Dans ce match en 3 rounds, EnergyStream vous propose de découvrir les énergies clés de la transition énergétique du secteur des transports. Y-aura-t-il un vainqueur ? Plusieurs ? Suivez les 3 épisodes sur la mobilité gaz, électrique et hydrogène pour le découvrir et ne manquez pas notre dossier de synthèse !

Détrônant la Norvège, la France est devenue au cours du 1er semestre 2016 un des leaders européens de l’électromobilité. C’est en effet en France qu’on été réalisées le plus de nouvelles immatriculations de véhicules électriques (15 000 sur 50 700), soit une augmentation de près de 50% par rapport au 1er semestre de l’année passée. Ces chiffres témoignent d’un engouement de taille des consommateurs pour les véhicules électriques, confirmé par l’implication des différents acteurs du secteur. De la voiture électrique, au bus électrique, en passant par l’utilitaire, tout le parc automobile semble rouler pour l’électrique. Toutefois, ces résultats encourageants doivent être nuancés : la part de marché des véhicules électriques ne représente que 1.1% en France (contre par exemple 13% en Norvège). Retour sur les forces et les faiblesses du vecteur énergétique le plus branché du marché automobile.

La voiture électrique, une diversité de technologies sous une même formulation

Derrière la voiture électrique se cachent plusieurs types de véhicules commercialisés aujourd’hui sur le marché grâce à des technologies de propulsion différentes :

  • Les voitures hybrides rechargeables: elles fonctionnent avec un moteur thermique auquel peut se substituer un moteur électrique, par exemple pour une circulation urbaine. Ce moteur fonctionne grâce à des batteries qui se rechargent pendant que le véhicule se déplace, ou quand le véhicule est à l’arrêt et branché au secteur.
  • Les voitures à prolongateur d’autonomie: elles fonctionnent avec un moteur électrique fonctionnant grâce à des batteries maintenues chargées grâce au moteur thermique.
  • Les voitures fonctionnant au tout électrique: elles disposent à la fois d’un moteur et d’une batterie électriques. Celle-ci, bénéficiant d’une capacité élevée, ne peut être rechargée que lorsque le véhicule est à l’arrêt et branché sur une prise fixe.

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Ces trois technologies sont aujourd’hui déployées de façon industrielle. Dans le même temps, des innovations permettraient de répondre aux attentes du marché, que sont notamment l’autonomie des véhicules, la facilité de recharge et le coût d’achat et d’utilisation du véhicule.

L’électromobilité comme la réponse à la pollution et à la consommation d’énergie ?

Le véhicule électrique jouit d’une popularité grandissante auprès des consommateurs en France et dans le monde. Il profite également d’une image globalement positive, et les promesses qu’il porte sont bien connues du public. Par exemple, d’après une enquête réalisée par Ipsos en septembre 2016, 94% des Français interrogés trouvent la voiture électrique « innovante », 91% « respectueuse de l’environnement », et 80% « économique à l’usage ». De plus, selon cette même enquête, 35% des automobilistes se sentent prêts à passer à l’électrique, soit une hausse de 7% par rapport à 2014. De plus, 2 Français sur 5 estiment que la voiture électrique répond à leurs besoins quotidiens de mobilité et 80% déclarent être prêts à changer leurs habitudes pour améliorer la qualité de l’air.

Le véhicule électrique est souvent présenté comme un moyen de transport propre, dans le sens où il n’émet pas de CO2 ou de particules « du réservoir à la roue » (selon la formule « from tank to wheel »). Il faut relativiser cette observation en prenant en compte le niveau de « propreté » des batteries des véhicules électriques, et donc en intégrant ainsi une vision « du puits à la roue » (« from well to wheel »). Sont alors intégrées dans le calcul les émissions provenant des centrales électriques qui permettent d’alimenter les batteries. Rappelons par ailleurs que l’intérêt des véhicules électriques dans la lutte contre le réchauffement climatique dépend en grande partie de la manière dont l’électricité est produite. Cette dernière est décarbonée à près de 94% en France (principalement grâce au nucléaire), et encore davantage en Norvège (grâce à l’hydroélectricité). Il en est tout autrement en Allemagne où la production électrique reposait encore à plus de 42% sur le charbon en 2015. Toutefois, le véhicule électrique émet en moyenne au moins 2 fois moins d’équivalent CO2 que le véhicule thermique et surtout aucun polluant, tels que le NOx et le NOV, à l’échappement. D’après cette approche, l’électromobilité apparaît être une solution efficace aux enjeux de réduction des émissions de CO2 et d’amélioration de la qualité de l’air, notamment en zone urbaine.

De même, un véhicule électrique consomme moins d’énergie qu’un véhicule thermique et la consommation d’électricité permet dans une certaine mesure de palier la dépendance vis-à-vis du pétrole et garantir une consommation moins coûteuse sur le long terme, grâce notamment à l’utilisation des EnR.

Toutefois, malgré les arguments nettement positifs sur les avantages du véhicule électrique relayés par la quasi-totalité des acteurs de la filière, le débat perdure sur la teneur de son impact environnemental. Par exemple, une étude réalisée en 2012 par l’Agence de l’environnement et la maitrise des énergies sur la consommation d’énergie primaire totale des véhicules thermiques et d’un véhicule électrique a démontré qu’en prenant en compte la production de l’électricité nécessaire pour recharger ses batteries, l’économie d’énergie est faible au regard d’un véhicule thermique. De même, sans prise en compte des données annexes telles que la consommation du chauffage par le conducteur, ces données restent prospectives.

Un marché en croissance soutenue sur tous les segments…à relativiser par rapport au marché des véhicules thermiques

 Depuis la commercialisation des premiers modèles grands publics, le marché des véhicules électrifiés est en constante progression : de 50 000 ventes mondiales en 2011, le marché a progressé de près de 70% en 2015 pour atteindre plus de 560 000 ventes. Toujours en 2015, dans sept pays, les ventes de véhicules électriques ont dépassé les 1% de parts de marché ; il s’agit de la Chine, du Danemark, de la France, de la Norvège, des Pays-Bas, du Royaume-Unis et de la Suède. En Norvège, l’un des pays les plus avant-gardistes sur le sujet, propose par exemple des services dédiés comme l’utilisation de couloirs de bus, le stationnement gratuit ou encore la recharge gratuite. Cinq grandes zones, le Canada, la Chine, les États-Unis, l’Europe et le Japon tirent la quasi-totalité des ventes mondiales aujourd’hui. Un pays connaît une croissance remarquable ces dernières années : la Chine, tirée par le constructeur automobile BYD, est devenue le plus grand marché du véhicule électrique mondial.

Toutefois, malgré cette croissance apparente, ce marché pèse peu face aux marchés des véhicules thermiques. Ainsi, les véhicules électriques ne représentaient en 2015 que 0.1% du parc automobile mondial. Difficile alors de ressentir les effets économiques ou environnementaux de leur utilisation, même si l’intérêt des constructeurs et l’engouement des consommateurs sont bien présents.

Les véhicules particuliers: moteurs de la croissance

Le marché de la mobilité électrique étant plus mature que celui de l’hydrogène par exemple, les constructeurs automobiles sont plus nombreux à s’être positionnés, et se montrent aussi plus volontaires. Ils touchent les trois technologies liées aux véhicules électriques, pour des caractéristiques différentes, notamment au niveau de l’autonomie, ainsi que présenté dans le tableau ci-dessous.

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Mené par les constructeurs BYD, Nissan, Tesla et VW Group, le marché des véhicules est aujourd’hui principalement tiré par les voitures particulières électriques. En France, pour la première fois, les particuliers représentent la majorité -près de 60%- des acheteurs de véhicules électriques en 2016. Le constructeur Renault-Nissan arrive en tête du marché particulier électrique grâce à ses deux modèles phares :

  • La Renault Zoé domine les ventes avec près de 10 400 véhicules vendus en 2015.
  • La Nissan Leaf arrive à la seconde position avec 2 150 véhicules vendus.

Le bus électrique : un usage en pleine expansion

Le parc mondial de bus électrique est encore relativement inégal, avec des disparités remarquables entre les pays. Grâce à une politique de déploiement volontaire, la Chine accueille la grande majorité de ces véhicules, soit près de 150 000 sur les 173 000 unités mondiales estimées fin 2015. En France, plusieurs villes permettent la circulation des bus électriques aujourd’hui, comme par exemple Limoges, Lyon et Saint-Etienne. La maturité de la technologie permet de développer des innovations sur le secteur tels que des bus de 12 mètres (et plus) électriques sans fil, disposant d’une autonomie adaptée et suffisante aux déplacements en milieu urbain. Dans une ambition d’économie d’énergie, la RATP et STIF ont commencé des tests de bus électriques sur la période 2015-2017 et s’engagent à délivrer environ 3 600 bus en 2017.

Les véhicules utilitaires : un segment porteur

On note par ailleurs, un segment porteur au sein du marché, celui des utilitaires. En 2016, le segment de l’utilitaire électrique présente des chiffres en nette croissance par rapport à l’année 2015, avec par exemple 637 immatriculations cumulées sur le mois d’octobre contre 420 en 2015, soit une hausse de 51,7%. Cette croissance peut s’expliquer notamment par l’adéquation des caractéristiques du véhicule électrique avec les usages de ce secteur : pour des services de livraison urbains par exemple, le véhicule électrique se révèle en effet particulièrement adapté.

Autonomie et prix des véhicules électriques : des freins insurmontables ?

En plus de la problématique de l’origine de l’électricité utilisée pour recharger les véhicules électriques, le marché fait face à deux grands défis étroitement liés : le prix encore élevé des véhicules électriques et leur autonomie limitée.

Face aux véhicules thermiques, le véhicule électrique présente en effet un prix moyen à l’achat plus élevé, à cause notamment du coût encore élevé des batteries. Pourtant, le secteur bénéficie d’investissements et d’avancées technologiques considérables. Selon le DOE (Département de l’Énergie des États-Unis), depuis 2008, le prix des batteries a été divisé par 4. À côté de ces réductions significatives, de grands constructeurs automobiles comme Tesla et GM se sont engagés sur des programmes très volontaires de réductions des coûts à horizon 2022. Parallèlement à cela, plusieurs projets sont menés pour augmenter la densité énergétique des batteries de 36% d’ici 2022, et donc l’autonomie des véhicules. Toutefois, malgré ces progrès, la densité énergétique des carburants pétroliers reste considérablement supérieure.

En pratique, la grande majorité des modèles possède aujourd’hui des batteries d’une capacité de 22 à 33kWh, annonçant des autonomies de 190 à 310 km (variant en fonction du poids du véhicule, mais aussi de la capacité embarquée, etc.). Au contraire, suivant un positionnement volontairement différentié, Tesla équipe ses véhicules de batteries d’une capacité bien supérieure (70-90kWh), leur permettant d’atteindre des autonomies de 370 à 500 km, mais pour un prix bien plus élevé.

Si pour la réalisation de longs trajets, les modèles standards de véhicules électriques peuvent donc encore se révéler peu attractifs pour une partie des consommateurs, les progrès à venir, déjà visibles sur les batteries et les matériaux en général, permettront d’améliorer les performances de ces véhicules.

Réseaux de recharge : vers quelles adaptations ?

Finalement, l’enjeu le plus important reste, comme souvent dans ces cas là, l’adéquation des infrastructures et du réseau de recharge avec la demande croissance du marché.

 Tout d’abord, la mise en place d’un réseau de recharge dense est une condition nécessaire au succès de la voiture électrique. Ce réseau repose à la fois sur la recharge domestique, privilégiée par la majorité des constructeurs aujourd’hui, et sur le développement d’un parc de bornes de recharge sur l’ensemble du territoire afin de permettre des trajets plus longs. Pour donner un ordre de grandeur, il existait fin 2015 1.45 millions de bornes de recharge en état de fonctionner dans le monde, dont 1.3 millions de bornes privées. Les bornes de recharge publiques peuvent quant à elle prendre la forme de bornes de recharge lente ou rapide. Ce dernier type de recharge se développe progressivement en France : fin 2015, on comptait plus de 4 000 stations de recharge, rassemblant près de 12 000 bornes de recharge lente et 1 300 bornes de recharge rapide, contre 9 000 bornes au total en 2014. L’objectif du gouvernement français est de se doter de 50 000 bornes publiques à horizon 2020.

De nombreuses questions alimentent encore les débats, notamment sur le financement de ces parcs ou encore la nécessité de standardiser les bornes de recharge. Ces dispositifs sont toutefois largement appuyés par le Gouvernement, qui a récemment abrogé des projets de lois dans le sens du déploiement de ces bornes rechargeables. Par exemple, la loi Grenelle II (Art. 57 de la loi du 12 juillet 2010) impose l’équipement d’infrastructures de recharge dans les parkings, mais aussi dans tout ensemble d’habitations ou tout bâtiment à usage tertiaire. De même, la loi de transition énergétique pour la croissance verte prévoit de disposer de sept millions de points de recharge pour les véhicules électriques en 2030.

Malgré les débats sur le déploiement des bornes, un guide sur les aspects techniques pour la conception et l’aménagement des infrastructures de recharge des véhicules électriques et hybrides a été publié en 2015. Il répond notamment aux questions liées à la standardisation des bornes ou encore à l’interopérabilité des bornes.

Deux types de prises existent aujourd’hui, le type 2 (ou 2S) étant la nouvelle norme retenue pour être développée au niveau européen. Cette prise est compatible à la fois avec des charges monophasées et triphasées, ce qui permet de charger son véhicule sur une prise domestique ou sur une prise de charge rapide indifféremment.  Des adaptateurs existent pour les véhicules qui possèdent des prises de type 3, développées avant la mise en conformité avec le standard européen, comme c’est le cas par exemple pour la Zoe ZE).

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L’enjeu de la charge des véhicules électriques va bien au-delà des problématiques de prises. En effet, l’énergie dépensée pour la recharge des véhicules sur le réseau électrique s’additionnera à l’énergie déjà utilisée, ce qui pourra avoir un impact notable sur la courbe de charge nationale : selon la CRE, un million de véhicules en recharge simultanée soutirent la puissance de 2 à 4 réacteurs EPR. Pour lisser cette charge hors des heures de pointe, des mesures d’incitation spécifiques devront être mises en place dans les offres afin d’optimiser les périodes de charge.

Cette optimisation permettrait d’une part de limiter la flambée des contrats énergétiques des particuliers, d’optimiser la production d’énergie renouvelable, mais aussi de tirer profit de la capacité de stockage élevée des batteries des véhicules (2 à 3 jours de consommation électrique d’un ménage moyen). Ces véhicules, couplés au Smart grids, pourraient également alimenter un réseau en sous-capacité en déchargeant directement des véhicules. Il s’agit du concept de Vehicule-to-grid (V2G). Toutefois, la réalisation de ces projections est conditionnée au développement de batteries plus performantes et à la réutilisation à terme de batteries vieillissantes comme points de stockage.

Quel avenir pour le véhicule électrique ?

Largement favorisé par l’engouement des grands constructeurs automobiles et par des politiques publiques incitatives, le marché du véhicule électrique a de beaux jours devant lui. Toutefois, pour un développement en adéquation avec les enjeux de la transition électrique, un certain nombre de conditions devront être relevées.

Tout d’abord, seul un usage sur la durée de ces véhicules permet à terme des économies visibles, tant sur le coût de l’électricité, que sur l’entretien et l’assurance. En effet, du fait de son coût d’achat encore élevé, le véhicule électrique n’est aujourd’hui viable économiquement qu’à partir d’un kilométrage défini. Il reste ainsi particulièrement adapté pour des trajets domicile-travail (en remplacement des transports en commun), pour des flottes partagées de véhicules, les véhicules de livraison en ville ou encore de l’autopartage.

L’enjeu pour le futur reposerait alors sur le caractère adaptable des véhicules électriques. En effet, la diversité des technologies présentes dans les différents systèmes présents sur le marché permet à l’utilisateur de choisir un véhicule parfaitement adapté à ses besoins de déplacements. Contrairement aux véhicules thermiques, qui correspondent majoritairement à une culture multi-usages, le véhicule électrique regroupe une grande gamme de modèles, certes polyvalents, mais optimisés pour la réalisation de missions spécifiques. La clé de la transition vers une électromobilité efficace reposerait donc sur une prise de conscience des consommateurs de la nécessité de choisir un véhicule adapté à un usage précis qui leur correspond, sans forcément imposer sa possession.

Cette transition, encouragée par l’émergence d’une nouvelle culture de la mobilité et synonyme d’une optimisation de l’utilisation des véhicules, pourrait être facilitée par l’essor de nouveaux services de mobilité. Ces services, pour lesquels les véhicules électriques se montrent bien adaptés, permettraient d’élargirait la taille du marché potentiel tout accélérant une démocratisation de l’usage électrique.

Les attentes qui reposent sur le véhicule électrique sont donc à la hauteur des promesses qu’il a pu formuler. Si les conditions de son développement et de son adoption sont remplies, le véhicule électrique de demain pourrait être la clé de la mise en place de réseaux électriques plus intelligents. Grâce aux nouvelles technologies et aux échanges de données (par exemple sur la charge et l’autonomie), il est possible d’imaginer des véhicules électriques parfaitement intégrés au réseau. Grâce à leurs batteries, ils agiraient alors comme de véritables leviers de régulation ou de lissage du réseau en permettant de stocker les surplus d’énergie.

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Sources :

http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/avisademe-vehicule-electrique.pdf

http://www.connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-pt-vue/panorama-vf_developpement-vehicules-electriques-2016.pdf

http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/voiture-electrique

http://www.smartgrids-cre.fr/index.php?rubrique=dossiers&srub=vehicules&action=imprimer

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/actualites/prise-type-2-standard-europeen-charge

http://www.avere-france.org/Site/Article/?article_id=6757&from_espace_adherent=0%0A3/