Les voitures électriques, un levier clé mais pas immédiat pour la décarbonation
Le secteur automobile chinois est au cœur d’une transformation énergétique et environnementale sans précédent. Dans le cadre de l’objectif national de parvenir à un pic d’émissions de carbone avant 2030 et d’atteindre la neutralité carbone d’ici 2060, les véhicules électriques (VE) se sont imposés comme l’élément central de la stratégie de décarbonation des transports. En tant que plus grand marché automobile mondial, la Chine pousse l’adoption des VE grâce à des politiques ambitieuses, des investissements massifs et une innovation technologique continue. Cependant, malgré le consensus croissant sur les bénéfices environnementaux des véhicules électriques, une question fondamentale persiste : sont-ils réellement plus propres que les véhicules à moteur à combustion interne lorsqu’on les analyse sur l’ensemble de leur cycle de vie ?
Une nouvelle étude menée par Peng Yonglun de l’Institut de contrôle et d’essai des équipements spéciaux de Pékin, en collaboration avec Zhou Bin et Wang Bingjian de l’Institut de supervision de la qualité des produits de Pékin/Centre national de supervision et d’essai de la qualité automobile (Pékin), apporte une réponse détaillée et nuancée à cette question. Publiée en 2024 dans la revue Automotive Consumer Research, cette recherche confirme que les véhicules électriques possèdent un avantage significatif en matière de réduction des émissions, mais elle met en lumière un phénomène crucial connu sous le nom d’« effet de retard » ou de « période d’amortissement carbone ». Ce décalage signifie que, bien que les VE soient plus propres à long terme, ils commencent leur existence avec une « dette carbone » initiale due aux émissions intensives générées lors de la phase de fabrication, notamment dans la production des batteries lithium-ion. Cette découverte fondamentale exige que tous les acteurs, des consommateurs aux décideurs politiques, adoptent une vision plus sophistiquée de la durabilité des véhicules électriques.
L’urgence de la crise climatique mondiale ne peut être sous-estimée. Selon les données de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), les émissions mondiales de dioxyde de carbone ont atteint un record de 34,4 milliards de tonnes en 2022. Malgré la croissance rapide des énergies renouvelables comme l’énergie solaire et éolienne, les combustibles fossiles continuent de dominer le mix énergétique mondial, représentant 82 % de la consommation totale d’énergie primaire. Dans ce contexte, la Chine, en tant que plus grand émetteur individuel de CO₂, fait face à une pression énorme pour honorer ses engagements climatiques. Le secteur des transports, responsable de plus de 11 % des émissions totales du pays, constitue l’un des principaux fronts de ce combat.
Pendant des décennies, l’empreinte carbone des automobiles a été évaluée principalement en fonction de la quantité de gaz qu’elles émettaient par le tuyau d’échappement pendant leur utilisation. Une voiture à essence pollue en roulant. À l’inverse, les véhicules électriques n’émettent aucun polluant au point d’utilisation. Cette différence est évidente et puissante. Toutefois, à mesure que l’industrie mûrit, l’analyse est devenue plus complète, adoptant une approche dite « du berceau à la tombe », qui prend en compte toutes les émissions depuis l’extraction des matières premières jusqu’à l’élimination finale du véhicule. C’est dans cette analyse du cycle de vie que la complexité émerge.
L’étude de Peng, Zhou et Wang s’appuie sur les données du Rapport sur l’action bas carbone pour l’automobile en Chine (2020), une recherche exhaustive qui a calculé les émissions pour différents types de véhicules. Le rapport divise les émissions en deux grandes catégories : le cycle du véhicule et le cycle du carburant. Le cycle du véhicule inclut toutes les émissions liées à l’exploitation minière des minerais (comme le lithium, le cobalt et le nickel), à la production de matériaux, à la fabrication de composants, à l’assemblage du véhicule et à l’entretien. Le cycle du carburant englobe les émissions générées par la production du carburant (comme le raffinage du pétrole) et sa combustion pendant la conduite.
C’est ici que la différence entre les deux types de véhicules devient claire. Pour une voiture à essence, le cycle du carburant est le principal responsable, représentant plus de 80 % des émissions totales sur toute la durée de vie. En revanche, pour un véhicule électrique, le cycle du véhicule pèse beaucoup plus lourd, principalement en raison de la production de la batterie, qui peut représenter près de la moitié du total. En 2019, une étude a montré qu’un véhicule électrique émettait en moyenne 153,7 grammes d’équivalent CO₂ par kilomètre (g CO₂e/km), contre 209,0 g CO₂e/km pour une voiture à essence. Cela représente une réduction impressionnante de 26,5 % en faveur du VE, en considérant un cycle de vie de 150 000 kilomètres.
Cependant, ce chiffre agrégé cache une histoire plus dynamique. Lorsque les émissions sont analysées année après année, un « effet de retard » devient évident. La première année, un véhicule électrique émet environ 11,5 tonnes métriques de CO₂, contre 8,3 tonnes pour une voiture à essence. Pourquoi le VE émet-il plus au départ ? La réponse réside dans la fabrication. La production d’un VE, en particulier de sa batterie, est beaucoup plus intensive en carbone que celle d’une voiture conventionnelle — 10,4 tonnes contre 6,1 tonnes. C’est cette « dette carbone » initiale.
À partir de la deuxième année, le scénario commence à changer. Alors que la voiture à essence continue d’émettre environ 2,2 tonnes de CO₂ par an en raison de la combustion du carburant, le véhicule électrique, alimenté par le réseau électrique chinois (qui possède encore une part importante de charbon, mais en déclin), émet environ 1,1 tonne par an. Au fil des ans, cette différence annuelle cumulée commence à compenser la dette initiale. Les données montrent que, à la quatrième année de propriété, les émissions cumulées du VE et de la voiture à essence sont pratiquement identiques. À partir de ce moment, le véhicule électrique commence à offrir une économie nette de carbone, et cet avantage ne fait que croître avec le temps. Après 10 ans, le VE aura évité environ 6,6 tonnes métriques de CO₂ par rapport à son homologue à essence.
Cette période de quatre ans pour atteindre la « parité carbone » est une information cruciale. Elle démontre que le bénéfice environnemental d’un véhicule électrique n’est pas instantané. Il dépend de la longévité et de l’utilisation intensive du véhicule. Si un VE est mis au rebut prématurément ou utilisé rarement, il risque de ne jamais compenser sa dette carbone initiale, perdant ainsi son potentiel de réduction des émissions. Ce point est vital pour les politiques publiques, car des incitations qui encouragent un renouvellement trop rapide de la flotte peuvent, paradoxalement, augmenter les émissions totales.
Face à ces défis, les chercheurs proposent une stratégie en quatre piliers pour maximiser l’impact positif des véhicules électriques dans la lutte contre le changement climatique.
Premièrement, il est essentiel de continuer à innover dans la fabrication. L’objectif est de réduire drastiquement les émissions lors de la phase de production, notamment dans la fabrication des batteries. Les progrès en chimie des batteries, l’augmentation de la densité énergétique et les processus de production plus efficaces ont déjà commencé à aider. L’étude note que, malgré l’augmentation de la complexité des véhicules modernes (avec plus d’électronique, de matériaux légers et de fonctionnalités), les émissions de fabrication des VE se sont stabilisées entre 2019 et 2021. Cela indique que les gains d’efficacité compensent les coûts carbone des nouveaux composants. Des investissements dans des usines de batteries alimentées par une énergie 100 % renouvelable et dans des chaînes d’approvisionnement plus transparentes et durables sont la voie à suivre pour raccourcir la période d’amortissement carbone.
Deuxièmement, la décarbonation du réseau électrique est le facteur le plus puissant. L’impact environnemental d’un VE est directement proportionnel à la propreté de l’électricité qu’il consomme. La bonne nouvelle est que la Chine a réalisé des progrès rapides. Entre 2019 et 2021, les émissions du cycle du carburant d’un VE sont passées de 1,1 à 1,0 tonne par an, tandis que les émissions d’une voiture à essence ont augmenté de 2,2 à 2,7 tonnes. Cela a accru l’avantage total du VE de 26,5 % à 43,4 %. Plus le réseau électrique sera vert, plus l’avantage de l’électrification sera grand. Par conséquent, les politiques qui accélèrent la transition vers les énergies renouvelables ne sont pas seulement une question d’énergie, mais une pierre angulaire de la décarbonation des transports.
Troisièmement, il est nécessaire de repenser la conception des batteries. La « peur de l’autonomie » pousse les constructeurs à équiper les VE de batteries de plus en plus grandes, ce qui augmente le poids du véhicule, sa consommation d’énergie et, par conséquent, les émissions de fabrication. Une batterie plus grande que nécessaire pour une utilisation quotidienne typique est un gaspillage de ressources et de carbone. Les chercheurs plaident pour une approche plus rationnelle, en optimisant la taille de la batterie en fonction de l’utilisation réelle. Cela peut être réalisé grâce à une infrastructure de recharge plus dense, plus rapide et plus fiable, qui réduirait l’anxiété du conducteur. Des stations de remplacement de batterie, des chargeurs ultra-rapides et des systèmes de recharge intelligente intégrés aux réseaux électriques sont des solutions qui pourraient permettre des batteries plus petites et plus durables.
Quatrièmement, il est crucial d’augmenter le kilométrage annuel des véhicules. Les données montrent une tendance inquiétante : le kilométrage moyen annuel des voitures en Chine est en baisse, passant de 13 000 km en 2015 à moins de 10 000 km en 2022. Moins d’utilisation signifie que les hautes émissions initiales de fabrication sont diluées sur moins de kilomètres, affaiblissant ainsi l’argument du cycle de vie du VE. Pour résoudre ce problème, les auteurs recommandent d’investir dans des systèmes de transport intelligents (ITS). Les technologies qui réduisent les embouteillages, optimisent les trajets et améliorent l’efficacité du trafic peuvent encourager les gens à utiliser davantage leurs voitures électriques, maximisant ainsi leur potentiel de réduction des émissions.
En résumé, les véhicules électriques sont un outil indispensable pour un avenir des transports durable, mais ils ne sont pas une solution magique. Leur efficacité réelle dépend d’un écosystème plus large. L’innovation en usine, un réseau électrique propre, une conception intelligente de la batterie et une utilisation intensive du véhicule sont tous des éléments interconnectés d’une stratégie de décarbonation réussie. La recherche de Peng, Zhou et Wang offre un cadre clair et basé sur des données pour que l’industrie automobile et les décideurs politiques puissent s’assurer que la révolution électrique apporte non seulement une technologie avancée, mais aussi un bénéfice environnemental réel et mesurable. Le chemin vers la neutralité carbone est complexe, mais avec les bonnes décisions, il est parfaitement navigable.
Peng Yonglun, Zhou Bin, Wang Bingjian | Institut de contrôle et d’essai des équipements spéciaux de Pékin ; Institut de supervision de la qualité des produits de Pékin/Centre national de supervision et d’essai de la qualité automobile (Pékin) | Automotive Consumer Research, août 2024