Spécificités de l’ACV du VE

L‟objet de cette partie est de spécifier le champ de l‟étude, ce qui implique la définition du service rendu (i.e. la fonction du système) pour une technologie non éprouvée, sur laquelle le retour d‟expérience est faible.

1.1. Nature du service rendu

1.1.1. Réflexion sur l’unité fonctionnelle

La première partie de ce mémoire a montré combien la définition de l‟unité fonctionnelle (UF) était essentielle dans la réalisation d‟une ACV.

La fonction principale du véhicule étant le transport de personnes, il faut trouver une unité permettant la quantification de cette fonction. Plusieurs possibilités sont envisageables:

- Le kilomètre parcouru : C‟est l‟UF que l‟on retrouve le plus souvent dans les ACV de véhicules publiées [PEHNT, 2001], [PCR, 2005] [FERNANDO CONTADONI, 2003]) [DUBARRY, 2007], [SPIELMANN, 2006], [SIMONS, 2010]. D‟autres optent pour « le nombre de kilomètres parcourus le long de la durée de vie du véhicule » [HELMS, 2010], ce qui est en fait la même UF puisqu‟il suffit de diviser les résultats obtenus par la durée de vie kilométrique pour obtenir des résultats comparables.

Le « kilomètre parcouru » ne suffit pas à qualifier la fonction des véhicules étudiés, en réalité, il est nécessaire de reformuler ces UF en indiquant les hypothèses des études considérées qualifiant la nature du « kilomètre parcouru » (type de parcours, consommation etc.). Ainsi par exemple, SIMONS utilise l‟UF suivante : le kilomètre parcouru par un VE consommant 22.3 kWh/ 100 km [SIMONS, 2010] (voir annexe 3).

Par ailleurs, ces UF intègrent implicitement les paramètres « condition de conduite », « trafic », « temps », « performance aérodynamique », « habitudes du conducteur », « état de la route » etc. Tous ces paramètres influent sur la consommation du véhicule et donc sur son bilan environnemental.

- Un trajet spécifique : Une autre UF possible serait de considérer un déplacement spécifique AB, par exemple un trajet domicile-travail. Considérer un déplacement en particulier implique de ne pas considérer l‟ensemble des usages des véhicules. Or, un véhicule est construit pour répondre à des usages multiples (déplacements domicile-travail, domicile-

60

kilométrages, etc.) sont bien différentes. Déterminer la part du kilométrage total à allouer à cet usage précis serait une limite importante liée au choix de cette UF.

Les objectifs visés dans cette étude sont l‟évaluation et la comparaison du VE à d‟autres véhicules pour différents usages. L‟application de l‟unité fonctionnelle « trajet spécifique » ne permettrait que de comparer des véhicules différents pour un déplacement figé (le déplacement AB), et ne répond donc pas aux objectifs visés.

 L’unité fonctionnelle retenue est donc le « kilomètre parcouru » dont sera spécifiée la nature de manière à qualifier la fonction du véhicule étudié. Elle permettra non seulement la comparaison entre différentes technologies de véhicules (VE et VCI), mais aussi celle des résultats obtenus avec ceux des autres études.

Les véhicules considérés peuvent présenter des durées de vie ou masses différentes : elles seront considérées comme paramètres des études (au même titre que la durée de vie des batteries par exemple). Leur influence sur le bilan sera vérifiée.

De la même façon, il est facilement possible de modifier l‟UF pour considérer le nombre de personnes dans le véhicule, et de ramener les résultats au kilomètre parcouru / passager lorsque nécessaire.

1.1.2. Spécification de l’unité fonctionnelle

Il apparaît rapidement que les performances techniques des VE diffèreront de celles des VCI, du fait de leur autonomie plus limitée et du temps de recharge. En conséquence, ces véhicules correspondront probablement à des utilisations différentes. Cela ne sera pourtant pas traduit dans le choix de la grandeur « km parcouru ». Par exemple, un kilomètre parcouru au cœur d‟un trafic dense de centre ville ne présentera pas les mêmes caractéristiques de vitesse et d‟accélération, donc de consommation, qu‟un kilomètre parcouru sur une voie rapide, fluide.

 Ainsi, la grandeur « km parcouru » ne traduit pas de manière assez détaillée la fonction réelle du système pour permettre une comparaison crédible entre les différentes technologies. Il faut donc compléter l’UF.

Une proposition de Rolf Frischnecht est de d‟identifier des fonctions comparables en fonction du jugement de l‟utilisateur, c'est-à-dire finalement en fonction de ce que lui va considérer substituable [COOPER, 2003]. Or, il est probable que le conducteur considère substituable au véhicule à combustion interne un ensemble de moyens qui lui permettra des usages identiques.

 La comparaison des résultats d’ACV pour les différents véhicules étudiés impose donc une spécification des usages dans l’UF.

Spécifier l‟usage impose une réflexion sur les usages futurs des VE, comme sur ceux des véhicules alternatifs étudiés. Cela permettrait de déterminer leurs usages communs.

Les cycles réels de conduites (présentés dans le chapitre 1, § 2.1.2.A) décrivent les différentes conditions de circulation via des ensembles de sous-cycles spécifiques (urbain, route, autoroute).  L’UF finalement retenue est donc le « km parcouru spécifique à un usage fixé ». Cet usage pourra être par exemple « urbain », « route » ou « mixte » et sera fixé lors de l’approfondissement de la phase d’utilisation du véhicule (partie 2-2).

1.2. Nature du système étudié

1.2.1. Une technologie encore en développement

Même si les premiers VE ont été construits dès 1840 [WOLF, 1999], peu de ces véhicules circulent aujourd‟hui dans le parc automobile de particuliers. Les progrès technologiques récents, notamment dans le domaine des batteries, promettent des VE plus performants mais ces véhicules sont encore aujourd‟hui en cours de développement et par conséquent, de nombreuses incertitudes subsistent :

- Incertitudes sur l’efficacité des technologies mises en œuvre dans le véhicule (chargeurs, batteries etc.) et leurs évolutions futures : les VE sont aujourd‟hui évalués sur la base des performances actuelles de prototypes, qui peuvent être mesurées en laboratoire. Or, d‟une part les résultats obtenus en laboratoire peuvent être différents de la réalité, et d‟autre part les performances des VE sont susceptibles d‟être considérablement améliorées dans les prochaines années. Par ailleurs, le manque d‟expérience fait que certaines données ne sont pas encore connues, comme par exemple la durée de vie des batteries Lithium.

- Incertitudes liées à l’évolution de la société : le système « VE » interagit avec le milieu dans lequel il évolue. Il échange avec lui des flux de produits, de matières et d‟énergie. Toutefois, la nature de ces flux est largement influencée par la société et ses évolutions.

Par exemple, les mix énergétiques, i.e. la proportion des différentes sources dans la production d‟énergie (énergie nucléaire, charbon, hydroélectricité, géothermie, énergie éolienne, etc.), sont déterminés par des politiques énergétiques nationales et varient dans le temps. Ces mix

62

système émergent se pose la question de la nature du mix à considérer.

L‟usage du véhicule, dont dépend en partie sa consommation, est également difficile à appréhender du fait de la rareté de VE en circulation. Cet usage est lié à la fois aux politiques mises en œuvre pour inciter à leur usage (politiques de transport, politiques fiscales, développement des infrastructures nécessaires, politiques industrielles) et à leur appropriation par les citoyens. Ce dernier point pose une importante question : ces véhicules aux performances différentes, vont-ils faire évoluer les comportements de mobilité ?

Ainsi, apparaît clairement un lien de dépendance entre le système étudié et la société dans laquelle il évolue. Il est difficile d‟appréhender la manière dont les futurs usagers vont s‟approprier et utiliser le VE, ou encore comment vont évoluer les politiques énergétiques mises en œuvre dans les différents pays ([FRISCHNECHT, 2005], [FRISCHNECHT, 2009]).

 Si la difficulté principale lorsque l’on cherche à réaliser l’ACV d’un système connu est de récolter des données fiables et représentatives pour obtenir un inventaire de qualité, évaluer une technologie émergente pose des problèmes spécifiques du fait du manque de données ou de leur qualité insuffisante.

Dans le cas présent, les données problématiques sont :

 Les données relatives à l‟usage du véhicule, en particulier leur consommation. Peu de données relatives à la consommation de ces véhicules sont disponibles, et celles que l‟on peut trouver ne précise pas l‟usage considéré.

 Les données nécessaires à l‟inventaire des technologies embarquées dans le véhicule (en particulier les batteries), leurs performances techniques (durées de vie, rendements, etc.) et leurs évolutions futures.

1.2.2. Que l’ACV peut évaluer via des analyses de sensibilité et scénarios ?

Les analyses de sensibilités ont été présentées dans le chapitre 1, § 2.2.2.D.

Dans le cadre de cette étude, les analyses de sensibilités vont permettre de mieux gérer les difficultés liées au caractère émergent des VE. Il s‟agit de faire varier la valeur d‟une donnée d‟entrée. Cette approche sera utilisée :

 Pour les paramètres sur lesquels trop peu de données sont disponibles, ou lorsque le retour d’expérience est insuffisant pour les fixer. Par exemple, la donnée d‟énergie consommée pour produire une batterie Lithium, ou la durée de vie de celle-ci. L‟approche envisagée ici sera de faire varier les paramètres entre leurs bornes minimales et maximales et d‟analyser l‟incidence sur le résultat final. Cette analyse permettra d‟évaluer l‟importance de l‟incertitude sur la donnée considérée. Par exemple, si la variation d‟une donnée considérée a peu d‟incidence sur les résultats, alors, réduire l‟incertitude de cette donnée n‟est pas prioritaire.

Une autre façon d’utiliser les analyses de sensibilité est de tester différents scénarios en faisant varier les paramètres [FRISCHNECHT, 2009], c'est-à-dire de procéder à une modification de la nature d‟une donnée d‟entrée (modification qualitative). Dans le cas d‟évaluation des VE, il semble important de proposer différents scénarios :

 Scénarios d’usage : différents scénarios d‟usage peuvent être testés. Par exemple, on peut envisager d‟évaluer un VE à l‟usage exclusivement urbain, route ou autoroute, ou encore considérer l‟utilisation d‟auxiliaires. L‟analyse des différents résultats pourra permettre de déterminer les usages pertinents pour les différents VE étudiés parmi ceux testés.

 Scénarios technologiques : il pourra s‟agir d‟évaluer des VE équivalents équipés de différentes chimies de batterie (Plomb-acide, nickel-métal-hydrure, Lithium-ion…) ou encore de comparer ces résultats avec ceux obtenus pour un VCI équivalent.

 Scénarios énergétique : par exemple, des tests de mix énergétiques actuels, prospectifs ou encore des mix « énergies renouvelables »

Remarque : Cette même approche pourra être utilisée pour tester différents scénarios de pénétration du VE, le système étudié ne sera plus alors un véhicule, mais une flotte de véhicule dont la composition variera.

1.2.3. En déduire les paramètres clés

Ces différentes analyses de sensibilités et de scénarios permettront d‟évaluer l‟incidence des paramètres étudiés sur les résultats obtenus, et d‟ainsi identifier ses paramètres clés.

On prévoit déjà l‟importance de certains paramètres :

 Les études déjà publiées sur l‟ACV de VE ([SIMONS, 2010], [HELMS, 2010]) ont toutes souligné l‟incidence prépondérante de la nature du mix électrique utilisé pour recharger le

64

telle la consommation, et le rendement des éléments de la chaîne de traction.

 Par ailleurs, la principale différence entre VE et VCI réside dans l‟utilisation de batteries de différentes technologies, et de masse importante. Les aspects liés à ces batteries doivent être approfondis.

Les parties suivantes permettront d‟expliciter ces deux points.

2. Détermination des usages et cycles associés – Evaluation des