V- D : Le bilan carbone d'un véhicule électrique

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Une voiture électrique ne rejette pas directement de CO2 car elle ne consomme que de l’électricité. Mais si l’on prend en compte les émissions dites "du puits à la roue", la voiture électrique rejette du CO2 puisque la production d’électricité nécessite parfois l’utilisation de combustibles fossiles. En France, près de 6 % de l’énergie est d’origine thermique, dont la majeure partie (60%) vient de la combustion du méthane, un gaz naturel. Les autres sources d’énergie comme les énergies renouvelables ou le nucléaire ne produisent que très peu de CO2. La renault ZOE consomme près de 10,5 kW/h pour 100 km. On va donc calculer combien de CO2 a été rejeté dans le processus de production de ces 10,5 kWh d’électricité.

 

Calcul de la masse de méthane :

Mmét = MC + 4MH = 12 + 4*1 = 16 g/mol

La masse molaire du méthane est de 16 g par mole et celle du CO2 de 44 g par mole.

La combustion complète du méthane a comme équation :

CH4 + 2 02 = CO2 + 2 H2O

Donc une mole de méthane produit une mole de CO2.

1m3 de méthane produit 9,7 kWh et sa masse volumique est de 0,656 kg/m3.

(10,5*0,656) / 9,7 = 0,710. Pour produire 10,5 kWh, il faudra consommer 710 g de méthane.

Sur la base de 1 mole de CO2 produite par la combustion d'une mole de CH4 et des masses molaires du méthane et du dioxyde de carbone respectivement de 16 et 44 g/mol, on obtient :

(44*710) / 16 = 1952,5 g.

Pour produire 10,5 kWh d’énergie, on rejettera donc 1952,5 g de CO2 avec du méthane.

 

Bilan carbone de la production de l'électricité nécéssaire à la ZOE pour rouler sur 100 km :

En France, 7 % de l’énergie est d’origine fossile, 77 % est d’origine nucléaire, 4 % est d'origine éolienne et 12 % est d’origine hydraulique. Le reste de l’énergie est produite à partir d’autres énergies propres et leur bilan carbone est négligeable. Le nucléaire et l’hydroélectrique sont des activités qui produisent peu de CO2 : environ 6g par kWh pour le nucléaire, 13 pour l'éolien et 4 pour l’hydraulique, mais il faut quand même les prendre en compte. Ces émissions sont surtout liées au transport ou à la construction des infrastructures.

Pour 10,5 kWh d’énergie, on rejette suivant chaque source d'énergie de production électrique :

  • 1952,5 g de CO2 à partir d'une production par centrale à combustion méthane
  • 63 g de CO2 à partir d'une production par centrale nucléaire
  • 42 g de CO2 à partir d'une production par centrale hydraulique
  • 136,5 g de CO2 à partir d'une production par éolienne

Sur la base des % d'origine de la production électrique en France, on peut estimer le bilan carbone de la production électrique de 10,5 kWh

1952,5*(7/100) + 63*(77/100) + 42*(12/100) + 136,5*(4/100) = 136,67 + 48,51 + 5,04 + 10,5 = 200,72 g

Pour rouler sur 100 km, La renault ZOE produira ainsi près de 200 g de CO2, soit plus de 50 fois moins que la scénic essence ou diesel en ce qui concerne la part de CO2 associée à la consommation  

 

Calcul du même bilan carbone mais observée en Allemagne cette fois-ci :

Toutefois, ces observations ne sont valables qu’en France. En effet, dans les autres pays, la production de l’électricité n’a pas la même origine qu'en France. En Allemagne par exemple, près de 50 % de l’énergie est d’origine thermique (combustibles fossiles), dont la majeure partie provient du charbon, un élément encore plus polluant que le gaz naturel.

En Allemagne :

Energie utilisée

% de la production électrique allemande

Emissions de CO2 par kWh produit (g/kWh)

Bilan carbone total (g/kWh)

charbon

19

978

185,82

lignite

25

1039

259,75

gaz

9

883

79,47

nucléaire

15

6

0,9

éolien

12,7

12,7

1,78

photovoltaïque

55

55

3,3

biomasse

983

983

78,64

hydraulique

4

4

0,16

total

100

3960,7

609,82

 

10,5 * 609,82 = 6403,11 g

Pour rouler sur 100 km, on rejettera cette fois 6403,11 g de CO2, soit plus de 6 kg supplémentaires.

 

Ajout des émissions grises :

Le bilan carbone de la voiture électrique ne peut toutefois être arrêté à ce chiffre. Il faut bien entendu y rajouter :

- les émissions grises issues de la fabrication de la voiture

- les émissions grises issues de la production de la batterie

- les émissions grises générées par le traitement et le recyclage du véhicule et de la batterie

On a déjà calculé que la fabrication d'un véhicule ajoutait 2500g de CO2 pour 100 km au bilan carbone. Le recyclage du véhicule et des batteries produit une quantité de CO2 négligeable. En revanche, la production de la batterie entraîne l'émission d'une quantité importante de CO2. On note en effet que la batterie de la mitsubishi i miev qui pèse 230 kg entraine le rejet de 4,1 tonnes de CO2. Cette batterie étant plus petite, on peut estimer les rejets de la batterie de la ZOE (qui pèse plus de 300 kg) à environ 5,5 tonnes.

On peut ainsi estimer le bilan carbone de la Renault ZOE par 100 kms, sur la base d'une durée de vie de 200 000 kms :

5 500 000 / 2 000 = 2750 g

200,72 + 2500 + 2750 = 5450,72 g

 

Le bilan carbone de la renault ZOE en France est donc de près de 5,5 kg de CO2 pour 100 km.

Sur la base des données précédentes, le même véhicule en Allemagne présente un bilan de 11,7 kg de CO2 pour 100 km, soit plus du double.

 

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