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RÉSUMÉ
Avec plus de 9 millions de voitures électriques vendues dans le monde entier en 2023, le véhicule électrique est devenu un moyen de transport individuel important. Environ 14 500 voitures à hydrogène ont été vendues à la même époque marquant un intérêt naissant dans ce domaine. Cet article présente quelques aspects énergétiques liés à ce type de mobilité. De l’électricité est nécessaire pour charger les batteries qui sont le cœur du véhicule électrique. Elle devrait aussi être utilisée pour produire de l’hydrogène par électrolyse qui alimentera la pile à combustible de la voiture à hydrogène. L’objectif de ces véhicules est de réduire l’impact de la mobilité sur l’environnement. Quelques aspects économiques seront aussi brièvement abordés.
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Christian NGÔ : Edmonium
INTRODUCTION
Pour réduire la consommation de pétrole et diminuer les émissions de CO2, beaucoup de pays songent à introduire des véhicules utilisant l’électricité comme source d’énergie, ce qui implique de décarboner l’électricité, en ayant recours aux énergies renouvelables ou au nucléaire. En Europe, par exemple, il sera interdit de commercialiser des véhicules neufs utilisant un moteur à combustion interne à partir de 2035. L’hydrogène est envisagé comme carburant alternatif car, n’émettant pas de CO2 en fonctionnement, il n’est pas concerné par cette interdiction.
Cette décision européenne, de nature politique, a été prise sans mesurer les conséquences qu’elle va entraîner aux niveaux énergétique, économique et sociétal. Le domaine de l’automobile, où l’industrie européenne est aujourd’hui en avance sur le reste du monde pour ce qui est des véhicules thermiques, risque d’être affaiblie ou en partie démantelée au profit principalement des véhicules chinois. Or, on estime qu’il y a, en Europe, 2,6 millions d’emplois directs dans l’industrie automobile et 12,7 millions d’emplois indirects. Au total, cela concerne de 14 à 15 millions d’emplois soit 7 % du nombre d’emplois européens.
Il est important de noter que si le pétrole est une source d’énergie, l’électricité et l’hydrogène ne sont que des vecteurs énergétiques : il faut de l’énergie pour les produire. Pour l’hydrogène, on sait qu’il existe des sources naturelles mais leur production, si elle est développée à un niveau industriel un jour, ne suffira sans doute pas pour satisfaire la demande des transports.
Dans cet article, nous allons principalement nous intéresser aux aspects énergétiques de la voiture électrique et de la voiture à hydrogène. Nous évaluerons quelques ordres de grandeur des capacités requises dans ce domaine. Le lecteur pourra affiner celles-ci pour ses besoins particuliers.
Nous aborderons aussi quelques aspects économiques mais en nous focalisant plutôt sur les coûts et non sur les prix. En effet, ces derniers peuvent être très différents des coûts en raison de taxes diverses imposées par les États. Par exemple, en France, les taxes sur l’essence et le gazole représentent approximativement 60 % du prix que paye le consommateur. Ces taxes sont de nature variable et dépendent de la politique du moment. Le coût quant à lui dépend du prix du pétrole brut qui varie selon l’offre et la demande, des coûts de production et de transport, du coût du raffinage et des opérations nécessaires à la production du carburant ainsi que la marge réalisée par les différents acteurs de l’achat du pétrole à sa distribution. À ce coût se rajoute des taxes qui conduisent au prix que paye l’utilisateur. Pour l’électricité on a aussi une différence entre le coût et le prix et celle-ci peut varier au cours du temps selon les politiques adoptées.
Si la part de succès ou d’échecs concernant les véhicules électriques dépend des avancées technologiques, elle est aussi liée à d’autres aspects dont certains psychologiques et sociétaux. Parmi les points qui freinent une adoption rapide de ces véhicules, on trouve le problème du ravitaillement en énergie, le prix d’achat et d’utilisation, etc.
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2. L’électricité et son stockage
2.1 L’électricité
L’électricité est de plus en plus utilisée dans le monde moderne. Un de ses avantages est qu’elle peut être produite à partir d’un grand nombre de sources d’énergie primaire. La figure 1 montre la répartition de chacun des moyens de production utilisés pour générer de l’électricité en 2020.
La plus grande partie de la production est faite à partir du charbon qui est fortement émetteur de CO2. En 2020, 28 520 TWh d’électricité ont été produits au niveau mondial mais seulement 38,5 % l’étaient sans émission de CO2 lors de la production.
En France, la majeure partie de l’électricité (92,5 %) est produite sans émission de CO2 lors de la production (nucléaire, hydraulique, éolien, photovoltaïque et bioénergies) comme le montre la figure 2 pour l’année 2020. Cette année-là, 500 TWh d’électricité ont été produits.
Pour assurer la stabilité du réseau électrique, il faut qu’à chaque instant la production soit égale à la consommation. Ceci impose une contrainte forte sur la production d’électricité puisqu’il faut rapidement équilibrer la production pour s’ajuster à la demande.
Tous les kilowattheures (kWh) ne sont pas égaux. Il y a ceux qui sont produits par des centrales pilotables comme les centrales à gaz, à charbon ou nucléaires. Hors des périodes de maintenance ou de panne, elles produisent de l’électricité à la demande. Il y a aussi des sources d’énergie intermittentes comme l’éolien ou le solaire photovoltaïque.
La puissance de l’éolien varie comme le cube de la vitesse du vent si bien que si celle-ci diminue d’un facteur 2 la puissance est divisée par 8. De plus, on ne produit rien en l’absence de vent ce qui arrive notamment quand un anticyclone se situe sur une région. La production d’électricité n’est donc pas en phase avec la demande ce qui, pour avoir un service continu, demande de mettre en fonctionnement des centrales pouvant démarrer rapidement, comme les centrales à gaz ou à charbon. Il en résulte donc des émissions de CO2 pour la production d’électricité. Prenons par exemple le cas d’une éolienne terrestre située en France qui fonctionne...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SMIL (V.) - Energies, An illustrated guide to the biosphere ans civilization. - MIT Press (1998).
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(2) - HORSE (R.) - Calcul-besoins-energetiques-cheval. - (2024). https://www.royal-horse.com/fr/conseil/calcul-besoins-energetiques-cheval/
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(3) - NGÔ (C.) - Déchets, effluents et pollution. Impact sur l’environnement et la santé. - 3e édition, DUNOD (2012).
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(4) - BELLU (S.) - Les automobiles : des origines à l’an 2000. - Larousse (1993).
-
(5) - AUTOMOBILE-PROPRE.COM - L’histoire de la voiture électrique. Chapitre 1. - (2023). https://www.youtube.com/watch?v=YLVrSn8wtYk&t=39s
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(6) - WIKIPEDIA - Wikipedia - (2024). https://www.wikipedia.fr
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