence : quid du recyclage ? Quid des ressources ? Cela ne va-t-il pas nécessiter la construction de nombreuses nouvelles centrales électriques ? En aidant le développement de cette technologie, ne fait-on pas collectivement une grosse bêtise ? Cet article explique le développement actuel, donne les perspectives d'évolution, et fait le point sur les problèmes soulevés.

Un développement rapide

Les pouvoirs publics, partout dans le monde, poussent très fortement le développement du véhicule électrique. Et le phénomène est relativement récent (5 à 10 ans). La puissance publique utilise des aides à l'achat, qui coûtent cher, mais aussi des aides à l'usage, qui coûtent moins cher et qui pourraient bien se développer rapidement (places de parking réservées, voies sur l'autoroute réservées, rues réservées, voire quartiers entiers). Dans le même temps les contraintes sur les véhicules thermiques s'amplifient. Les normes anti-pollution vont continuer à se durcir, ce qui va contribuer à augmenter leur coût. Les véhicules thermiques sont même bannis de certaines métropoles. A Paris par exemple, on le sait, le Diesel n'est pas le bienvenu. Et le gouvernement français a même annoncé la fin des ventes de véhicules thermiques pour 2040, au profit des seuls véhicules électrique et hybride rechargeable. Et ce qui semblait, lors de l'annonce, une lubie écologiste n'a rien d'extraordinaire au niveau mondial. Saviez-vous qu'avant même l'annonce de Nicolas Hulot (début juillet 2017), les Pays-Bas et la Norvège avaient annoncé la même intention pour 2025, l'Inde pour 2030 (en mai 2017) et la Chine hésitait entre 2025 et 2030 ? Et les annonces ont continué : l'Allemagne pour 2030, le Royaume-Uni pour 2040 (annoncé aussi en juillet 2017), l'Irlande pour 2030 (février 2018), la Californie pour 2025 (janvier) etc...

Pourquoi cet engouement récent des pouvoirs publics ? Car en effet le véhicule électrique existe depuis les débuts de l'automobile, et on lui a prédit régulièrement un avènement « pour bientôt », sans que rien ne se passe. La situation a fortement évolué depuis le début des années 2010 pour deux raisons principales. Premier facteur : à cette période, la lutte contre le réchauffement climatique a fait apparaître l'intérêt du véhicule électrique, qui n'émet aucun CO2 lors de son utilisation. Bien sûr, si l'électricité est produite à partir de charbon, on n'a rien gagné, mais au moins le VE offre l'opportunité d'avoir un bilan « production d'électricité + émission en roulant » très faible, pour peu qu'on produise l'électricité avec pas ou peu de CO2. De nombreux états ont donc fait de la promotion du véhicule électrique leur arme principale pour réduire les émissions de CO2 dans les transports. Au niveau européen, une contrainte réglementaire sur les émissions moyennes de CO2 a été mise en place (CAFE pour Clean Air For Europe programme, reprise de l'acronyme US CAFE pour Corporate Average Fuel Economy), avec un seuil à 95g à ne pas dépasser par l'ensemble des constructeurs en 2020, sous peine d'amendes rédhibitoires susceptibles de les faire disparaître (de l'ordre de plusieurs milliards d'€).

Pour beaucoup de constructeurs, le VE, qui est compté pour 0 dans le bilan et permet même d'obtenir un bonus, est la seule solution pour atteindre le seuil.
Deuxième facteur apparu dans le même temps, l'urbanisation du monde a atteint des seuils critiques : plus de 50% de la population est devenue urbaine en 2008, avec aujourd'hui 47 agglomérations de plus de 10 millions d'habitants. Avec des transports thermiques, cette urbanisation engendre immanquablement une pollution devenant irrespirable. On a tous en tête les photos des villes chinoises archi-polluées, mais c'est aussi vrai dans les autres mégalopoles en Amérique du nord ou Amérique latine, en Europe, et à Paris les scandales sur la qualité de l'air se sont enchaînés.

Le résultat de l'implication des pouvoirs publics, nationaux et locaux, c'est un développement rapide des VE en France, en Europe et dans le monde.
Le graphe ci-dessous (figure 1) illustre les immatriculations en Europe. Le marché a été multiplié par 7 entre 2011 et 2017 (150 000 immatriculations).

Figure 1 - Immatriculation de VE en Europe

L'électrique représente encore moins de 1% du marché européen, mais toutes les études prévoient qu'il représentera quelques % en 2020, et autour de 10% en 2025.
Et le phénomène est mondial : en 2017, 120 000 VE se sont vendus aux Etats-Unis, et plus de 450 000 en Chine.

Les 10 prochaines années

Quand ce développement va-t-il s'arrêter ?
Les trois freins actuels au développement du VE sont : le prix, l'autonomie et le manque d'offre. Or ces trois freins sont en train de disparaître.
Le coût des VE fond rapidement et cela va continuer pendant quelques années. Durant des décennies les laboratoires et les équipes de recherche et développement ont travaillé à améliorer les moteurs thermiques, dont les performances se sont fortement améliorées. Depuis quelques années, de plus en plus de ces cerveaux ne travaillent plus sur les moteurs thermiques mais sur l'électrique, en particulier les batteries. A la clé, des prix de batterie qui fondent, alors que dans le même temps les densités énergétiques s'envolent. Résultat : dès maintenant sortent des véhicules avec des capacités batterie double ou triple de celles des véhicules d'il y a simplement 3 ou 4 ans, à iso-prix, offrant des autonomies permettant une vraie polyvalence avec 300 à 500 km. Et cela va continuer dans les prochaines années, comme l'illustre la prévision de coût du kWh de batterie de VAG (figure 2).

Figure 2

Dès aujourd'hui le coût total d'utilisation (TCO en anglais, Total Cost of Ownership, prenant en compte les coûts de l'énergie, l'entretien, l'assurance etc.), très utilisé par les entreprises, est favorable au VE, dans certains cas d'utilisation, par exemple pour les sociétés roulant peu chaque jour, mais tous les jours ou presque. Avec les baisses de prix prévues, le TCO d'un VE sera meilleur qu'un thermique pour la plupart des clients entre 2020 et 2025. Et de nombreuses prévisions montrent que le prix d'achat d'un VE deviendra inférieur à celui d'un thermique entre 2025 et 2030. En effet, pendant que le prix des VE va s'améliorer, le prix des thermiques va continuer de grimper sous l'effet des contraintes anti-pollution.

Concernant l'autonomie, elle va continuer à augmenter afin de rejoindre celle des véhicules thermiques (entre 500 et 1000 km), les progrès sur la densité énergétique des batteries permettant bientôt d'arriver à ce résultat avec des batteries de même masse qu'aujourd'hui. Ainsi Samsung annonce des densités énergétiques supérieures à 300 Wh/kg pour 2020 (entre 150 et 200 en ce moment). Dans le même registre VAG annonce 700 Wh/l en 2020 (environ 400 en ce moment), voir figure 3.

Figure 3 - trajectoire de hausse de la densité volumique en Wh/l, et de l'autonomie à iso-volume de batterie (source VAG)

Concernant l'offre : aujourd'hui un acheteur de Zoé, s'il veut passer à un SUV, ne peut pas rester en électrique, tout simplement parce que l'offre n'existe pas encore. Mais tous les constructeurs vont déployer un grand nombre de VE d'ici 2020 pour franchir les seuils type CAFE, ce qui va démultiplier l'offre électrique dans tous les segments. Et cela va continuer par la suite une fois que la dynamique sera enclenchée.

Les freins actuels des acheteurs vont donc progressivement disparaître, ce qui permettra aux pouvoirs publics de basculer sur les mesures incitatives les moins coûteuses. Surtout que le VE possède cette caractéristique unique qui le différencie d'autres technologies émergentes : les utilisateurs sont extrêmement satisfaits de l'utilisation, indépendamment de ses bienfaits réels ou supposés pour l'environnement. L'essayer c'est l'adopter. Après avoir acquis un VE, on ne veut plus revenir au thermique et c'est à contre-coeur qu'on le fait si on y est contraint. Un VE, c'est zéro bruit de moteur, zéro vibration, zéro odeur, un grand dynamisme au démarrage, et en même temps une conduite beaucoup plus sereine et confortable.
Au final, le développement du VE sur batterie est assuré pour au moins 10 ans.

L'Hydrogène va-t-il prendre la suite à moyen terme ? Personnellement je ne le pense pas, le véhicule à hydrogène n'ayant selon moi pas assez d'arguments.

Un véhicule à hydrogène c'est un VE avec une petite batterie (donc moins chère qu'une grosse) + une pile à combustible + un réservoir d'hydrogène. Si la pile à combustible et le réservoir coûtent plus cher que ce qu'on a gagné sur la batterie, le coût global est immanquablement plus élevé qu'un VE. Avec la baisse du prix des batteries, l'intérêt économique de l'hydrogène s'éloigne. La vraie supériorité de l'hydrogène, c'est la rapidité de recharge. Sur ce point en effet, l'avantage restera indéniable, avec un remplissage en quelques minutes comme l'essence et le Diesel, même si les puissances de charge des VE vont progressivement augmenter afin de limiter les temps de recharge (on est à 50 kW et le marché est en train de passer à 100 kW, quand 150 et même 350 kW commencent à être évoqués). Reste un gros point noir : le réseau de charge en hydrogène. En France, on ne compte qu'une dizaine de sites. Combien cela coûterait-il d'installer un réseau de plusieurs milliers de points de charge, alors que nous sommes déjà en train d'installer à grands frais un réseau dense de recharges électriques ?

La production d'électricité

Avec tous ces véhicules électriques, ne va-t-on pas manquer d'électricité ?
Il faut avoir conscience que ce n'est pas une question de quantité d'énergie, mais d'appels de puissance simultanés.
Faisons le calcul : si l'ensemble du parc français (soit environ 30 millions de véhicules particuliers en 2017) était électrique, sachant que la consommation d'un VE représente environ 2 250 kWh/an (moyenne actuelle de 15 000 km/an x consommation de l'ordre de 150 Wh/km), cela représenterait 67,5 TWh, soit moins de 13% des 530 TWh produits en 2017. Autrement dit on est dans la marge de variation de production de notre système électrique ou de ce que nous fournissons à l'étranger. Mais un VE ne consomme pas l'électricité en continu, il la consomme pour beaucoup pendant les petites périodes de temps où il est branché, à une puissance la plus élevée possible. Le problème surviendrait si toutes les recharges avaient lieu en même temps. Le développement des « smart grid », pour piloter les recharges de tous ces véhicules, tout en garantissant le service rendu à leurs propriétaires (qui veulent partir avec suffisamment d'autonomie le lendemain matin ou après leur déjeuner), ainsi que celui de solutions de stockage d'énergie « tampon » semblent donc absolument nécessaire.

Le bilan CO2

Le véhicule électrique est-il si propre tout pris en compte ? On entend parfois dire qu'en réalité il est pire qu'un véhicule thermique, notamment parce que la fabrication et le recyclage des batteries seraient très énergivores. Pour y voir plus clair, l'ONG ICCT (International Council on Clean Transportation) a publié en février une étude comparant véhicules thermiques et électriques. Il en ressort que tout pris en compte (production des batteries, de l'énergie électrique etc), le véhicule électrique serait dans tous les cas de figure bien moins émetteur en CO2 sur une durée de vie de 150 000 km (voir figure 4).
En Europe le bilan CO2 d'un véhicule électrique est en ordre de grandeur 50% plus faible qu'un véhicule thermique avec le mix énergétique actuel. En Allemagne où l'électricité est très carbonée l'écart est plus faible, seulement 20%, mais néanmoins réel. Et l'écart est gigantesque, environ 70%, en France ou en Norvège, où l'électricité est très peu carbonée.

Figure 4 - émissions de CO2 (en g/km) sur cycle de vie en Europe en 2015 (source ICCT)

En mars, un rapport du parlement européen a con-firmé ces analyses, avec des écarts plus faibles (-20% avec le mix énergétique européen, et jusqu'à -50% pour de l'électricité éolienne, voir figure 5) mais en soulignant que le bilan peut s'améliorer fortement en augmentant le taux de recyclage des batteries.

Figure 5 - Bilan gaz à effet de serre (en équivalent tonne CO2) sur cycle de vie entre un véhicule électrique 24 kWh (à gauche) et un véhicule thermique (à droite) (source Parlement européen)

Les terres rares, les métaux et le recyclage

Concernant les terres rares, ces 17 éléments très utilisés dans l'électronique, il est vrai qu'on en trouve beaucoup dans l'industrie automobile… mais pas forcément dans les VE, contrairement aux idées reçues ! En effet les terres rares sont utilisées dans les pots catalytiques, et pour miniaturiser certains moteurs électriques, par exemple ceux des lève-vitres, rétroviseurs etc. Pour le moteur principal d'un VE, on peut très bien s'en passer, comme le prouvent la Renault Zoé ou les Tesla, dont le moteur ne contient pas de terres rares. De plus les batteries Lithium-ion des VE actuels n'en contiennent pas. Les terres rares sont donc un faux problème pour les VE.

Concernant les métaux, on trouve dans une batterie de technologie actuelle une dizaine de métaux différents. Deux d'entre eux sont souvent évoqués en ce moment, principalement parce que ce sont les plus chers : le Cobalt (6% de la batterie d'un Opel Ampera-e) et le Lithium (2%). Même s'ils ne sont pas rares, comme toutes les ressources sur Terre ils sont en quantité limitée. Par exemple nous aurions entre 20 et 30 ans de réserves de Cobalt avec le développement du marché du véhicule électrique. Il devient ainsi essentiel de développer des technologies de batterie alternatives. A cela s'ajoute le problème de la concentration de ces minerais, souvent issus de pays politiquement instables, et parfois extraits grâce au travail d'enfants, comme le montrait un rapport d'Amnesty International en Novembre 2017 sur l'extraction du Cobalt par des enfants en RDC (République Démocratique du Congo).
Nous devons aussi développer le recyclage. Depuis 2006 les constructeurs automobiles ont l'obligation d'établir une filière de recyclage pour traiter 100% de leurs batteries usagées, avec un taux minimal de recyclage des matières de 50%. En pratique, certains recycleurs comme la SNAM, partenaire du Groupe PSA, parviennent à un taux de recyclage proche de 70% pour les batteries Lithium-ion, mais ce taux peut encore être amélioré. En effet, la récupération de certains métaux est coûteuse et n'est pas mise en pratique pour le moment.

Conclusion
On le voit le développement du véhicule électrique n'est pas parfait. Mais quelle activité humaine n'a aucun impact sur l'environnement ? Il faut d'abord rappeler que l'automobile individuelle n'est qu'une partie du problème : concernant les émissions de CO2 par exemple, les transports ne représentent que 25% du total en Europe, dont seulement 13% pour la voiture particulière, ce qui veut dire que de gros efforts doivent aussi être réalisés sur les poids lourds et autres véhicules utilitaires, le maritime et l'aérien.
Quel que soit le domaine, notre responsabilité est de minimiser l'impact de nos activités sur l'environnement, et pour l'automobile individuelle le véhicule électrique y contribue. Il ne résout pas tout, loin s'en faut. On peut faire mieux, et pour cela nous devons aménager nos manières de nous déplacer. Par exemple, en arrêtant d'aller au travail, tous les jours, seuls dans nos voitures d'1,5 tonne…

Sources

https://donnees.banquemondiale.org/indicateur/SP.URB.TOTL.IN.ZS

https://www.populationdata.net/palmares/villes/

http://www.europarl.europa.eu/RegDa...

http://www.europarl.europa.eu/RegDa... (Page 24)

https://ec.europa.eu/clima/policies/transport/vehicles/cars_en

https://www.volkswagenag.com/presence/investorrelation/publications/presentations/2016/12-december/Final%20Handout%20GS.pdf

https://www.theicct.org/sites/default/files/publications/EV-life-cycle-GHG_ICCT-Briefing_09022018_vF.pdf

https://www.amnesty.org/fr/latest/news/2017/11/industry-giants-fail-to-tackle-child-labour-allegations-in-cobalt-battery-supply-chains/

https://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batteries

https://insideevs.com/samsung-sdi-from-130-whkg-to-250-whkg-by-2019-and-300-whkg-in-%E2%89%882020/

https://www.volkswagenag.com/presence/investorrela-tion/publications/presentations/2018/01_january/2018_01_22_Goldman%20Sachs_Mobility_Conference_Volkswagen_Group.pdf (Page 11)

À propos de l'auteur

Je travaille pour le groupe PSA, au sein de la Business Unit « Low Emission Vehicles ». Je précise cependant que cet article exprime mes opinions personnelles et n'est absolument pas écrit au nom du Groupe PSA

Réchauffement climatique ou pas ? D'origine anthropique ou pas ?

Aurélien Deragne (ECL 98) , Cédric Ringenbach (ECN 96) — 2013-12-01T18:16:00Z

Le GIEC vient de publier son 5ème rapport et celui-ci confirme la réalité du réchauffement climatique, et évalue la probabilité de son origine anthropique à 95% (contre 90 % dans le 4ème rapport).

Comme à l'occasion de tous les précédents rapports, des doutes "climato-sceptiques" se font actuellement entendre dans la presse.

L'un des arguments les plus fréquemment repris est que, contrairement au discours du GIEC :

« c'est une hausse des températures qui engendre une hausse de la concentration en CO2 (le principal des gaz à effet de serre) dans l'atmosphère et non l'inverse. ».

Eh bien, cette affirmation est pour moitié VRAIE et... pour moitié FAUSSE !

Pour moitié VRAIE :

Les mesures réalisées à partir des carottes glaciaires confirment en effet que depuis 800 000 ans une hausse des températures a historiquement engendré une hausse de la concentration en CO2 lors des périodes de déglaciation. De même, lors des périodes de glaciation, c'est la diminution des températures qui a précédé la décroissance du taux de CO2. Le mécanisme est le suivant :

Les cycles de Milankovitch décrivent comment les influences combinées des autres planètes du système solaire modifient le mouvement de la Terre autour du soleil de plusieurs façons : précession des équinoxes, inclinaison variable de l'axe de rotation terrestre par rapport au plan de l'écliptique, excentricité de l'orbite terrestre autour du soleil. Ces variations seraient neutres sur une planète complètement symétrique : ce qui se passe au nord serait compensé par ce qui se passe au sud ou par ce qui se passe 6 mois plus tard.

Mais la Terre n'est pas symétrique : vers le parallèle 60, il y a majoritairement de la terre au nord et de l'océan au sud. Et c'est précisément dans ces latitudes qu'il y a de la neige en hiver et pas en été.

Périodiquement, environ tous les 100 000 ans, l'hémisphère nord est moins exposé au soleil au printemps, au moment où la neige devrait fondre. Durant ces phases, la surface de neige va donc augmenter, augmentant l'albédo (les couleurs claires réfléchissant les rayons solaires), ce qui va réduire la quantité de chaleur solaire reçue et ainsi renforcer le refroidissement.

Le phénomène symétrique, dans l'hémisphère sud, n'a pas de conséquence car il n'y a pas de neige à ces latitudes, et pour cause : on est en plein océan.

A l'inverse, durant les phases des cycles de Milankovitch où l'hémisphère nord reçoit plus de chaleur au printemps, celle-ci fait fondre la neige ce qui réduit l'albédo et amplifie le réchauffement.

C'est ce phénomène qui est le moteur des glaciations et des déglaciations au cours du dernier million d'années.

On observe que les variations de température ont un impact sur la concentration en CO2. Ce mécanisme est bien connu : un océan froid contient plus de CO2 qu'un océan chaud (tout comme une bouteille de champagne dont la pression est de 2 bars de plus si elle est chambrée), et la végétation joue également un rôle. Le temps de réponse est d'environ 800 ans. Ainsi, d'une glaciation à la déglaciation suivante, la teneur en CO2 de l'atmosphère a varié de 180 ppm (parties par million, ou cm3/m3) à 300 ppm, et ceci jusqu'à l'ère préindustrielle (nous étions à 280 ppm au début XIXe siècle).

Il est donc vrai que la température a un impact sur le CO2 et que c'est elle qui a varié en premier lors des glaciations et des déglaciations du dernier million d'années (graphique n°1).

Graphique n°1

Les points représentent en abscisses la concentration en CO2 en ppm et en ordonnées la variation de température en Antarctique en degrés Celsius par rapport à aujourd'hui sur les derniers 650 000 ans. On note la corrélation entre la concentration en CO2 et la température.

En bleu : les périodes de refroidissement, et en rouge les périodes de réchauffement. On observe que les points bleus sont en dessous de la droite de régression linéaire alors que les points rouges sont au-dessus. Ceci illustre le déphasage (la température est en avance de phase).

Nota : en Antarctique, les variations de température ont une amplitude à peu près deux fois plus grande qu'en moyenne sur Terre.

Mais le fait que ce phénomène existe ne veut pas dire que le phénomène inverse n'existe pas !

Pour moitié FAUSSE :

Car le phénomène inverse existe bien. L'effet de serre est connu et a été décrit depuis plus d'un siècle. L'effet de serre engendre immédiatement un forçage radiatif, la hausse des températures n'étant complètement atteinte qu'après une période comprise entre 50 et 100 ans, compte tenu de l'inertie des océans (le forçage radiatif correspond au déséquilibre entre l'énergie reçue du soleil et l'énergie infrarouge réémise vers l'espace, une partie de cette dernière étant renvoyée par les gaz à effet de serre, les GES, vers la terre).

Ce forçage radiatif a été calculé précisément dans le rapport du GIEC. Il serait aujourd'hui supérieur à 2,2 W/m², après avoir été estimé à environ 1,7 W/m² en 2007 (dans le 4ème rapport du GIEC), environ 1,2 W/m² en 1980 et environ 0,5 W/m² en 1950 (graphique n°2).

Graphique n°2

Concrètement, la concentration en CO2 de l'atmosphère a fortement augmenté depuis le début du XXème siècle et notamment depuis 1950 (elle est actuellement de plus de 390 ppm, valeur inégalée depuis plus de 800 000 ans), et continue à croître régulièrement. L'origine est clairement anthropique : on peut calculer que la concentration actuelle correspond aux émissions humaines liées à la production d'énergie depuis 150 ans et à la déforestation, desquelles il convient de déduire l'effet des "puits naturels" (océans, végétation).

Sur le graphique n°1 ci-dessus, on constate claire-ment que le niveau de CO2 observé aujourd'hui (Point à près de 400 ppm) est inédit et surtout amorce une hausse des températures dont la caractéristique est d'être très rapide, comme on le constate sur le graphique 3 ci-après, et ceci sans commune mesure avec l'échelle de temps des glaciations et déglaciations, se chiffrant en dizaine de milliers d'années. L'ordre des causes et des effets est différent aujourd'hui de celui constaté entre les périodes glaciaires et interglaciaires. C'est bien la preuve que ce ne sont pas les cycles de Milankovitch qui sont à l'œuvre et que nous sommes face à un autre phénomène.

D'autres objections font remarquer que la température n'a pas augmenté immédiatement depuis que l'homme émet du CO2. En réalité le réchauffement est notable depuis 1900 (graphique n°3),

graphique n°3

mais une pause est constatée entre 1950 et 1970. Concernant cette pause, l'hypothèse actuelle est que la période des trente glorieuses a été marquée par de fortes émissions de particules occultantes, qui ont réduit le pouvoir de réchauffement solaire (au prix d'une certaine pollution évidemment). De plus il faut savoir que compte tenu des nombreuses causes de variation naturelle du climat, il est préférable de raisonner sur des périodes de 30 ans. Ce dernier point explique aussi pourquoi il faut prendre du recul par rapport à la nouvelle relative pause observée depuis la fin des an-nées 90.

En conclusion , le réchauffement actuel est avéré, et son origine anthropique est quasi-certaine (estimation de 95% de probabilité dans le dernier rapport du GIEC). Ceci dit, compte tenu de l'inertie du système planétaire, le réchauffement provoqué par le CO2 anthropique n'a probablement pas encore atteint son maximum et des questions restent ouvertes : quelle hausse au final, et dans combien de temps, les émissions de CO2 continuant à augmenter ?

Retrouvez également cet article dans le Flash n°37.

La voiture électrique au salon de Paris 2010

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2010-11-01T10:23:00Z

Le salon de Paris 2010 semble être celui du véhicule électrique. D'abord parce que la plupart des prototypes présentés roulent à l'électrique (Citroën Survolt, Seat Ibe, etc...), mais aussi parce que la commercialisation des premiers modèles est imminente (à partir de novembre 2010 pour le trio Peugeot iOn, Citroën C-Zero et Mitsubishi i-Miev). Pour autant, les véhicules électriques sont-ils techniquement et économiquement pertinents et quel avenir peut-on leur prédire ?

Les transports représentent environ 15% de nos émissions de gaz à effet de serre. Pour les réduire significativement, une forte baisse des émissions de CO2 par véhicule est attendue, particulièrement dans un contexte où le parc automobile s'accroît d'environ 50 millions de véhicules chaque année. En Europe, les émissions moyennes des véhicules vendus en 2009 étaient de 154g CO2/km. L'objectif réglementaire (et contraignant pour les constructeurs) est de 130g pour 2015 et de 95g pour 2020, l'Allemagne évoquant ensuite un point à seulement 35g en 2040. Pour arriver à de tels résultats, des technologies en rupture semblent nécessaires, à commencer par le véhicule électrique. Il n'émet aucun CO2 en roulant, mais il faut prendre en compte le CO2 émis pour produire l'électricité qu'il utilise. Avec le mix énergétique de l'électricité française (principalement nucléaire), un véhicule électrique émet l'équivalent de 12g de CO2/km selon Renault. On pourrait même imaginer encore mieux si on parvenait à utiliser de l'électricité éolienne ou photovoltaïque en la stockant directement dans les batteries du véhicule.
On voit donc que le véhicule électrique présente un intérêt certain au niveau collectif. Mais en 2010 il présente encore malheureusement beaucoup d'inconvénients individuels : un prix élevé, une autonomie faible, et un temps de recharge long, inconvénients qui n'ont que très peu été réduits depuis un siècle que la voiture électrique existe.
Avec la technologie actuelle au Li-Ion, qui a pourtant fortement progressé par rapport aux batteries au plomb ou même au Ni-Mh, le coût et le poids des batteries sont les suivants en ordre de grandeur : pour environ 500€/kWh et 100Wh/kg, une batterie de 20kWh (capacité pour 150km d'autonomie) coûte 10.000€ et pèse 200kg. En comparaison, 40 kg de gazole donnent plus de 1000 km d'autonomie...

Prenons l'exemple de la Renault Fluence, qui devrait être la première Renault électrique commercialisée (photo ci-contre). Fluence ZE (95ch) sera commercialisée en 2011 à environ 21.300€ (déduction faite de 5.000€ de bonus écologique en France), soit un prix équivalent au modèle thermique comparable, Fluence dCi 85ch à 20.150€. Mais l'acheteur ne sera pas propriétaire des batteries, celles-ci lui seront louées à partir de 79€ par mois (pour 10.000 km/an, sur 36 mois), soit un montant psychologiquement proche du prix d'un plein de carburant. En ordre de grandeur, le véhicule électrique devient rentable pour l'utilisateur à partir de 20.000 km/an, comme illustré dans le tableau ci-dessous. Sachant que le kilométrage moyen est en France d'environ 12.500 km/an, on arrive donc au paradoxe que le véhicule électrique n'est pertinent que pour les “gros rouleurs”, tandis que son autonomie limitée le réserve aux petits déplacements...

Concernant l'autonomie, on annonce environ 150 km pour la plupart des véhicules présentés. C'est déjà peu, mais les premiers essais réalisés par des journalistes montrent que malheureusement l'autonomie réelle est inférieure de presque 50% ! En utilisant quelques accessoires à l'intérieur du véhicule (climatisation/chauffage, radio, phares, vitres, arrêts/redémarrages...), l'autonomie généralement constatée est d'environ 60 à 100 km.
Alors qu'un arrêt en station service ne dure que quelques minutes, le temps de recharge électrique est généralement de 6 à 8h sur prise domestique : nous devrons donc changer nos habitudes ! Des systèmes d'échange rapide de batterie (QuickDrop de Renault) ou de recharge rapide (15 à 30 minutes) seront proposés (sauf sur Fluence ou Kangoo en 2011), mais PSA et Renault n'ont pas su se mettre d'accord sur le format de prises utilisées. De plus les bornes de recharge publiques sont en nombre encore très limité en France (quelques dizaines, et uniquement dans quelques grandes villes) et assez coûteuses à installer (environ 10.000€ pour une borne de recharge rapide hors coûts de raccordement et jusqu'à 60.000€ avec les coûts de raccordement).
En résumé, le véhicule électrique comporte pour le moment trop d'inconvénients individuels pour croire à son développement massif et aux 20% des ventes qu'il représenterait en 2025 selon le gouvernement français. Mais, puisqu'une rupture technologique semble nécessaire à long terme pour atteindre nos objectifs collectifs de réduction des émissions de CO2, de fortes incitations des pouvoirs publics devront être mises en place et conservées jusqu'à ce que la technologie et son coût s'améliorent significativement.
En parallèle, un avenir plus dégagé se dessine pour un autre type de véhicule présentant moins d'inconvénients : les hybrides “plug-in”, rechargeables et capables de rouler 20 ou 30 km en électrique (mais 80% des trajets que nous réalisons en voiture sont d'une longueur inférieure à 20 km), moins coûteux qu'un véhicule électrique car disposant de moins de batteries et libérant l'utilisateur de toute crainte de la panne sèche. Le tableau ci-dessous compare les caractéristiques et prix de quelques modèles hybrides déjà ou bientôt disponibles, d'un hybride plug-in et de la Fluence ZE.

Pour en savoir plus : Site internet Renault électriques :http://www.renault-ze.com

Site internet de la commission européenne : http://ec.europa.eu/clima/policies/...

Retrouvez également cet article dans le Flash n°20.

L'automobile propre au Salon de Francfort 2009

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2009-11-01T15:49:00Z

Le salon automobile de Francfort (tous les deux ans en alternance avec Paris), s'est tenu cette année du 17 au 27 septembre 2009. Ce salon a fait la part belle aux annonces de véhicules "propres", comme avant lui Genève 2009 et Paris 2008.

Il est pourtant traditionnellement marqué par le gigantisme des stands des constructeurs allemands et par la débauche de grosses cylindrées que ceux-ci mettent en avant. Cette année, on trouvait bien plusieurs nouveautés très haut de gamme (Jaguar XJ, Bentley Mulsanne, Mercedes SL, Porsche Panamera, Rolls Royce Ghost, Aston Martin Rapide...). Mais on trouvait aussi et surtout une quantité étonnante de solutions techniques "vertes", même si certains véhicules propres présentés sont encore loin de la commercialisation :

– faibles émissions de CO2

Il s'agit de véhicule thermiques optimisés pour réduire leur consommation de carburant et surtout leurs émissions de CO2 homologuées (-10 à -20g environ). Certains disposent de solutions « micro-hybrides » comme le dispositif stop&start qui coupe le moteur à l'arrêt, d'améliorations aérodynamiques, de pneus à basse résistance au roulement...
Exemples : BMW EfficientDynamics (320d 109g pour 163ch), FORD Econetic (Fiesta 98g, Focus 99g), OPEL EcoFlex (Corsa 98g), Peugeot 207 99g, SEAT Ecomotive (Ibiza 98g), VW BlueMotion (Polo 87g et Golf 99g)...,

– hybrides

Ces véhicules embarquent un moteur électrique et des batteries en plus du moteur thermique, ce qui leur permet d'être encore plus économes que les véhicules ci-dessus (-20g environ à puissance équivalente), et de parcourir quelques kilomètres en mode électrique.
Exemples : Peugeot Hybrid4 : version définitive de la 3008 qui sera lancée en 2011 (99g pour 200ch, après le concept Prologue de Paris) et concept RCZ, Kia Cee'd Hybrid 96g, Mercredes Classe S Hybrid, Toyota Auris HSD, Toyota Prius "plug-in", rechargeable sur une prise de courant afin de rouler plus longtemps en électrique (60g au lieu de 89g pour une Prius normale).

– électriques

Les véhicules électriques n'émettent pas de CO2 sur leur lieu d'utilisation. Ils souffrent encore d'une autonomie limitée (généralement entre 100 et 200kms) pouvant encore être amputée en utilisation courante avec clim/chauffage, radio... Leur temps de recharge est long (environ 6 heures sur une prise domestique, ou environ 30 minutes sur une borne de recharge rapide).
Exemples : Hyundai i10 EV, Peugeot ION lancée fin 2010, Renault Twizy, Zoé, Fluence et Kangoo lancées à partir de 2011, Toyota IQ, OPEL Ampera (avec range extender thermique).

L'accent étant mis sur les motorisations propres, les nouveaux concepts de véhicules se faisaient rares, à l'exception notable du prototype "BB1" de Peugeot, véhicule électrique capable de transporter 4 personnes dans une longueur de seulement 2,50m (la longueur de la 1ère génération de Smart), grâce aux technologies maîtrisées par la branche "motocycles" du groupe.

En résumé, la tendance à moyen terme vers des véhicules hybrides et électrique se confirme. Certains constructeurs optent clairement pour l'électrique (Renault), d'autres misent plutôt sur l'hybride sans pour autant renier l'électrique (Peugeot, Toyota).

C'est dans ce contexte que le gouvernement français a présenté, le 1er octobre, son plan national pour le développement des véhicules électriques et hybrides rechargeables.

Au programme, notamment : l'achat par l'état et ses représentants (notamment La Poste) de 100.000 véhicules électriques d'ici 2015, la confirmation du super-bonus de 5000€ jusqu'en 2012 pour l'achat d'un véhicule émettant moins de 60g de CO2/km, la normalisation au niveau européen des prises de recharge et leur intégration obligatoire dans les nouveaux immeubles avec parking à partir de 2012, la création obligatoire de prises dans les immeubles de bureaux d'ici 2015, un soutien aux communes pour déployer les infrastructures de recharge publique (avec notamment la création d'une filiale à 100% d'ERDF et l'appel éventuel aux fonds du grand emprunt), une réflexion sur la production d'énergie non fossile pour les véhicules dé carbonés et la réutilisation des batteries en fin de vie.

En écho, début novembre, Renault a annoncé qu'il produirait la Zoé, son futur véhicule électrique à 4 places, dans son usine de Flins dans les Yvelines à partir de 2012, ce site étant en outre chargé de la production et du recyclage des batteries. Il a également annoncé la fabrication de la Twizy, petit véhicule électrique bi-place, dans son usine espagnole de Valladolid à partir de 2011, et de la Fluence, berline tricorps dérivée de la Mégane, en Israël puis en Turquie.

Pour que se réalise la prévision du gouvernement (le véhicule électrique représenterait 20% des ventes à l'horizon 2025 en France), plusieurs obstacles devront être franchis.

D'abord les offres devront être techniquement abouties (et offrir notamment une autonomie suffisante). De plus elles devront être financièrement compétitives, ce qui sera obtenu au départ grâce aux aides publiques à l'achat, qui pourront diminuer ensuite au fur et à mesure de la baisse du coût de batteries. Ensuite les infrastructures de charge devront être en place, ce qui pourra s'avérer coûteux. Enfin et surtout un déclic devra avoir lieu dans l'esprit des consommateurs.

En effet, le véhicule électrique existe depuis plus de 100 ans et on lui prédit régulièrement un avenir florissant... qui ne vient jamais.

"Cette fois-ci, c'est la bonne" se dit-on, et effectivement la probable hausse du coût des carburants fossiles, ainsi que les contraintes en terme de pollution urbaine et sur les émissions de CO2 (qui vont pousser certaines villes à interdire l'accès à leur centre aux véhicules thermiques), pourraient bien permettre -enfin- au véhicule électrique de connaître son heure de gloire.

Mais dans ce contexte, la meilleure chance de réussite n'appartiendrait-elle pas aux hybrides ou hybrides rechargeables, qui n'ont pas de problème d'autonomie et éliminent tout risque de "panne sèche" électrique ?

Reste un gros avantage aux véhicules à recharge électrique (tout électrique ou hybride "plug-in" rechargeable) : la possibilité, très peu évoquée pour l'instant (sauf par le projet Better Place en Israël), d'obtenir de l'électricité stockée en batterie en exploitant les énergies renouvelables. En effet, on sait que celles-ci sont problématiques dans le cadre d'une utilisation en réseau car elles sont intermittentes. Hors cette caractéristique est tout à fait compatible de l'usage automobile, pour lequel on a précisément besoin d'utiliser la "fée électricité" en dehors du réseau...

Retrouver cet article dans le Flash n°14

Le véhicule électrique : l'avenir de l'automobile ?

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2009-03-01T15:35:00Z

L'automobile mondiale est entrée dans une crise grave, et ce partout dans le monde. En Europe, on imagine par exemple pour 2009 des ventes proches de celles de 1993, précédente année "noire". Et la sortie de crise est espérée - au mieux - pour fin 2009, voire 2010. L'heure est donc aux économies chez tous les constructeurs, tous limitant au maximum leurs dépenses pour faire face aux baisses des ventes.

Cette tendance est notamment sensible au salon automobile de Genève, qui a ouvert ses portes début mars, où les annonces tonitruantes sur de nouveaux concepts de véhicules écologiques sont moins nombreuses qu'au salon de Paris. Même si les constructeurs essaient sans doute de préserver les dépenses de développement de ces sujets d'avenir, les ressources financières sont rares en ce moment et cela se ressent. Ainsi, à Genève, les projets portés par de "petites" structures se font relativement discrets, alors qu'ils étaient plus en vue dans les salons précédents. Il en va ainsi pour le véhicule électrique B0 de Bolloré-Pininfarina, de la marque norvégienne THINK ou des véhicules à air comprimé de MDI/Guy Nègre.

Dans le même temps, des réalisations concrètes commencent (ou sont sur le point de commencer) leur commercialisation chez les grands constructeurs ayant les moyens de faire aboutir leurs projets même en ces temps de crise.

Toyota présente ainsi la nouvelle génération de sa Prius, celle-ci abaissant ses émissions de CO2 à 89 g/km grâce à sa technologie hybride essence+électrique (l'actuelle Prius est proposée à partir de 26 000€). Une version à recharger sur une prise électrique domestique (« plug-in ») est prévue pour 2010.

Honda présente la nouvelle Insight comme étant la voiture hybride la moins chère du marché (à partir de 20 000 €). Concurrent directe de la Prius et hybride essence+électrique comme elle, elle émet 101 g CO2 /km.

Le groupe GM, annoncé proche de la faillite aux USA, présente son projet AMPERA par l'intermédiaire de sa filiale allemande OPEL. Il s'agit d'un véhicule électrique à "extension d'autonomie".

Opel Ampera

Cette voiture électrique annoncée pour 2011 (également proposée par la marque CHEVROLET sous le nom de VOLT dès fin 2010) dispose de batteries lui octroyant une autonomie de 60 km en mode tout électrique et peut se recharger sur une prise de courant domestique. Elle dispose également d'un petit moteur essence, peu coûteux et optimisé pour cet usage, pour recharger les batteries quand elles sont vides et ainsi accroître l'autonomie du véhicule d'environ 500 km.

En Chine, BYD (acronyme de Build Your Dreams), numéro 2 mondial des piles rechargeables et qui s'est lancé il y a quelques années seulement dans la fabrication de véhicules, a présenté en janvier, au salon de Detroit, son véhicule électrique E6 doté d'une nouvelle génération de batteries (lithium-ion fer phosphate) lui autorisant une autonomie annoncée proche de 400 km. La marque commence aussi la commercialisation en Chine des F3DM et F6DM (DM pour Dual Mode), véhicules hybrides ayant une autonomie en tout électrique annoncée d'environ 100 kms.

Les constructeurs français ne sont pas en reste.

– Peugeot a annoncé dès l'ouverture du salon la signature d'un partenariat avec Mitsubishi et proposera dès fin 2010 un petit véhicule tout électrique, avec une autonomie d'environ 50 km, basé sur le véhicule I-MiEV du japonais.

Mitsubishi I-MieV

– Le groupe PSA travaille aussi activement à la mise au point de la technologie hybride diesel+électrique et sortira ses premiers modèles (notamment le 3008 hybrid4) fin 2010.

– De son côté Renault mise tout sur l'électrique et a annoncé 3 véhicules d'ici 2011 : une Mégane tricorps en partenariat avec Better Place (entreprise visant à l'installation d'un réseau de recharge pour les véhicules électriques, pour l'instant en Israël), un Kangoo et un nouveau véhicule spécifique uniquement électrique. Les objectifs affichés sont de proposer des véhicules à un prix équivalent à un véhicule diesel, utilisant des batteries louées entre 100 et 150 € par mois, et de vendre plus de 100000 véhicules par an à partir de 2012. Des annonces sont prévues pour 2009, concernant des accords avec, outre Israël, le Danemark et le Portugal.

Concept Kangoo électrique

– D'autres marques veulent montrer qu'elles n'oublient pas ces technologies mais ne peuvent évoquer pour le moment qu'une fabrication en nombre limité ou des programmes de test de quelques dizaines de véhicules (Smart, MINI).

Du côté de la puissance publique, plusieurs initiatives sont à l'œuvre pour sortir de la crise et accélérer la mutation des industries vers des véhicules moins polluants.

En France, l'État a lancé une prime à la casse de 1000 € pour les véhicules âgés de plus de 10 ans en cas d'achat d'un véhicule neuf émettant moins de 160g CO2 /km, sur un modèle proche des « Balladurettes » et « Juppettes » entre 1993 et 1995. Ce dispositif s'ajoute au bonus écologique en vigueur depuis 2008. Tous les autres pays européens prennent actuellement le même genre d'initiatives (prime de 2500 € en Allemagne par exemple). Ces mesures sont efficaces à court terme mais entraînent souvent une nouvelle crise quand elles cessent !

Les États (notamment français, allemand et bien sûr américain) aident aussi directement leurs constructeurs nationaux. Ainsi en France 6,5 milliards d'Euro vont être prêtés aux constructeurs pour leur permettre de mener à bien leurs développements en cours malgré la baisse de leurs ventes. Il s'agit d'une des mesures issues des « États Généraux de l'automobile » lancés fin 2008.
De plus l'État français, avec plusieurs grandes entreprises françaises (La Poste, EDF, France Telecom, Vinci, GDF-Suez, Veolia), va lancer un appel d'offres pour l'achat de 100 000 véhicules électriques sur les 5 ans qui viennent. Un cahier des charges commun doit être diffusé en juin. Le but annoncé est de créer une filière française de véhicules électriques.

En conclusion, le véhicule électrique est considéré aujourd'hui comme une bonne solution pour répondre au double défi de la raréfaction des ressources fossiles (comme le pétrole) et du réchauffement climatique. Son développement est désormais possible grâce aux progrès réalisés au niveau des batteries pour abaisser leur coût et accroître leur capacité. Cependant, sa réussite nécessite une adaptation des infrastructures de recharge (parkings, stations service). Son intérêt environnemental est de n'émettre aucun polluant ni gaz à effet de serre, mais ce dernier point n'est valable que si l'électricité qu'il utilise est produite sans émettre de tels gaz ; si l'électricité est produite au charbon, les émissions de CO2 sont simplement déplacées de la voiture à la centrale ! Notons à ce propos qu'un de ses atouts est sa possible complémentarité avec les énergies renouvelables (électricité éolienne ou solaire).
Enfin l'impact environnemental de l'automobile recouvre également d'autres aspects qui peuvent être nuisibles à notre environnement et qui doivent être améliorés (dépense énergétique pour l'acheminement des pièces et la fabrication du véhicule, consommation de ressources comme les métaux et les plastiques, construction de réseaux de transport au détriment de l'écosystème...), et sur ces points le véhicule électrique ne change rien... voire crée de nouveaux problèmes (recyclage des batteries…).

Vous pouvez retrouver cet article dans le Flash n°10

Le Grenelle et l'automobile

Aurélien Deragne (ECL 98) — 2008-11-20T17:21:00Z

Le Grenelle de l‘Environnement, qui s'est achevé il y a un peu plus d'un an, vient d'être traduit en texte de loi par le Parlement. Revenons sur les mesures concrètes qu'il introduit concernant les transports, ainsi que sur le Mondial de l'automobile d'octobre dernier.

La première matérialisation du Grenelle n'a pas attendu le texte de loi, il s'agit de "l'éco-pastille" autrement appelée "bonus-malus" mise en place dès fin 2007 : selon leurs émissions de CO2, les véhicules neufs bénéficient d'une aide à l'achat allant jusqu'à 5000 € pour les véhicules les moins émetteurs de CO2, ou au contraire sont taxés jusqu'à 2600 € pour les véhicules les plus émetteurs. Cette mesure a eu un effet particulièrement important sur le marché automobile français : les ventes de petites voitures ont connu un véritable boom, tandis que celles des grosses voitures se sont effondrées. De plus, cette mesure a créé une vive effervescence dans le marché automobile qui a bien protégé la France (+3% à fin septembre par rapport à 2007) des baisses observées depuis le début de l'année, par exemple en Grande-Bretagne (-8%) ou en Espagne (-22%).

Le texte "Grenelle 1" finalement adopté par l'Assemblée nationale n'avance pas de nouvelles propositions susceptibles de modifier à court terme nos habitudes : il abandonne certaines idées, comme la réduction des vitesses autorisées, l'instauration de péages urbains ou encore la taxation des compagnies aériennes en concurrence avec des lignes SNCF, mais il fixe d'ambitieux objectifs en terme de réduction des émissions de CO2 et en terme de construction de lignes ferroviaires à grande vitesse... à l'horizon 2020.

Au-delà du Grenelle, un projet de règlementation important est européen : il vise à ramener les normes d'émission à 130g CO2/km en 2012, en moyenne sur tout le marché, l'objectif étant décliné sur tous les constructeurs (contre 160g aujourd'hui).

Dans le domaine de la protection de l'environnement, et dans un contexte où le prix des énergies va croissant, les constructeurs automobiles font assaut de bonnes idées pour faire avancer les choses, et c'est ce qu'ils ont cherché à démontrer lors du Mondial de l'Automobile de Paris qui a fermé ses portes le 19 octobre.

Ainsi chaque marque ou presque montrait sur son stand un ou plusieurs véhicules "propres", et l'on peut les classer selon leur calendrier de lancement probable (ou du moins possible) :
– véhicules à moteur thermique, optimisés pour réduire les émissions de CO2 et ainsi passer des seuils psychologiques ou de taxation. Exemples : Ford Fiesta 99g, VW Golf 99g, Seat Ibiza 99g... Ces véhicules sont déjà commercialisés ou en passe de l'être.
– véhicules équipés de moteurs thermiques auquel on ajoute un petit moteur électrique, de manière à stopper le moteur à l'arrêt au feu rouge : systèmes "Stop & Start" de Peugeot et Citroën par exemple, déjà proposés et en cours de déploiement pour atteindre 1 million de véhicules équipés en 2011.
– véhicules hybrides essence-électrique (par exemple la Toyota Prius déjà en vente) ou diesel-électrique (commercialisation en 2011 pour PSA Peugeot Citroën). Dans ce cas la propulsion peut être assurée par le moteur électrique seul, réduisant alors à 0 les émissions de CO2 pendant quelques kilomètres (selon la taille des batteries). Le moteur thermique reste utilisé la plupart du temps, mais le bilan global est positif, surtout en ville.

Les catégories suivantes peuvent toutes être assimilées à des véhicules électriques, les différences se faisant sur la manière de fournir de l'électricité au moteur :
– véhicules hybrides plug-in (exemple Toyota Prius 3 en 2009) : dans ce cas les batteries sont de taille plus conséquente et permettent d'envisager de rouler en mode électriques de manière quasi-permanente. Une prise permet de brancher la voiture sur le réseau électrique pour recharger les batteries.
– véhicules électriques avec prolongateur d'autonomie (range extender) comme la Chevrolet VOLT prévue en 2010 : en plus du plug-in, le véhicule dispose d'un moteur thermique de petite cylindrée qui fonctionne uniquement pour recharger les batteries, sans possibilité de propulser directement la voiture. Ce moteur thermique est alors optimisé pour cette fonction et est moins cher à fabriquer.
– véhicules électriques avec pile à combustible : dans ce cas l'énergie électrique est fournie par une pile à combustible, procédé qui transforme de l'hydrogène en électricité en ne dégageant que de l'eau et de l'électricité. Les problèmes sont multiples : soit stocker de l'hydrogène, ce qui impose un réservoir très lourd pour stocker suffisamment d'hydrogène à très haute pression, soit obtenir l'hydrogène à bord par crackage d'alcool ou d'hydrocarbure, ce qui réduit l'intérêt écologique du système tout en empilant les systèmes techniques ce qui diminue aussi l'intérêt économique.
– véhicules électriques avec plug-in sans moteur thermique. Cette fois c'est le grand saut, il n'y a plus aucun moteur thermique. Le projet "Better Place" de l'alliance Renault-Nissan, qui doit démarrer bientôt en Israël, prévoit des batteries amovibles pouvant être échangées dans des stations remplaçant petit à petit nos stations-service actuelles. Un aspect intéressant du projet concerne l'utilisation des énergies renouvelables pour remplir les batteries : le défaut des énergies renouvelables est généralement qu'elles sont intermittentes ce qui nuit à leur utilisation dans le réseau électrique domestique. Or l'automobile est précisément un secteur où il faut utiliser une énergie stockée sous une forme transportable : énergies solaire et éoliennes deviennent alors tout naturellement les compléments énergétiques des voitures électriques. Autres exemples (mais sans batterie échangeable) : la BO de Bolloré-Pininfarina équipée de panneaux solaires sur son toit pour alimenter les équipements (descendante de la Blue-Car présentée il y a quelques mois), disponible en pré-commande dès l'an prochain, ou la marque chinoise BYD, qui doit commercialiser dès 2009 son propre véhicule électrique.

On voit que tous ces concepts tendent vers le véhicule électrique, une technologie pourtant récemment visitée par les constructeurs (106 et Saxo électriques des années 1995), mais en y ajoutant ce qui manquait à l'époque : une autonomie et des prix réalistes. D'autres concepts existent également, mais peinent à faire leurs preuves, notamment la voiture à air comprimé de MDI (Guy Nègre).

Lors de sa visite au salon, Nicolas Sarkozy s'est montré très intéressé par les véhicules électriques. Il a annoncé un plan de 400 millions d'euros sur quatre ans, destiné à favoriser la recherche et le développement des "véhicules propres" (électriques ou hybrides), ce montant étant déjà disponible sur les sommes prévues par le Grenelle de l'environnement, dans les pôles de compétitivité et sur le fonds démonstrateur de l'ADEME. Pour faire face à la crise actuelle, il a également annoncé qu'il demanderait à la Commission européenne d'assouplir le régime des aides d'Etat pour permettre aux pays membres de l'UE de soutenir les politiques en faveur de l'environnement et les constructeurs automobiles.

Les incitations publiques peuvent être décisives, car ce qui freine le déploiement de nouvelles technologies plus propres dans l'automobile, outre la maturité technologique elle-même (par exemple performances des batteries), c'est leur coût, l'automobile étant un secteur très sensible au prix : un constructeur répercutant intégralement sur le client le surcoût d'une de ces nouvelles technologies (ordre de grandeur : entre 5 et 10 k€ par exemple) prend le risque de voir son véhicule boudé par la clientèle, qui lui préférera un véhicule certes un petit peu moins propre mais plus accessible financièrement. Sans intervention des pouvoirs publics, la transition ne peut qu'être lente, les technologies se démocratisant et se rentabilisant progressivement. L'exemple de la Prius est à ce sujet très intéressant : constatant que le véhicule serait hors de prix et donc invendable s'il était proposé à un prix calculé de manière habituelle (c'est-à-dire en ajoutant une marge au prix de revient), les têtes pensantes de Toyota ont décidé de financer cette voiture sur le budget "Marketing et Publicité" sans attendre d'elle la même rentabilité que les autres voitures. Et, de fait, la Prius a parfaitement rempli son rôle de publicité ambulante, enrichissant de manière décisive l'image de marque écologique de Toyota. Aujourd'hui la Prius 2 et la future Prius 3 sont à l'équilibre financier, voire même permettent peut-être au constructeur de gagner de l'argent.-En tout cas, il faut surtout ne pas croire à un éventuel "complot" des constructeurs, qui seraient associés aux pétroliers pour freiner l'émergence de nouvelles technologies. Les constructeurs sont en forte concurrence, et il est certain que le premier sachant proposer une solution réduisant la consommation énergétique du véhicule à un prix acceptable pour le client le fait sans aucune retenue.

Pour finir, je pense qu'il faut se poser des questions plus globales : ces optimisations techniques constituent-elles une réponse appropriée au défi environnemental auquel elles prétendent répondre ? Si le véhicule électrique permet d'annuler les émissions sur son lieu d'utilisation, comment est produite l'électricité qu'il utilise ? Et au-delà de l'énergie nécessaire à son utilisation, une automobile consomme beaucoup de matières premières et d'énergie pour sa fabrication, son recyclage, la création de parkings et de routes, etc.

Par ailleurs, on sait que l'automobile, la flexibilité d'usage qu'elle offre et la vitesse de déplacement qu'elle permet, contribuent à remodeler les espaces dans lesquels nous vivons et l'armature territoriale des services et équipements auxquels nous devons avoir accès. Ces restructurations sont des tendances de fond qui augmentent la portée des trajets quotidiens et annihilent, en augmentant le nombre de kilomètres à parcourir et le nombre de véhicules en circulation dans la société, les efforts technologiques visant à réduire les émissions par véhicule.

Retrouvez également cet article dans le Flash n°8