Classés dans la catégorie des véhicules à combustion interne, ces véhicules émettent néanmoins substantiellement moins de CO2. En effet, comme l'ont estimé Hekkert et al., les
émissions de CO2 tout au long du cycle de vie des véhicules fonctionnant au gaz (VGNC et
VGNL) sont inférieures de 25% et 18% à celles de leur équivalent fonctionnant à l’essence24.
La technique la plus répandue pour stocker du gaz naturel dans les véhicules au gaz est le gaz naturel comprimé (GNC). Le gaz naturel est comprimé à environ 1% de son volume (haute pression entre 200 et 250 bar) avant d’être distribué aux stations‐service d'où il peut être facilement transféré aux véhicules à gaz naturel comprimé (VGNC).
Le GNC est couramment utilisé pour les voitures particulières qui peuvent en moyenne stocker environ 20 kilogrammes de GNC (le gaz naturel en tant que carburant est mesuré en kilogrammes, 1 kg de gaz ayant environ la même valeur d'énergie que 1,4 litre de diesel). Cela permet une autonomie de route d’environ 400 kilomètres. Néanmoins, les véhicules GNC sont plus généralement équipés de deux réservoirs, un pour le GNC et l’autre pour l’essence, pour un seul moteur conçu pour pouvoir brûler les deux types de carburants (moteur Bi‐Fuel). Ils disposent ainsi d’une autonomie pouvant se situer entre 600 et 1000 km selon certains constructeurs25. Les véhicules au gaz naturel liquide (GNL‐LNG) permettent une plus grande autonomie de déplacement (comparable aux VCI essence et diesel). Le GNL est stocké dans des réservoirs cryogéniques qui le maintiennent à l’état liquide à très faible température (‐120°C à ‐160°C) et possède une densité énergétique 2,4 fois plus forte que celle du CNG26. L'avantage du GNL
comparativement aux autres technologies de propulsion alternatives est qu'il offre une densité d'énergie comparable à l’essence et au diesel, augmentant dès lors la portée et réduisant la fréquence de ravitaillement. La particularité de cette technologie, reste
23 ICCT, Developing hydrogen fuelling infrastructure for fuel cell vehicles: A status update, Briefing, October 2017, Url.:
https://www.theicct.org/sites/default/files/publications/Hydrogen‐infrastructure‐status‐update_ICCT‐ briefing_04102017_vF.pdf, p.2. 24 HEKKERT, M.P., HENDRIKS, F.H.J.F., FAAIJ, A.P.C., NEELIS, M.L., “Natural gas as an alternative to crude oil in automotive fuel chains well‐to‐wheel analysis and transition strategy development”, Energy Policy, vol. 33, 2005, p. 579‐594. 25 TOTAL, Tout sur le GNC, Url. : http://total.link.be/be/B2C_RTL_FR/Tout_savoir_GNC.PDF, p.9. 26 TUNÉR, M., “Combustion of Alternative Vehicle Fuels in Internal Combustion Engines ‐ A report on engine performance from combustion of alternative fuels based on literature review”, Lund University, Department of Energy Sciences, Division
of Combustion Engines, Suède, 2015, URL :
notamment la taille de l’équipement nécessaire qui fait que celle‐ci est actuellement exclusivement utilisée pour les poids lourds et véhicules utilitaires lourds. En conséquence, si le stock mondial de véhicules à gaz naturel a connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie, passant de 1,3 million en 2000 à 23 millions en 201627, il s’agit
principalement de poids lourds et non de véhicules personnels.
Nous constatons la coexistence de diverses technologies de propulsion alternatives censées répondre en partie aux inquiétudes environnementales, climatiques, de santé publique (particules fines) mais aussi de sécurité d’approvisionnement. Mais ces nouvelles technologies posent à leur tour un certain nombre de questions : ces types de véhicules émettent‐ils réellement moins de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques dès lors que sont prises en compte les émissions sur l’ensemble du cycle de vie du véhicule ? Ces technologies connaissent‐elles ou sont‐elles amenées à connaître un succès commercial et un large déploiement ou constituent‐elles uniquement des marchés de niches ? Le prix étant un facteur déterminant dans le choix du type de véhicules, peut‐on raisonnablement s’attendre à une baisse du prix d’achat des VZE ? Si une étude approfondie de ces questions dépasserait de loin l’objet de la présente étude, il nous paraissait néanmoins nécessaires de brosser un succinct état des lieux de la littérature afin d’apporter quelques pistes de réflexions quant à l’intérêt et quant aux potentialités de développement de ces nouvelles technologies. 1. VZE et environnement
Il est de plus en plus courant d’entendre dans les débats publics que les VZE, véhicules électriques en tête, n’auraient pas un impact environnemental comparativement aussi positif qu’il n’y paraitrait en première analyse. Nous ne pouvions dès lors faire l’économie d’un succinct état des lieux des débats, de la littérature à ce sujet et des principaux écueils couramment rencontrés dans certaines analyses adressées au grand public.
Pour correctement estimer l'impact et le rôle que peuvent jouer les VZE dans la poursuite des objectifs environnementaux et climatiques mondiaux, il est important de regarder non seulement les émissions lors de leur utilisation mais également les émissions de CO2
dégagées tout au long du cycle de vie, c’est‐à‐dire depuis l’extraction des matières premières nécessaires à l’élaboration du véhicule et de ses divers composants jusqu’à sa destruction en fin de vie.
Les méthodologies d’analyse sur l’ensemble du cycle de vie reposent sur une modélisation complexe assortie d'un certain nombre de données et d'hypothèses (notamment sur l’intensité carbone du carburant ou de l’électricité utilisée, l’origine des composants, les distances parcourues, la durée de vie du véhicule, le kilométrage parcouru, etc.), ouvrant la porte à d’éventuelles simplifications.
27 NGV GLOBAL, Current natural gas vehicle statistics, 2017, Url.: http://www.iangv.org/current‐ngv‐stats/, accès le
Le cadre européen attribuant à chaque type de carburants (essence, diesel, GPL, GNC) une valeur par défaut sur la base des émissions produites tout au long de son cycle de vie28,
d’évidents effets de moyenne peuvent biaiser la finesse de l’analyse et doivent amener à certaines précautions dans les comparaisons. Á titre illustratif, selon L. Buffet de l’ONG Transport & Environment, le problème de la méthode de calcul de l’UE « est qu’elle attribue une intensité carbone moyenne au pétrole brut, d’où qu’il vienne. Un raffineur européen qui n’utilisera pas de sable bitumineux, et dont les hydrocarbures auront une moindre intensité carbone, sera désavantagé par rapport à l’un de ses confrères qui en utilise »29. Si des effets de moyenne peuvent donc jouer sur les carburants d’origine fossile, une logique comparable s’applique pour l’électricité. En effet, le facteur le plus critique dans l’estimation des émissions sur l’ensemble du cycle de vie s’avère être l'intensité en carbone de l'électricité utilisée pour construire et alimenter le véhicule et à ce niveau‐là, il n’y a pas non plus de valeur standard applicable : un véhicule ‐ ou l’un de ses composants‐ produit en Chine n’aura pas le même bilan carbone que s’il est produit en Europe, et a fortiori s’il l’est en Suède ou en France (voir Fig n°05). Il en va donc de même pour l’endroit où il est utilisé et rechargé. Si une plus grande partie de la production des VZE et/ou de certains composants particulièrement sensibles tels que les batteries devaient être installées en territoire européen, il y a fort à penser que nous constaterions une baisse des émissions de CO2 sur l’ensemble du cycle de vie. Ce secteur étant en plein développement, il serait prudent de relativiser la pertinence sur le long terme des conclusions des articles les plus pessimistes sur l’intérêt environnemental des VZE. Fig. n°05 ‐ Intensité d’émissions de CO2 dans le cadre de la production d’électricité en 2014 Pays Grammes CO2 /kWh Suède 10,5 France 34,8 Danemark 166,6 Belgique 211,5 Moyenne EU28 275,9 Allemagne 424,9 Pologne 670,6 Chine (2011)30 800 Chine (cible 2020)31 600
Source : EEA, URL : https://www.eea.europa.eu/data‐and‐maps/indicators/overview‐of‐the‐ electricity‐production‐2/assessment; Xin Li, 2017 Il est également important dans ces analyses de bien s’assurer de comparer des véhicules de catégories similaires. Á titre purement illustratif des potentiels biais en la matière, comparer une TESLA S – véhicule d’une puissance de 386Kw – avec une petite VCI citadine dernière 28 Commission européenne, « Action pour le climat : réduire la teneur en carbone des carburants destinés aux transports », Communiqué de presse, URL : http://europa.eu/rapid/press‐release_IP‐14‐1095_fr.htm. 29 LARAMÉE DE TANNENBERG, V., “Bruxelles publie enfin sa méthode de calcul de l’intensité carbone des carburants”, Journal de l’environnement, 7 octobre 2014, URL: http://www.journaldelenvironnement.net/article/bruxelles‐publie‐enfin‐sa‐
methode‐de‐calcul‐de‐l‐intensite‐carbone‐des‐carburants,50865.
30 XIN, L., KONSTANTINOS, J., CHALVATZISA, B., DIMITRIOS, P., “China’s electricity emission intensity in 2020 – an analysis at
provincial level”, at: 9th International Conference on Applied Energy, ICAE2017, 21‐24 August 2017, Cardiff, UK, URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610217361714.
génération, comme le fit maladroitement le Financial times32 en ne reprenant que
partiellement les résultats d’une étude du MIT, ne permet nullement de tirer des conclusions scientifiquement valables et tend à renforcer une perception négative des VZE.
De même, il faut également s’assurer que ces analyses comparatives utilisent des données d'émissions réelles obtenues grâce aux dernières méthodologies de test des émissions de CO2 et non pas de plus anciennes dont les failles ont été mises à jour. En effet, la
méthodologie de test WLTP33 remplace depuis le 1er septembre 2017 la norme européenne
NEDC mise au point dans les années quatre‐vingt, changement ayant dans certains cas mené à constater des émissions réelles plus élevées de 40% par rapport à ce qui était annoncé par les constructeurs sous l’ancienne méthode34. Ensuite, il y a la question de la production de batteries dans le cadre des VE, avec un impact sur les émissions qui dépend de la taille, de la durée de vie et de la technologie de la batterie. Encore une fois, l'intensité carbone de l'électricité nécessaire à sa production s’avère être le facteur crucial : il est estimé qu’environ la moitié des émissions d'une batterie proviennent de l'électricité utilisée dans le processus de fabrication35. A ce propos, bien que les constructeurs automobiles européens assemblent des batteries pour les voitures électriques, l’UE ne dispose à l’heure actuelle d’aucun acteur significatif dans la production des cellules de batterie, ce marché étant dominé par les sociétés japonaises Panasonic et NEC, les sociétés coréennes LG et Samsung, les sociétés chinoises BYD et CATL et le fabricant américain Tesla. Afin de contrer cet état de fait et de se positionner sur marché des batteries estimé à 250 milliards d’USD annuel d’ici 2025, l’UE a mis en place la European Battery Alliance (EBA) à la fin de l’année 2017 à l’initiative de Maros Sefcovic, vice‐président de la Commission européenne chargé de l'énergie. Cette initiative englobe toute la chaîne de valeur de la production de batteries en couvrant les quatre étapes principales de la fabrication : la production de composants, de cellules et de modules et leur assemblage en batterie. Il implique également des centres de recherche, des PME et des installations de recyclage. Depuis lors, de nombreux projets d’investissements dans de nouvelles capacités de production de batteries en Europe ont été lancés, ce qui ne manquera pas d’avoir un impact sur l’intensité carbone de la production de celles‐ci, et en conséquence de l’ensemble du cycle de vie. Selon une récente analyse du CEPS, si les attentes de l’EBA de construire entre 10‐20 gigafactories36 sont respectées, alors l'UE représenterait une part
estimée à 15% de la capacité mondiale de fabrication de cellules d'ici 2026. NorthVolt vient de signer un important prêt pour construire une usine de démonstration en Suède et Saft, une filiale de Total, a annoncé un consortium de batteries avec Siemens, Solvay et MAN. Mais d’autres constructeurs planifient également le développement de capacités de production de batteries sur le territoire européen. En effet, LG Chem programme la production en Pologne et Samsung SDI fait de même en Hongrie.
32 Mc GEE, P., “Electric cars’ green image blackens beneath the bonnet”, in: Financial Times, 8 novembre 2017, Url.:
https://www.ft.com/content/a22ff86e‐ba37‐11e7‐9bfb‐4a9c83ffa852.
33 WLTP=World Harmonised Light Vehicles Test Procedure.
34 Transport & Environment, Mind the Gap 2016 ‐ Fixing Europe’s flawed fuel efficiency tests, dec.2016, Url.:
https://www.transportenvironment.org/sites/te/files/publications/T%26E_Mind_the_Gap_2016%20FINAL_0.pdf
35 HALL, D., LUTSEY, N., “Effects of battery manufacturing on electric vehicle life‐cycle greenhouse gas emissions”, Policy brief,
ICCT, Février 2018, 12p, p.7.
36 Terme inventé par le PDG de Tesla, Elon Musk, les gigafactories produisent des batteries à hauteur de plus de 1GWh par
Une récente étude montre que la combinaison de l’utilisation d’une électricité plus propre, d’une amélioration prévue dans le recyclage des batteries et d'une densité énergétique plus élevée (due à des développements technologiques en cours) pourrait réduire les émissions lors de la fabrication de batteries de plus d'un tiers. Au niveau du véhicule, ces développements combinés réduiraient les gaz à effet de serre d'environ 47 grammes de CO2
par kilomètre parcouru37. Que cela soit le fait de constructeurs européens ou étrangers, il y
a donc fort à penser que le mouvement de décarbonisation de la production de batterie va se poursuivre.
Enfin, et bien que ce facteur n’explique nullement d’éventuelles approximations dans l’estimation de l’intérêt environnemental des VZE comparativement aux VCI, il semble néanmoins utile de rappeler que l’estimation de la durée de vie et le kilométrage du véhicule sont tout aussi importants dans l’estimation des émissions sur l’ensemble du cycle de vie d’un véhicule. En effet, plus ce dernier est utilisé longtemps et les kilomètres parcourus sont importants, moins les émissions produites par le véhicule au kilomètre le seront. Si l’argument n’est pas valable quand on prend le point de vue des inquiétudes de santé publique liées aux émissions de particules fines (PM – Particulate Matter) et autres polluants toxiques, il faut donc néanmoins garder à l’esprit qu’il n’est pas forcément avantageux, d’un point de vue environnemental, de constamment chercher à rajeunir le parc automobile. Sur ce point comme sur d’autres, il faut garder à l’esprit la nécessité d’analyses plus détaillées du parc automobile et de la multiplicité des objectifs, par moment contradictoires, qui peuvent être poursuivis. Nous reviendrons sur cette question des objectifs au chapitre VIII.
Afin de concrétiser davantage les considérations relatives aux émissions sur l’ensemble du cycle de vie des différentes technologies disponibles de production, tout en gardant à l’esprit les précautions d’usage susmentionnées, nous reprenons les derniers chiffres disponibles sur le sujet.
Une étude de l’International Council on Clean Transportation (ICCT) établissant un état de l’art des recherches récentes sur les émissions de GES sur l’ensemble du cycle de vie conclut qu'un véhicule électrique à batterie (VEB) produit aujourd'hui seulement la moitié des émissions de gaz à effet de serre d'un VCI moyen38. Une voiture électrique utilisant
l'électricité produite au sein de l’UE serait en moyenne presque 30% plus propre sur son cycle de vie que le VCI le plus efficace actuellement sur le marché. Les véhicules hybrides rechargeables (PVEH), lorsqu'ils sont
alimentés par l'énergie électrique pour la plupart des trajets, ont des émissions sur
37 HALL, D., LUTSEY, N., op. cit., p. 7.
38 WOLFRAM, P., LUTSEY, N., Electric vehicles: Literature review of technology costs and carbon emissions, ICCT, Working
paper 2016‐14, 15 Juillet 2016, Url.: https://www.theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT_LitRvw_EV‐tech‐ costs_201607.pdf, p.2. Fig.n°06 – Estimation des émissions GES équ.CO2 gr/km sur l’ensemble du cycle de vie de différents types de véhicules en 2020 (Source : ICCT 2016) Type de véhicule kWh/100km CO2e g/km HFCEV 47 115 VCI ‐ essence 65 172 VCI ‐ diesel 54 153 VEH ‐ essence 47 126 VEH ‐ diesel 44 120 PVEH ‐ essence 45 97 PVEH ‐ diesel 43 96 VEB 41 72
l’ensemble de leur cycle de vie qui sont semblables à celles de véhicule électrique à batterie (VEB). Sur les territoires à très faibles émissions de carbone, comme la Norvège ou la France (ou, dans une moindre mesure, la Belgique), les véhicules électriques produisent moins d'un tiers des émissions d'un véhicule à moteur à combustion interne classique (VCI). Enfin, il est estimé que d’ici 2020, un VEB émettra en moyenne 72 gr CO2 équivalent par Km sur l’ensemble de son cycle de vie, contre 115 grammes pour un HFCEV (hydrogène) et 172 grammes pour un VCI essence (voir Fig.n°06). 2. VZE, santé publique et qualité de l’air Les plus récents rapports font état d’un niveau inquiétant de pollution de l’air dans un grand nombre de pays européens, ce qui n’est pas sans conséquence en termes de santé publique et de coûts médicaux. Les polluants les plus dangereux pour la santé humaine sont les particules fines (PM), le NO2 et l'ozone troposphérique. Les estimations les plus récentes indiquent que les concentrations de PM (2.5) étaient responsables, en 2014, d'environ 399 000 décès prématurés au sein de l’UE 28.
Les impacts estimés de l'exposition aux concentrations de NO2 et d'O3 étaient respectivement
d'environ 75 000 et 13 600 décès prématurés par an en 2014 au sein de la population européenne39. Il faut également garder à l’esprit l’existence de particules ultrafines dont
l’impact est encore plus nocif sur la santé40, mais qui ne sont pas encore prises en compte
dans le cadre des normes Euro.
Le Mobility, Logistics and Automotive Technology Research Centre (MOBI) de la Vrije Universiteit Brussel (VUB) a développé un modèle d’analyse sur l’ensemble du cycle de vie qui prend en compte toutes les émissions des véhicules et permet ainsi la comparaison objective des différentes technologies combustibles.
Les modèles de MOBI montrent que la majorité des polluants, en particulier les particules fines, proviennent des systèmes d'échappement résultant du processus de combustion. Dans un article analysant le cas de la Belgique, les chercheurs de la VUB démontrent que, sur
39 « Concentrations of PM continued to exceed the EU limit values in large parts of Europe in 2015. […] A total of 19 % of the EU‐28 urban population was exposed to PM 10 levels above the daily limit value and approximately 53 % was exposed to concentrations exceeding the stricter WHO AQG value for PM 10 in 2015. […] Regarding PM 2.5, […] approximately 82 % [of the European population] was exposed to concentrations exceeding the stricter WHO AQG value for PM 2.5 in 2015. » in: EEA, Air quality in Europe – 2017 report, EEA Report – No 13/2017, 80 p., p.10. 40 “UFPs [ultrafine particles] make up the smallest size fraction in what is a continuum of airborne particles with diameters ranging from a few nanometres to several micrometres. By convention, UFPs have been defined as particles that are 100 nanometres or less in diameter (#100 nm). Given their small size, UFPs contribute little to the mass of PM in ambient air, but they are the dominant contributors to particle number. Motor vehicles, especially those powered by diesel engines, have often been cited as a leading source of ambient UFP emissions and of human exposure. Concern about UFPs developed from early evidence […] that suggested that they could be inhaled more deeply into the lung and might be more toxic than larger particles.” Dans: HEI Review Panel on Ultrafine Particles, Understanding the Health Effects of Ambient Ultrafine Particles. HEI Perspectives 3, 2013, Health Effects Institute, Boston, 122p.
l’ensemble du cycle de vie, les voitures électriques émettent vingt fois moins de NOx et
quatre fois moins de particules fines que les VCI41.
Si différentes études comparatives entre des véhicules fonctionnant au gaz naturel comprimé (GNC) et d’autres VCI essence ont montré des réductions significatives de toutes les émissions42,43, d’autres études ont observé une augmentation des émissions de NOx44,45. Cette
augmentation est également observée dans les études comparant le GNC au VCI diesel46,47,48.
Cette technologie semble donc offrir des résultats plus mitigés que l’électrique.
De tels résultats suggèrent que l'électrification des véhicules est l'une des solutions actuellement disponible pour résoudre les problèmes de santé publique liés aux transports routiers.
Dans le cadre d’un objectif de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de la