La pollution de l’air, responsable chaque année de plus de 8 millions de décès prématurés dans le monde, est un réel fléau pour la santé humaine. Selon une étude parue dans la revue « Environmental Research », c’est donc 1 décès sur 5 qui serait lié à la combustion d’énergies fossiles, ce qui souligne le caractère impérieux du changement de nos comportements.
Les effets de la pollution de l’air sur la santé de l’être humain observés suite à une exposition de quelques heures à quelques jours (exposition aiguë, dite à court terme) sont les suivants : irritations oculaires ou des voies respiratoires, crises d’asthme, exacerbation de troubles cardio-vasculaires et respiratoires pouvant conduire à une hospitalisation, et dans les cas les plus graves au décès. De plus, la croissance démographique participe de facto au réchauffement climatique parce que cet impact est multidimensionnel : émissions de gaz à effet de serre (principaux responsables du réchauffement climatique), épuisement des ressources naturelles non renouvelables (pétrole, gaz et autres), épuisement par surexploitation des ressources renouvelables (terres arables, forêts, zones de pêche, eau…), pollutions chimiques des sols et de l’eau, pollutions de l’air, fragilisation des écosystèmes, couche d’ozone etc.
Notre planète bleu aussi souffre énormément de la pollution émise par l’Homme via les industries, le transport, les usines, les déchets etc. Selon la communauté scientifique internationale, le réchauffement climatique causé par l’homme est la principale cause de la fonte des calottes glaciaires et de la régression des glaciers dans le monde. La fonte de ces glaciers provoque irrémédiablement une élévation du niveau de la mer ce qui pourrait engendrer de lourdes conséquences : Les plus notables sont le recul du trait de côte, la disparition de territoires insulaires de basse altitude, l’intrusion d’eau salée dans les aquifères d’eau douce proches des côtes, la destruction d’écosystèmes côtiers et la perte de patrimoine culturel et historique. Ces conséquences sont aggravées, localement, par la subsidence des sols et les effets météorologiques.
Le secteur du transport parmi les principaux pollueurs :
Selon un rapport de l’Agence européenne pour l’environnement, le transport était, en 2019, responsable d’environ un quart des émissions totales de CO2 de l’Union Européenne (UE). Ce qui représente une hausse de 33,5% entre 1990 et 2019. De quoi faire de ce secteur le « seul où les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté au cours des trois dernières décennies ».
Parmi ces émissions, 72% provenaient du transport routier, dont 61% pour les seules voitures. Les moteurs à combustion représentent donc au moins 11% des émissions de CO2 dans l’UE
Chaque année, plusieurs gigatonnes de CO2, environ 7 Gigatonnes, sont rejetées dans l’atmosphère, accélérant la montée des températures dans le monde. Ces émissions de gaz à effet de serre sont principalement dues à la consommation d’énergies fossiles – pétrole, gaz, etc. – liée à diverses activités humaines.
Si le secteur de la production d’énergie, le secteur industriel et l’agriculture font partie des activités les plus émettrices de gaz à effet de serre, le secteur du transport est le second contributeur à l’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère. L’utilisation des transports nécessite la combustion de carburants fossiles, ce qui accroît le volume de dioxyde de carbone émis dans l’atmosphère.
Comment réduire les émissions de CO2 des véhicules :
La première solution est de rendre les véhicules plus efficaces en matière de consommation et donc de rejet de CO2, ce qui pourrait s’avérer très difficile et couteux compte tenu de la technologie actuelle mais aussi de la demande de la clientèle. Aujourd’hui les clients, de manière générale, optent plutôt pour des véhicules puissant, technologiques ou pratiques or si la possibilité de mixer « technologie » et « écologie » ou encore « technologie » et « praticité » est possible, mixer « puissance » et « écologie » reste très difficile. Les exigences juridiques européennes en matière d’écologie ont poussé quelques constructeurs automobiles comme le groupe PSA (Peugeot-Citroën-Opel) ou encore le groupe VAG (Volkswagen-Seat-Skoda-Audi-Porsche …) à développer et déployer des technologies comme le FAP « Filtre A particule » ou le SCR « Selective Catalytic Reduction » (Avec l’Ad-blue) des systèmes qui permettent de réduire sensiblement les gaz d’échappement en collectant, à la sortie de l’échappement, le dioxyde d’azote (et autres particules nocives) en 1èrephase pour les éliminer ensuite dans une 2èmephase dite de « Régénération ».
Ces technologies de filtrage se présentaient comme une bonne solution, cependant il existe des inconvénients : L’entretien et le remplacement qui coûtent très cher (Il faut compter entre 1000€ et 1500€ le changement d’un filtre à particule HS soit 200.000 et 300.000 DA), le bridage et la robustesse des moteurs (à cause du filtre à particule les moteurs perdent en puissance mais aussi en robustesse car la phase de « régénération » exerce une énorme pression (jusqu’à 250 bars) sur le moteur ce qui fragilise, avec le temps, quelques organes vitaux du moteur si ses derniers ne sont pas entretenus correctement), et enfin les matériaux rare utilisés par les constructeurs pour développer un filtre à particules, pas très écologique.
A noter que le « FAP » ou « SCR » ou encore l’ « AdBlue » sont des technologies qui diffèrent seulement en matière de « nom » d’un constructeur à l’autre, cependant leurs objectifs est le même, réduire le rejet des particules fines dans l’atmosphère.
La deuxième solution est le changement de carburant utilisé ou le changement de moteur, c’est-à-dire abandonner le moteur thermique (Essence et diesel) et opter pour le moteur électrique.
La voiture électrique ne date pas d’hier :
Tout d’abord, une petite introduction historique. La première voiture électrique expérimentale est mise au point en 1835 aux Pays-Bas par « Sibrandus Stratingh ». Mais il faut attendre des progrès majeurs faits sur les batteries en 1865 puis en 1881 pour que la voiture électrique commence réellement à se développer. À la fin du XIXème siècle, il existe trois grands types de voitures : celles possédant un moteur à vapeur, celles possédant un moteur fonctionnant à l’essence, et celles possédant un moteur électrique.
Malheureusement pour le secteur de l’automobile électrique, les améliorations faites sur le moteur à explosion s’enchaînent rapidement, les constructeurs victimes d’une clientèle avide de puissance, de technologie et de confort se concentrent sur le développement des moteurs thermiques, du coup on se retrouve avec des véhicules dotés d’une simple motorisation 2 cylindres à 3 puis 4 cylindres, en passant par des 6 cylindres en ligne, une spécialité du constructeurs BMW, pour se retrouver ensuite à développer des V6 c’est-à-dire des 6 cylindres en structure V, puis des V8 à des V10 ou encore des V12 et aujourd’hui des W16 c’est-à-dire 16 cylindres incorporés dans un bloc moteur structuré en W qui peuvent développer jusqu’à 1000ch voire même 1500ch comme la « Bugatti Chiron ».
Au milieu de cette guerre automobile apparaît la technologie du « Downsizing », une technologie révolutionnaire permettant d’allier poids-puissance et volume grâce au « turbo », l’industrie de l’automobile se retrouve encore une fois révolutionnée par des moteurs thermiques à 4 cylindres pouvant atteindre les 400ch comme la Mercedes Classe A45 car il faut savoir qu’avant les années 1990/2000 il fallait, pour avoir de la puissance, agrandir la cylindrée du moteur c’est-à-dire que plus le moteur est gros en terme de volume (ou de cylindrée) plus il est puissant. On se retrouvait donc avec des moteurs à 4L ou 5L de cylindrée parfois même des moteurs à 8L de cylindrée comme la « Dodge Viper » première du nom.
De l’autre côté les progrès faits sur le moteur électrique et sur les batteries sont rares. C’est en partie pour cela que durant la première partie du XXème siècle, la voiture électrique est délaissée pour la voiture thermique à essence. Cette dernière est devenue moins chère et elle a une plus grande autonomie.
La voiture électrique connait quelques regains d’intérêt, mais c’est dans les années 2000 qu’elle revient réellement sur le devant de la scène grâce au constructeur « Tesla » qui a su développer des véhicules électriques puissants comme la « Tesla Model S », accessibles en matière de prix mais aussi robustes avec un design appréciable. A tel point que de nos jours, l’on peut presque s’interroger sur le futur du diesel et de l’essence dans nos véhicules routiers.
Qu’est-ce que la voiture électrique et comment fonctionne-elle ?
Il existe plusieurs grandes catégories de voitures électriques :
- Les voitures « hybrides » : Elles possèdent à la fois un moteur thermique et un moteur électrique. Le moteur électrique est secondaire, il ne fonctionne que dans certaines situations précises. C’est le moteur thermique qui se charge de faire rouler la voiture la plupart du temps. Cette configuration permet de réduire la consommation en carburant fossile du véhicule ainsi que les émissions polluantes.
- Les voitures « 100% électrique » : Parmi ces véhicules, on distingue ceux fonctionnant grâce à une pile à combustible et ceux fonctionnant grâce à des batteries. Les voitures électriques à pile à combustible ne rejettent que de la vapeur d’eau. Son électricité est produite à partir d’hydrogène et d’oxygène.
Le fonctionnement d’une voiture électrique est extrêmement simple, oubliez pistons, huile moteur, filtres, chaîne de distribution, injecteurs, embrayage, boites à vitesses et courroies, la voiture électrique n’a rien de tout cela. En apparence, une voiture électrique ressemble à n’importe quel autre véhicule. Il faut jeter un œil sous le capot mais aussi sous le plancher pour apercevoir les différences. À la place d’un moteur à explosion (Thermique) utilisant la chaleur comme énergie, elle utilise de l’électricité.
Pour faire le « plein », une voiture électrique doit être connectée à une prise domestique ou une borne de recharge. Le branchement se fait à travers un câble doté de connecteurs appropriés. Il en existe plusieurs, correspondant au mode de recharge souhaité. Pour la recharge à domicile, au travail ou sur les petites bornes publiques, on utilise généralement son propre câble avec connecteurs « type 2 ». Sur les bornes rapides, le câble est attaché et propose deux standards : le « Combo CCS » européen et le « Chademo » japonais.
Une fois les batteries rechargées, c’est au tour du « convertisseur » d’intervenir pour que le véhicule puisse rouler. Cet organe transforme le courant alternatif (AC) du réseau en courant continu (DC). En effet, les batteries stockent l’énergie uniquement sous forme de courant continu.
En troisième position vient le processus de transfert d’énergie. Le courant stocké dans les batteries est dirigé vers un ou plusieurs moteurs électriques. Un onduleur va transformer le courant continu stocké en courant alternatif pour le fonctionnement du moteur. La rotation s’effectue par le rotor du moteur, qui bouge sous l’action d’un champ magnétique généré dans le stator (la bobine statique du moteur). Avant de parvenir aux roues, le mouvement traverse généralement un réducteur à rapport fixe afin d’optimiser la vitesse de rotation.
La particularité de la voiture électrique est qu’elle est dépourvue de boite de vitesses, ce qui réduit notamment les coûts d’entretien. Elle est inutile car le fonctionnement du moteur d’une voiture électrique peut se poursuivre sans problème jusqu’à plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. Il fournit directement la rotation, contrairement à un moteur thermique qui doit convertir le mouvement rectiligne des pistons en mouvement circulaire via son vilebrequin. Logiquement, il y a beaucoup moins de pièces en mouvement dans une voiture électrique que dans un véhicule thermique. Elle n’a pas besoin d’huile pour son moteur, est dépourvue de courroie de distribution et nécessite donc bien moins d’entretien.
Autre avantage pour les véhicules à batterie : ils peuvent générer de l’électricité. Cela s’appelle le « freinage régénératif ». En effet, lorsqu’un moteur électrique tourne « dans le vide » sans être alimenté en courant, il en fabrique. Cela arrive à chaque fois que l’on retire le pied de la pédale d’accélérateur ou que l’on freine. L’énergie récupérée est ainsi directement injectée dans la batterie. A bord des voitures thermiques, cette énergie est tout simplement gaspillée et accélère l’usure du système de freinage
Un marché en plein essor :
Trimestre après trimestre, les ventes de voitures électriques continuent de progresser, et ce malgré la pénurie de composants qui perturbe toujours l’industrie automobile. Près de 3 millions de véhicules 100 % électriques se sont vendus dans le monde de janvier à mai 2022, contre 1,7 million à la même période en 2021 (soit une hausse d’environ 80 %). Sachant que les derniers mois de l’année sont traditionnellement forts pour les ventes, les analystes estiment que le cap des 7 millions de livraisons devrait être franchi cette année.
La popularité croissante des véhicules électriques se traduit par une concurrence de plus en plus rude entre constructeurs. Si l’on regarde les nouvelles immatriculations depuis le début de l’année, « Tesla » conserve le rang de leader mondial du « tout électrique » pour le moment, avec plus de 13 % des ventes au premier semestre. Mais l’écart avec (et entre) ses concurrents ne cesse de se réduire. À la deuxième place, la coentreprise SAIC-GM-Wuling affiche une part de marché de 9,3 %. Elle est suivie de près par deux constructeurs au coude à coude : le chinois BYD (en forte progression) et l’allemand Volkswagen à 8,5%, tandis que les groupes Hyundai-Kia et Geely-Volvo se disputent l’entrée dans le top 5, avec un peu plus de 6% des ventes.
On peut constater que le nombre de voitures électriques dans le monde a augmenté entre la période allant de 2005 et 2020, s’élevant à plus de 10 millions de voitures électriques en 2020.
Le marché a connu un boum remarquable comme le démontre le graphe au-dessus, de plus en plus d’individu s’intéressent au véhicule électrique, parfois par « tendance » et d’autres fois par souci envers le climat, mais dans les deux cas la courbe montre que l’intérêt pour la voiture électrique a remarquablement progressé.
Selon l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE), le nombre de véhicules électriques en circulation devrait atteindre au moins 145 millions d’unités d’ici à 2030. De quoi économiser des millions de litres de pétrole
En parvenant à ce chiffre à la fin de la décennie, les effets sur la consommation de pétrole seront colossaux. Avec 145 millions de voitures électriques en service, on réduirait la demande à hauteur de 2 millions de barils de pétrole par jour. Forcément, les émissions polluantes liées aux industries de l’automobile et du pétrole chuteraient drastiquement. On pourrait ainsi éviter le rejet de 120 millions de tonnes de CO2 grâce à cette évolution du marché.
Sur papier, la voiture électrique est quasi parfaite mais en réalité :
Bien que la voiture électrique apporte une réponse aux enjeux de la pollution urbaine, la notion de « véhicule propre » utilisée par les gouvernements ou l’industrie automobile mérite d’être un tant soit peu nuancée.
L’impact sur l’environnement des voitures électriques est actuellement paradoxal. Si d’un côté elles n’émettent pas de CO2 lorsqu’elles roulent, ce qui permet de limiter le réchauffement climatique et la pollution de l’air, elles sont polluantes sur d’autres aspects :
Comparé à la voiture thermique, qui pollue peu à la fabrication mais beaucoup à l’utilisation, la voiture électrique elle, est caractérisée par une forte pollution lors de la fabrication et une très faible pollution à l’utilisation.
La fabrication de la batterie et de la motorisation de ces voitures nécessite beaucoup plus d’énergie que pour un moteur thermique. On estime que la production de ces nouveaux véhicules émet trois fois plus de gaz à effet de serre que pour les voitures à essence. Pour « compenser » ce déficit par rapport aux véhicules thermiques, il faudrait donc rouler entre quelques dizaines de milliers à quelques centaines de milliers de kilomètres selon les études et les modèles de voiture. Ainsi, si une batterie doit être remplacée, le bilan carbone explose.
La production des batteries des voitures électriques pose de grands problèmes environnementaux et sociaux. La batterie est composée de trois éléments principaux : une anode, une cathode et un électrolyte qui permet le passage d’ions. L’anode est généralement en graphite et l’électrolyte est un sel de lithium. Quant à la cathode, elle peut avoir différentes compositions chimiques : NMC (Nickel, Manganèse et Cobalt en différentes proportions), LMO (Lithium, Manganèse et Oxyde), LFP (Lithium Fer Phosphate), NCA (Nickel Cobalt Aluminium). Or l’extraction de tous ses matériaux rares consomme énormément d’énergie, et par conséquent la notion de « véhicule propre » prête à confusion. C’est paradoxal de dire qu’une voiture électrique n’est pas polluante si cette dernière, pour être fabriquée, fait appel à des matériaux dont l’extraction est extrêmement polluante.
Hormis le problème de fabrication des véhicules électrique qui s’avère être plus polluant que la fabrication d’un véhicule thermique, il existe d’autres inconvénients, parmi eux le prix. Les constructeurs proposent de plus en plus de modèles mais le marché reste actuellement limité et les prix sont toujours très élevés par rapport à un véhicule classique.
Les voitures électriques coûtent généralement plus de 30.000€ pour les modèles populaires comme la Renault Zoe (32.600€ soit 6.520.000 DA), la Volkswagen eGolf (33.000€ soit 6.600.000 DA), Nissan Leaf (36.500€ soit 7.300.000 DA), BMW i3 (40.700€ soit 8.140.000 DA). Sous la barre des 30.000€ ou les 6.000.000 DA on peut retrouver la Smart Fortwo (25.000€ soit 5.000.000 DA), la Renault Twingo e-tech (23.250€ soit 4.650.000 DA), la Fiat 500 (27.300 € soit 5.460.000 DA) et la Dacia Spring (20.000€ soit 4.000.000 DA) mais ses dernières sont dans le segment des « mini citadines » et donc pas vraiment pratiques pour ceux qui ont des familles ou ceux qui aiment les grosse voitures.
N.B : A noter que pour la conversion de l’Euro en Dinar Algérien, le calcul a été basé comme suit : 1€ = 200 DA
Autre inconvénient notable, la recharge. Longtemps considérée comme un facteur limitant, l’autonomie des voitures électriques évolue de manière spectaculaire. De plus en plus de modèles proposent 300 km, voire 600 km d’autonomie avec une seule charge.
Une conduite agressive et l’utilisation du chauffage ou de la climatisation diminuent rapidement cette autonomie. Pour aller loin, il faut ménager sa monture ! Évidemment, plus d’autonomie signifie des batteries de capacité plus importante (jusqu’à 100 kWh), plus de poids, plus d’impact à la fabrication et plus de temps pour les recharger.
Enfin, dernier inconvénient, le temps de recharge ainsi que la disponibilité des terminaux de chargement. Pour le temps de charge, tout dépend de la puissance disponible au point de recharge :
Les terminaux de rechargement des véhicules électriques constituent une vraie problématique de par leurs disponibilités. Dans les pays européens il existe pas mal de terminaux de recharge mais pas assez, de plus leur construction nécessite des budgets plus conséquents que les budgets alloués à la construction des stations-service dites classiques.
Aujourd’hui, les problèmes majeurs sont donc : la chaine d’approvisionnement, le recyclage des matériaux et la provenance de l’énergie qui alimente les voitures.
En Europe il n’est pas encore obligatoire de réutiliser le lithium ou le cobalt car la loi impose de recycler uniquement 50% de la masse de la batterie. Les procédés actuels (la pyrométallurgie notamment) ne permettent de recycler que 50 à 70% de ces précieux composants et polluent beaucoup. Cependant, les nombreuses avancées technologiques nous permettent d’envisager un avenir plus vert pour ces batteries, avec des techniques à l’étude (l’hydrométallurgie par exemple) qui permettraient de recycler les batteries à l’infini.
Autre solution prometteuse qui pourrait verdir cette industrie, les batteries sodium-ions, qui ne contiennent aucun produit toxique ou de métaux lourds, contrairement aux processus antérieurs. Quelques expériences sont menées actuellement en France à Amiens.
Une bonne volonté mais sans réel impact :
En misant sur la voiture électrique, les gouvernements contribuent à l’amélioration de la qualité de l’air dans les villes. Sans sortie d’échappement, les voitures électriques ne produisent aucune émission de dioxyde de carbone lors de la conduite, un bénéfice immédiat pour les usagers et les personnes résidant à proximité des routes.
L’amputation d’une partie des particules fines émises n’est pas le seul bénéfice des véhicules électriques pour les citadins. En effet, ces voitures sont beaucoup moins bruyantes, leur moteur quasi-silencieux pourrait ramener de la quiétude en ville et par conséquent résorber ce problème de santé publique.
Mais, leur production nécessite des matériaux rares et par conséquent augmente le facteur de pollution. Paradoxalement la construction d’un véhicule électrique pollue 3x fois plus que la construction d’un véhicule thermique, ce qui freine brutalement l’initiative d’un monde « sans véhicule thermique ». Ceci dit, d’autres problèmes se posent si l’on devait transiter du véhicule thermique vers le véhicule électrique, quid des camions, des navires et des avions qui polluent également l’atmosphère par le biais de leurs rejets de CO2 ? Que fera-t-on des divers lubrifiants moteurs et différents liquide destinés à l’entretien des voitures diesel et essence ? Ou allons-nous mettre les carcasses des 1.4 milliards de véhicules abandonnés au profit des véhicules électriques ? Ou allons-nous extraire le lithium ou autres matériaux « rares » si l’on devait remplacer toutes les voitures thermiques du monde par des voitures électriques ? Il faut préciser aussi que la majeure partie des réserves mondiales en terres rares nécessaires à la fabrication des batteries sont situées dans quelques pays seulement avec en tête la Chine qui contrôle près de 80% de leur production. Ce défi paraît beaucoup plus comme une utopie plutôt qu’une future réalité.
Le Parlement européen a voté, le 8 juin dernier pour interdire la vente de voitures neuves à moteur thermique dans l’Union européenne à partir de 2035. Plus récemment aussi, l’Etat de Californie aux USA vient de prendre la même décision pour l’horizon 2035. Les véhicules d’occasion pourront continuer de rouler dans les endroits autorisés. Une décision radicale et extraordinaire pour l’avenir de la planète.
En 2035, seuls les véhicules qui n’émettent pas de CO2 à l’usage pourront être mis en circulation, ce sont principalement les véhicules 100% électriques, et aussi les véhicules à hydrogène.
Une décision qui fait toujours débats car selon les spécialistes, beaucoup de ménages ne peuvent s’offrir des véhicules électriques, qui à la base coûtent 2x à 3x fois plus cher qu’un véhicule thermique.
Source : https://www.energymagazinedz.com/?p=1731
