Empreinte carbone du véhicule électrique

Pas à pas sur le chemin d’une voiture électrique neutre pour le climat : En prenant l’exemple de la ID.3, les employés de l’unité de développement technique de Volkswagen ont examiné comment l’empreinte carbone des voitures électriques en Europe se compare à celle des moteurs à combustion.

La voiture électrique est-elle vraiment plus respectueuse du climat qu’une nouvelle voiture équipée d’un moteur à combustion moderne ? Il n’y a guère de sujet qui soit discuté avec autant de passion que celui-ci, des talk-shows aux tabourets de bar. Une chose au moins est sûre : si une voiture électrique est chargée avec du courant vert, elle ne produit pas d’émissions de dioxyde de carbone nuisibles au climat pendant son fonctionnement. Mais l’empreinte carbone d’une voiture électrique ne commence pas seulement lorsque le fier nouveau propriétaire appuie sur le bouton de démarrage pour la première fois. Cette empreinte commence déjà dans le processus de fabrication.

Grâce à l’efficacité énergétique et à l’utilisation d’électricité verte, Volkswagen réduit systématiquement les émissions de CO2 dans la production. Seul le dioxyde de carbone que le constructeur et ses fournisseurs ne sont pas encore en mesure d’éviter lors de la production est ensuite compensé, par exemple par des projets certifiés de protection du climat dans la forêt tropicale indonésienne. De cette façon, la marque Volkswagen est déjà en mesure de livrer les Volkswagen ID.3 et ID.4 aux clients avec une empreinte carbone neutre.

Pour que le calcul fonctionne parfaitement, toutes les valeurs doivent être correctes. Il est crucial de fournir à la production de chaque composant une valeur de CO2 réaliste. Volkswagen passe également en revue tous les composants d’une voiture, étape par étape, afin de réduire leur impact sur le climat pendant la production. Les experts commencent par les pièces dont la production émet des niveaux particulièrement élevés de CO2 : le système de batterie, l’acier et l’aluminium.

Marko Gernuks, Georg Bäuml, Maximilian Schüler, Tobias Lösche-ter Horst, Lars Hofmann et Philipp Halubek, tous employés du département Développement technique de Volkswagen, ont décrit en détail comment Volkswagen met en œuvre cette démarche. Ils sont arrivés à une conclusion claire : en Europe, une voiture électrique est déjà nettement plus respectueuse du climat qu’un moteur à combustion sur l’ensemble de son cycle de vie. Cela devrait également intéresser les talk-shows et les habitués assis sur leurs tabourets de bar. Voici le résultat de l’analyse en détail :

Sur la base de l’objectif climatique de Paris, Volkswagen s’est fixé comme objectif d’être neutre en CO2 en tant qu’entreprise d’ici 2050 ; d’ici 2025, l’empreinte carbone de la flotte de voitures particulières et de véhicules utilitaires légers doit être réduite de 30 % par rapport à 2015. Les émissions de l’ensemble du cycle de vie sont prises en compte, y compris l’ensemble de la chaîne de valeur de production, l’utilisation des véhicules par les clients et le recyclage. La stratégie d’e-mobilité est la démarche centrale pour atteindre ces objectifs.

Une empreinte carbone réaliste nécessite des données et des méthodes solides ainsi qu’une vérification indépendante.

La méthodologie de calcul des analyses du cycle de vie, et dans ce cadre, des bilans de CO2 (bilans de gaz à effet de serre), est basée sur la norme ISO 14040, valable dans le monde entier, pour l’analyse du cycle de vie (ACV). Cette norme stipule que tous les processus pertinents sur l’ensemble du cycle de vie doivent être pris en compte. La procédure et les résultats doivent être vérifiés par un expert indépendant. Volkswagen prépare des analyses de cycle de vie depuis 1996, pour la première fois en relation avec la Golf III, et a continuellement optimisé les méthodes, les processus et la base de données depuis lors : Les données sont importées dans le logiciel d’analyse du cycle de vie à partir de la liste des pièces (environ 5 000 pièces) et de la base de données des matériaux. Là, l’apport en ressources et les émissions sont calculés pour tous les matériaux et processus et agrégés comme résultat pour la production du véhicule. En fin de compte, un modèle d’analyse du cycle de vie des véhicules comprend environ 40 000 processus, qui représentent l’ensemble de la chaîne de valeur pour la production du véhicule.

Des données représentatives et actualisées sont absolument indispensables pour obtenir un résultat réaliste. Chez Volkswagen, nous utilisons une base de données mise à jour annuellement, composée de plusieurs milliers d’enregistrements de données, qui sont régulièrement vérifiés. Elle est complétée par des données spécifiques provenant de nos fournisseurs les plus importants. Nous soumettons l’ensemble du bilan d’un véhicule à plusieurs jours de tests par un expert indépendant avec une certification finale. Le bilan de l’ID.3 a été certifié par le TÜV Nord.

Le véhicule électrique présente déjà un bilan CO₂ plus favorable en moyenne dans toute l’Europe aujourd’hui.

En utilisant les modèles actuels de la catégorie compacte, nous avons créé des bilans certifiés par le TÜV pour comparer un véhicule électrique (Battery Electric Vehicle – BEV) avec un modèle moderne équivalent à essence et diesel. Pour garantir une comparaison équitable, les modèles ont été sélectionnés de manière à ce que les équipements et les performances soient aussi similaires que possible.

NB : Cette comparaison est basée sur le mix énergétique européen. Il est clair que le bilan sera moins bon (même s’il reste positif) en Pologne où l’électricité est majoritairement produite à partir de charbon qu’elle ne le sera dans des pays avec une production électrique peu carbonée, comme la Suède avec une part très importante d’énergie renouvelable ou en France avec une part importante de nucléaire.

Fig.1 : Comparaison de la balance CO2 de véhicules électrique, diésel et essence dans la catégorie des compactes

La figure 1 montre que la production d’un BEV entraîne actuellement des émissions de CO2 nettement plus élevées que la production de véhicules conventionnels. La phase de fabrication comprend toutes les émissions de CO2 de la chaîne de valeur, c’est-à-dire de l’extraction des matières premières à la production dans les usines Volkswagen, en passant par la fabrication de produits semi-finis et de composants.

Malgré les émissions plus élevées de la phase de fabrication, le BEV réalise ensuite des économies importantes sur une durée de vie de 200 000 km, avec un mix électrique européen moyen, par rapport aux véhicules diesel et à essence.

Fig.2 Principales émissions de CO₂ pendant la production d’un BEV.

La figure 2 montre clairement que dans le cas des BEV, la production de la batterie Li-ion est le facteur le plus déterminant pour l’empreinte carbone. Non seulement la consommation d’énergie dans la production des cellules est importante, mais les processus en amont dans la chaîne d’approvisionnement sont également impactants : La production de matières premières, la production de matériaux pour la cathode et le graphite pour l’anode ont un impact significatif sur l’empreinte carbone.

Par rapport à la batterie utilisée dans la e-Golf, la nouvelle génération de batteries de l’ID.3 marque un progrès considérable. Grâce au nouveau matériau de la cathode (6-2-2), la capacité de la batterie a été augmentée pour le même coût de matériau par rapport à la génération précédente (1-1-1). Dans le même temps, nous avons convenu avec notre fournisseur de cellules de batterie d’utiliser de l’électricité provenant d’énergies renouvelables. Ces deux mesures ont permis de réduire l’empreinte carbone spécifique de 110 kg de CO2/kWh à seulement 62 kg de CO2/kWh (voir Fig. 3).

Fig. 3 Amélioration significative de l’empreinte carbone de la batterie.

Il existe également un grand potentiel de réduction dans le reste de la chaîne de valeur, par exemple dans la production de matériaux de cathode ou de graphite pour l’anode. Outre le potentiel de la chaîne d’approvisionnement des batteries, nous analysons actuellement des mesures pour d’autres points chauds comme l’acier et l’aluminium. Sur notre propre site de production de BEV à Zwickau, nous achetons déjà de l’électricité provenant d’énergies renouvelables.

L’électricité produite à partir d’énergies renouvelables en phase d’utilisation est l’élément majeur

Plus encore que l’amélioration de la chaîne d’approvisionnement, c’est la charge du BEV pendant la phase d’utilisation qui est importante. Même avec le mix électrique européen actuel, le BEV réduit considérablement les émissions de CO2. Avec la transition énergétique prévue, le mix électrique sera de plus en plus pauvre en CO2, ce qui aura un effet positif direct sur le bilan CO2 du BEV. Aucune autre source d’énergie n’a déjà été autant décarbonée que l’électricité, et pour aucune autre source d’énergie, la poursuite de la décarbonation n’est aussi clairement définie. Le BEV est donc la technologie qui a le plus d’impact sur le climat aujourd’hui et dont la réduction du CO2 sera encore plus importante à l’avenir.

L’e-véhicule a le meilleur rendement énergétique

L’électricité renouvelable étant une ressource précieuse, elle doit être utilisée aussi efficacement que possible. Pour les applications de mobilité, l’utilisation directe de l’électricité sous la forme de la conduite électrique à batterie est plus efficace que toutes les autres alternatives. Par conséquent, l’électricité produite localement et neutre en CO2 devrait être utilisée en priorité dans les BEV (et les véhicules hybrides rechargeables – PHEV). Les analyses économiques des différentes sources d’énergie et des différents modes de propulsion, y compris les importations éventuelles d’eFuels ou d’eH2 en provenance de régions riches en soleil et en vent, montrent également que la conduite électrique à batterie est la solution la plus rentable pour la majorité de nos clients.

La décarbonation avec les véhicules électriques est réaliste et significative

L’e-mobilité permet déjà une réduction significative des émissions de CO2 dans le trafic routier. La production de BEV a une influence majeure. Il y a déjà eu des améliorations significatives en matière de CO2, notamment au niveau de la batterie, et l’on constate un potentiel supplémentaire, que Volkswagen va pousser avec ses partenaires de la chaîne de valeur.

L’utilisation d’électricité verte dans la phase d’utilisation a un effet encore plus important, avec l’électricité verte Naturstrom de Volkswagen, les clients individuels peuvent dès aujourd’hui conduire de manière presque neutre en termes de CO2. Pour que cet effet soit le plus répandu possible, il faut que les décideurs politiques et les producteurs d’électricité fassent avancer rapidement la transition énergétique. L’e-mobilité permet d’obtenir un effet CO2 significatif avec une technologie déjà disponible aujourd’hui, et constitue donc une contribution importante de Volkswagen sur la voie de la réalisation des objectifs climatiques de Paris.