Le véhicule électrique émet-il moins de gaz à effet de serre que le véhicule thermique ?

CUMIN (C) Mars 2023

Avec le mix électrique français, le VE dicise au moins par 2 des GES par rapport 

à un véhicule à essence équivalent sur une durée de vie standard.

Comment comparer les véhicules sur leur durée de vie ?

L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) prend en compte toutes les phases de la vie d’un véhicule : construction (dont extraction de ressources), usage (dont fabrication du carburant) et fin de vie (dont recyclage) [1]. En termes de réchauffement climatique, l’indicateur « Global Warming Potential » est lié à la production de Gaz à Effet de Serre (GES), calculés en tonnes de CO2 équivalent.

Nota: Production électrique (2018-2022) : Pologne 70% charbon, Allemagne 31% charbon, France 70% nucléaire, Suède 80% renouvelable

Quel est le facteur le plus important pour le VE ?

Les GES d’un véhicule électrique (VE) dépendent surtout de la manière de produire l’électricité [2]. Depuis 2017, diverses analyses portent sur les GES de VE selon la production électrique des pays [3].

Quels GES pour quel véhicule ?

CUMIN a repris ces études avec des paramètres plus actuels et de nouveaux cycles de roulage, plus réalistes. Deux véhicules réels ont été comparés pour une durée de vie standard (150 000 km) : Renault Clio diesel et Renault Zoé électrique [4]. Les GES de la production électrique de divers pays Européens ont été considérés [5]. Si l’on prend le véhicule thermique à essence en référence, avec le mix électrique français, le VE réduit de 62% les GES malgré le surcoût en GES dû à la batterie. Sur le mix Européen (production électrique moyenne en Europe), il réduit de 38% les GES.

Nota : Calculateur de l’ADEME (cycles différents) : réduction de GES du VE par rapport à un véhicule thermique moyen (essence/diesel) de 55%

La batterie est-elle le composant le plus impactant ?

Oui, dans les phases de construction et de fin de vie, mais les GES totaux du VE restent plus faibles.

L’analyse de CUMIN est-elle généralisable ?

Oui, elle est confirmée par les études suivantes : Department of Energy (USA) [6], Joint Research Centre (Commission Européenne) [7], International Energy Agency [8] et ADEME en France [9], avec quelques variations dues à des différences de véhicules, de trajets, d’hypothèses ou d’indicateurs [10].

Nota : D’autres indicateurs ACV peuvent être considérés, mais ils ne sont pas directement liés au réchauffement climatique

 

Avec le mix électrique français, le VE divise au moins par 2 les GES par rapport à un véhicule à essence équivalent sur une durée de vie standard

Annexe – calcul des GES des véhicules par CUMIN

Afin de comparer les GES de véhicules thermiques et électriques sur les nouveaux cycles de roulage, CUMIN a étudié deux véhicules réels de même gamme : une Renault Clio et une Renault Zoe. On peut noter que peu d’études ont comparé de véritables véhicules de même gamme avec des cycles de roulage réels, mesurés sur ces véhicules.

Renault Zoé -Q90 41 kWh-2016 et Renault Clio III -1.5 dci 90 hp-2015 (diesel)

Procédure

  1. Des modèles numériques de simulation ont été développés pour chacun des véhicules.
  2. Ces modèles ont été validés par comparaison avec des essais des véhicules réels sur des cycles de roulage réels.

La précision des modèles sur la consommation d’énergie est de plus de 97% sur différents cycles

  1. Les modèles numériques estiment la consommation de divers cycles de roulage (phase d’usage).
  2. Les GES des phases de construction, d’usage et de fin de fin, sont calculés pour différents cas d’étude.

Résultats

La phase d’usage dépend du cycle de roulage considéré et aussi de type de production d’électricité. Avant 2018, le cycle de roulage standard était le cycle NEDC[4] avec des accélérations faibles et des plages de vitesses constantes. La plupart des études et références scientifiques sont basées sur ce cycle. Depuis 2018, le cycle de roulage standard est le cycle WLTC[5] plus réaliste. Ce dernier est basé sur des statistiques de cycles. Nous utilisons aussi des cycles réels mesurés sur les véhicules.

CUMIN a montré que l’écart de GES de la phase d’usage entre un véhicule électrique et un véhicule thermique était plus faible pour un cycle NEDC (ancien) que pour un cycle WTLC (nouveau). Les réductions de GES par le VE sont encore plus importantes pour un cycle réel (cycle mesuré sur un véhicule).

Le cycle NEDC, souvent utilisé dans l’industrie et la littérature, minimise la réduction de GES du VE [4].

L’étude en fonction du type de production électrique est présenté sur la page précédente.

 

[4] NEDC : « New European Driving Cycle », cycle de vitesse standard, utilisé en Europe de 1973 à 2018,

[5] WLTC : “Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycle”, cycle de vitesse standard, utilisé dans le monde depuis 2018

 

Références

[1] S. Kinle, A. Neef, “Life cycle management for transport and mobility”, Design sustainable technologies, products and polices, chapter 20, Edition Springer Open, 2018, DOI: 10.1007/978-3-319-66981-6_20.

[2] B. Marmiroli, M. Messagie, G. Dotelli, J. Van Mierlo, “Electricity generation in LCA of electric vehicles: a review”, Applied Sciences, vol. 8, n°8: 1384, 2018, DOI: 10.3390/app8081384.

[3] M. Messagie, “Life Cycle Analysis of the Climate Impact of Electric Vehicles”, Transport & Environment, 2017.

[4] A. Desreveaux, A. Bouscayrol, R. Trigui, E. Hittinger, E. Castex, G. M. Sirbu, “Accurate energy consumption for comparison of climate change impact of thermal and electric vehicles", Energy, vol. 128, April 2023, ref 126637, DOI: 10.1016/j.energy.2023.126637 (L2EP, TVES, LTE-UGE, Rochester Inst. Tech. (USA), Renault Techn. Romania, within CUMIN and the PANDA H2020 project).

[5] Climate impact of electricity production, https://app.electricitymaps.com/map [On line]; consulted: March 2023.

[6] A. Burnham, Z. Lu, M. Wang, A.  Elgowainy, “Regional emissions analysis of light-duty battery electric vehicles”, Atmosphere, vol.12, no.11. ref 1482, 2012, DOI: 10.3390/atmos12111482.

[7] M. Prussi, M. Yugo, L. De Prada, M. Padella, R. Edwards. JEC Well-To-Wheels report v5. EUR 30284, European Environment Agency, 2022.

[8] “Comparative life-cycle GHG of a mid-size BEV and ICE vehicle, International Energy Agency, 2022 https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/comparative-life-cycle-greenhouse-gas-emissions-of-a-mid-size-bev-and-ice-vehicle [Online] consulted in March 2023.

[9] “Calculer les émissions « carbone » de vos transport », Agence De l’Environnement de de la Maîtrise de l’Energie, 2020 [Online] https://agirpourlatransition.ademe.fr/particuliers/bureau/deplacements/calculer-emissions-carbone-trajets, consulté en Mars 2023.

[10] M. Messagie, F.S. Boureima, T. Coosemans, C. Macharis, J. Van Mierlo, “A range-based vehicle LCA incorporating variability in the environmental assessment of different vehicles and fuels”, Energies, vol. 7, 1467–1482, 2014, DOI: 10.3390/en7031467