Energie finale, CO2 et matériaux : le match voiture électrique contre voiture thermique décrypté

Moins d’énergie finale, moins de matières premières, moins d’émissions de CO₂. Ce serait un sans-faute pour les véhicules électriques, d’après les calculs de l’ONG européenne Transport & Environnement, qui compare l’empreinte environnementale des voitures à batteries avec celle des véhicules à combustion (essence et diesel).

« Beaucoup d’affirmations fallacieuses circulent au sujet des voitures électriques, nous voulions rétablir les faits », souligne Lucien Mathieu, analyste mobilité et auteur principal du rapport « Du pétrole sale aux batteries propres » publié au mois de mars 2021. « Transport & Environnement mène des études intéressantes et fouillées, dans une approche souvent optimiste. Ils ont ainsi tendance à considérer la borne inférieure de l’impact climatique des véhicules électriques par rapport au reste de la littérature sur le sujet », précise Aurélien Bigo, chercheur sur la transition énergétique dans les transports.

Meilleure efficacité en termes d'énergie finale

L'ONG démontre notamment que le véhicule électrique est plus efficace qu’un véhicule à combustion du point de vue de la consommation d’énergie finale, c’est-à-dire une fois avoir pris en compte les pertes liées à la production, au transport et à la transformation de l’énergie primaire.

Sur l’ensemble du cycle de vie, une voiture à batterie alimentée par des énergies renouvelables demande 0,37 kWh/km d'énergie finale alors qu’une essence dépense 0,87 kWh/km, soit une économie de 58 % pour le véhicule électrique (54 % si on le compare à un diesel). « Pour établir cette analyse de cycle de vie, nous avons même pris en compte l’énergie nécessaire pour produire les panneaux solaires et les éoliennes qui serviraient à alimenter la batterie en énergie électrique », pointe M. Mathieu.

D’après le rapport de Transport & Environnement, la production de l’électricité utilisée pour recharger le véhicule à batterie est le poste le plus énergivore, consommant 60 % de l’énergie totale requise sur l’ensemble du cycle de vie. Plus en amont dans la chaîne, la production des panneaux solaires et des éoliennes compte pour 7 % de l’énergie totale finale.

La production de la batterie compte pour 23% de l'énergie consommée

Côté thermique, l’extraction, le raffinage, la production et le transport de l’essence ou du diesel englobent 18 % de l’énergie totale consommée. Sans surprise, plus des trois quarts de l’énergie finale totale consommée par un véhicule basé sur un système à combustion servent à faire avancer le véhicule, c’est-à-dire en brûlant 17 000 litres de pétrole ou 13 500 litres de diesel sur 225 000 kilomètres.

« Contrairement aux moteurs électriques, les moteurs à combustion sont très inefficaces et concentrent une grande partie des déperditions énergétiques, pointe Aurélien Bigo. Mais en raisonnant en énergie primaire (pétrole, gaz, soleil, vent, etc.), une analyse de 2013 de l'ADEME montrait que les véhicules thermiques et électriques étaient équivalents », nuance-t-il.

Autre différence majeure entre les deux véhicules, la production du véhicule est le deuxième poste le plus énergivore de l'électrique (34 %), essentiellement lié à la production de la batterie (23%), tandis qu’elle compte pour seulement 5 % de l’énergie totale nécessaire dans le cas du thermique.

30 kg de matières premières non recyclables

Si la production du véhicule représente l’un des postes énergétiques les plus importants dans le cycle de vie du véhicule électrique, l’équipe de Transport & Environnement a souhaité démontrer que, en valeur absolue, elle nécessitait une quantité de matières premières bien moindre qu’un véhicule thermique.

« Une nouvelle loi de régulation sur les batteries a été proposée par la Commission européenne l’an dernier et arrive en discussion entre le Conseil et le Parlement. Notre rapport démontre la nécessité de fixer des objectifs ambitieux en termes de recyclage des matériaux clefs des batteries que sont le lithium, le cobalt et le nickel », dévoile Lucien Mathieu.

D’après leur étude, une batterie de voiture électrique est aujourd’hui composée d’environ 160 kg de métaux, dont une grande partie de graphite (52 kg), d’aluminium (35 kg) et de nickel (29 kg). Une batterie moyenne contient également 8 kg de cobalt et 6 kg de lithium. Or, en prenant en considération les ambitions européennes en matière de recyclage des batteries, seuls 30 kg de matières premières seraient perdus à l’issue de la vie du véhicule, parmi lesquels 1,8 kg de lithium, 0,4 kg de cobalt et 1,4 kg de nickel. « En l’état, la loi européenne propose un recyclage de 95 % du cobalt et du nickel et de 70 % du lithium », précise M. Mathieu.

L'ONG met ces 30 kg de matières premières, après recyclage, en perspective avec les 17 000 litres de pétrole (13 500 litres de diesel) qu'un véhicule à combustion brûle en moyenne sur l'ensemble de son cycle de vie. « Des kilos de lithium face à des litres de pétrole... on ne parle évidemment pas de la même chose, reconnaît l'auteur principal. C’est une comparaison à titre d'illustration. D’un côté nous avons des batteries dont on peut récupérer la majorité des matériaux, et de l'autre nous avons des litres de pétrole, qui sont brûlés (donc perdus) et émettent du CO2. »

Moins d’émissions de CO₂ pour l'électrique en Europe

L’argument principal qui plaide en faveur des véhicules électriques, d'un point de vue environnemental, est bien celui du rejet du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, dont la quantité est moins importante que celle des véhicules basés sur un système à combustion.

Dans une précédente analyse publiée en avril 2020, l’ONG Transport & Environnement a démontré que, en Europe, les électriques rejettent en moyenne trois fois moins de CO2 qu’une voiture thermique équivalente. Pour aboutir à ce résultat, la fédération européenne pris en considération l’empreinte carbone de la production de l’électricité, de la combustion du carburant, ainsi que de l’extraction des ressources nécessaires pour fabriquer une batterie et construire une centrale électrique.

« En considérant le pire scénario, où la batterie est produite en Chine et utilisée en Pologne [où le mix énergétique est fortement carboné NDLR], une voiture électrique émet toujours 22 % de CO2 en moins qu’un diesel et 28 % de moins qu’une essence », souligne Lucien Mathieu. L'avenir du transport automobile passe par son électrification pour Transport & Environnement, qui compte bien le démontrer aux instances européennes, rapports à l'appui.

Sélectionné pour vous

Lhyfe accélère le développement de l’hydrogène renouvelable dans le nord de l’Europe

Le projet européen Maxima se lance dans la conception d'un moteur synchrone à flux axial prêt à la production de masse

Décarbonation : « Il faut tenir compte des contraintes de l’existant », prévient Thierry Valot, directeur innovation et digital de Fives