Autonomie et emission CO2 des autos electriques

Publication : 10.05.2021

Voilà un papier un peu en marge de la cible de RC Aero Lab mais, s'agissant de motorisation et d'aérodynamique, en plus d'être totalement d'actualité, je me permets cette digression. Donc, le sujet : quelle autonomie réelle peut-on attendre d'un véhicule électrique ? Et son utilisation est-elle si neutre en CO2 qu'annoncé (0 g/km dixit la pub) ?

En introduction, voici une excellente vidéo qui souligne avec beaucoup d'humour les limites actuelles des véhicules à batterie :

Rien de surprenant, me direz-vous, plus on roule vite et plus on consomme... Certes, mais c'est encore mieux en le quantifiant, et pour cela voici un petit outil de calcul sur tableur (compatible Excel, LibreOffice, GoogleSheets, etc.).

Tout d'abord, la saisie des données d'entrée (ok, c'est clairement moins amusant que la vidéo qui précède !), avec pour l'exemple une Renault Zoe avec deux passagers :

Pour la plupart des véhicules, seules les cinq premières lignes sont à modifier, les autres valeurs étant assez génériques. Certes, les rendements sont un peu taillés à la serpe, en réalité ce ne sont pas des constantes (les batteries n'aiment pas le froid, par ex.), mais cela suffit amplement à se faire une bonne idée des choses. Eventuellement, le rendement du chargeur peut être ajusté : en général c'est autour de 60% pour un chargeur lent sur prise domestique et 80% pour un chargeur rapide.

Le niveau d'émission en CO2 dépend du type de production de l'électricité, ici j'ai retenu la moyenne en Europe (plus de détails ici). Les disparités sont colossales, et le bilan d'un pays peut difficilement être réduit à sa technologie préférentielle (le nucléaire pour la France, par ex.), chacun exportant et important de l'énergie en permanence :

Source : www.equilibredesenergies.org

Voici enfin les résultats à vitesse stabilisé :

A noter qu'il n'y a pas d'erreur dans le calcul de la puissance totale : elle intègre la consommation des servitudes en plus de la puissance strictement nécessaire à faire avancer le véhicule.

Graphiquement, cela donne ceci pour les deux données essentielles :

Revendiquer une absence totale d'émission de CO2 d'un véhicule électrique est évidemment une pirouette marketing et politique, qui ne prend en compte que la phase de roulage. Mais c'est oublier que l'électricité ne vient pas de nulle part, et que sa production n'est pas forcément vertueuse. Une lecture intéressante à ce sujet ici. Plus largement, on peut aussi s'intéresser à l'ensemble du cycle de vie du véhicule, là aussi absolument pas neutre en CO2, comme ici.

La résistance à l'avancement, en premier lieu à cause de la vitesse et du S.Cx du véhicule, impacte directement la puissance nécessaire, donc l'autonomie et l'émission de CO2. En ce sens, mettre à la casse une petite auto thermique en bon état au profit d'un SUV électrique, au S.Cx double de la première, est un véritable non-sens énergétique, tant à l'utilisation (le SUV nécessite le double d'énergie à usage donné) que globalement (entretenir un véhicule nécessite bien moins d'énergie qu'en fabriquer un, surtout électrique à cause de sa batterie, à la production particulièrement polluante et énergivore).

Plutôt que se focaliser uniquement sur la seule émission de CO2 au roulage pour déterminer le bonus écologique et la prime à la conversion, une démarche plus [éco]logique aurait été de les conditionner aussi à des exigences de masse et de S.Cx réduits, de manière à favoriser des véhicules réellement moins gourmands en matériaux et en énergie, que ce soit à la construction, à l'utilisation et au démantèlement en fin de vie. Et, pourquoi pas (je ne vais pas me faire d'amis...!), mettre en place un système de bonus / malus indexé sur la distance totale parcourue à l'année : en effet, c'est une évidence, une auto "100% verte" qui parcourt 25000 km par an sera toujours bien plus polluante qu'une sportive voire, osons le dire, un Hummer à l'appétit gargantuesque, qui parcours 1000 ou 2000 km durant la même année.

Prendre l'autoroute pénalise fortement l'autonomie, sans surprise. Mais rouler très lentement aussi, comme en ville par exemple où les zones dites "douces" à 30 voire 20 km/h fleurissent partout mais ne sont pas pour autant un gage de faible pollution, bien au contraire (elle n'est juste plus émise directement sous le nez des passants...). La raison est très simple : pour une distance donnée, plus on roule lentement et plus la durée de trajet augmente (oui oui...), et donc plus la consommation des servitudes nécessaires au fonctionnement de l'auto et au confort des passagers (suivant les conditions : climatisation / chauffage, phares, essuie-glaces, dégivrage) devient prépondérantes.

Entre ces deux extrême, il y a une vitesse optimale pour utiliser au mieux l'énergie disponible, ici vers 45 km/h. Pour un véhicule thermique, tout le monde l'aura constaté, la moindre consommation se situe plutôt entre 60 et 80 km/h, suivant le type de véhicule.

Et la récupération d'énergie au freinage dans tout ça ? Ne pouvant récupérer (et cela partiellement) qu'une énergie électrique déjà dépensée, car convertie en énergie cinétique (pour prendre de la vitesse) ou potentielle (pour monter une cote), il ne faut pas rêver, l'autonomie sur un parcours vallonné et/ou avec des arrêts - redémarrages est donc fatalement moindre qu'à allure stabilisée sur le plat.

Article du 30 août 2023 publié dans le Sud-Ouest :

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