Un véhicule électrique devient plus vert après 20 à 40.000 kilomètres de conduite

21 mars 2019 : Pour corriger la désinformation sur les émissions de gaz à effet de serre des véhicules électriques: la réponse d'Auke Hoekstra aux calculs de Damien Ernst 

Je montre comment en Europe, un véhicule électrique devient plus vert après 20 à 40.000 kilomètres de conduite, pas 700 mille comme un célèbre professeur belge l'a calculé récemment à la télévision. Il a corrigé son calcul  dans un nouveau billet de blog  mais d'une manière tellement déroutante que je ressens le besoin d'expliquer. Je montre aussi qu'en science, les faits sont toujours des faits et Damien Ernst et moi sommes d'accord à ce sujet: nous ne vivons pas dans un monde post-vérité!

REMARQUE: ce post est long et un peu détaillé. Si vous voulez le lire comme un article de blog normal, vous pouvez simplement lire le texte en gras.

Au cœur de cette discussion se trouve le problème suivant: les véhicules électriques émettent moins de CO2 au volant, mais ils ont besoin d'une batterie et la production de cette batterie émet plus de CO2. Quelle est la qualité de cette batterie par rapport à l'avantage de la conduite? Il y a deux semaines, le célèbre et impressionnant prof. Damien Ernst ( médaillé Blondel , travaillant sur des super-réseaux qui aident à résoudre la transition énergétique ) a calculé - à la télévision - qu'il faudrait plus que la durée de vie du véhicule électrique (697612 km pour être précis) pour que la voiture électrique compense le global réchauffement causé par la production de batteries.

Le nombre s'est répandu comme une traînée de poudre dans des dizaines de journaux et de blogs. Mais c'est manifestement faux (comme Ernst l'a admis) et de nombreuses personnes m'ont demandé (en tant que chercheur de l'Université de technologie d'Eindhoven sur ce sujet) de mettre les choses au clair. J'ai donc écrit un fil de discussion étape par étape sur Twitter (même traduit en italien ) qui a inspiré les blogs et j'ai aidé plusieurs journaux avec des vérifications de faits . D'après les journaux néerlandais qui ont signalé l'erreur, seul le Telegraaf l'a laissé non corrigé (ce qui est dommage car ils rétrécissent mais restent les plus gros).

Mais maintenant, Ernst est de retour avec un nouveau billet de blog. J'ai senti que son écriture était si difficile à suivre et regorgeait d'opinions négatives sur les véhicules électriques que la plupart des médias semblent conclure qu'il a réduit de moitié son nombre alors qu'en fait il l'a réduit de 10 à 20 fois une fois que vous comprenez ce qu'il dit. D'où la nécessité pour cet article de blog de remettre les pendules à l'heure. J'aurai besoin de démêler et d'expliquer en cours de route, alors soyez indulgents avec moi.

Avant de commencer: j'aime et j'admire le travail d'Ernst. Je ne prétends pas qu'il est un mauvais professeur et je n'ai aucun problème à ce qu'il souligne à juste titre que la conduite d'une grande voiture (électrique) est mauvaise pour l'environnement. Ma réponse concerne les faits. C'est ce à quoi je m'efforce et c'est ce qu'est la science. Ernst est d'accord : «En tant que scientifique, je n'hésite jamais à remettre en question ce que j'avais affirmé lorsqu'on me présentait de nouvelles informations. Une telle attitude est au cœur même de la pensée scientifique. Donc, j'ai refait mes calculs ci-dessous, mais en intégrant les informations collectées à partir de ces «attaques» pour développer les hypothèses que j'ai utilisées pour faire mes calculs, et même pour en changer une qui doit être modifiée. Je n'ai aucun problème à reconnaître ce fait. Donc ce n'est pas un match de pisse! C'est un calcul. Commençons.

Quelle est le CO² émis par la production de batteries?

Le CO2 émis lors de la production de batteries provoque le réchauffement climatique. Ernst a d'abord affirmé que 312 kg de CO2 avaient été émis pour chaque kWh de batterie produit. Il estime désormais 127 kg. Les experts de l’industrie l’évaluent à 65 kg et il deviendra moindre lorsque les batteries seront produites à partir d’énergie renouvelable.

Commençons par la partie la plus compliquée: quelle quantité de CO2 est émise lors de la production de la batterie d'une voiture électrique?

Nous décrivons les batteries utilisant le kilowattheure ou le kWh. Un kWh signifie que vous pouvez faire fonctionner un moteur électrique utilisant un kilowatt (1000 watts) pendant une heure. Ma première Nissan Leaf avait 24 kWh, mais les voitures de niveau intermédiaire graviteront vers des batteries de 60 kWh et la plus grosse batterie que vous pouvez acheter actuellement est de 100 kWh.

Une batterie de voiture moderne pèse environ 6 kilogrammes par kWh. Vous pouvez réutiliser cette batterie entre 2.000le et 10.000 fois avant de la recycler. (À titre de comparaison, un litre d'essence contient environ 10 kWh mais vous ne pouvez l'utiliser qu'une seule fois et ne pouvez pas le recycler. Donc, actuellement, 6 kg de batteries remplacent 200 à 1000 litres avant d'être recyclés.)

Ensuite, nous mesurons les émissions en kg de CO2 par kWh de batterie produite. À la télévision, Ernst a supposé que 312 kg étaient émis pour chaque kWh produit. Il corrige de nombreuses erreurs, mais c'est la seule qu'il admet clairement. Il décrit comment il a utilisé une publication hautement théorique sur un prototype d'usine et que les auteurs de la publication offrent une quantité bien inférieure de 127 kg de CO2 par kWh lorsque la production augmenterait.

Cependant, même cette correction claire est rendue plus difficile à comprendre car il a lancé toutes sortes d'attaques contre les véhicules électriques et la production en Chine en cours de route, affirmant qu'en Chine - en raison du mix électrique lourd au charbon - les 127 kg quadrupleraient, suivis. par: «Vive le« Made in China »!»

Ernst ne peut apparemment pas s'en empêcher mais en fait, il y a un article de 2017 spécifiquement sur la Chine qui évalue les émissions à 97 kg de CO2 / kWh: pas exactement le quadruple des 127 kg qu'Ernst implique. Je pense que la meilleure et la plus récente source de la littérature (à partir de 2019) le fixe à 106 kg / kWh. Et des initiés de l'industrie, j'entends dire que les grandes usines à la pointe de la technologie sont déjà à 65 kg / kWh. Les chiffres concrets sont difficiles à trouver ici, mais je dirais qu'il est prudent de dire que les estimations d'Ernst sont toujours élevées.

Bien sûr, la plus grande promesse des véhicules électriques réside dans l'avenir. À mesure que les équipements miniers deviennent électriques et que les usines de batteries utilisent de plus en plus l'énergie solaire et éolienne , le CO2 issu de la production de batteries pourrait devenir très faible. Et puis, les batteries sont devenues 50% plus légères tous les 10 à 15 ans et cela ne manquera pas de continuer pendant un certain temps. Par exemple, la publication utilisée par Ernst ne s'applique qu'aux batteries qui sont déjà environ 50% plus lourdes que les batteries à la pointe de la technologie. Ainsi, les futures batteries utiliseront beaucoup moins de matériaux et seront produites avec de l'électricité propre. Et puis: pourquoi jetterais-tu la batterie? Ce n'est pas comme si nous l'avions brûlé et soufflé les résultats en l'air. L'utilisation de la deuxième vie comme batterie domestique semble une bonne idée. Et bien que le recyclage n'en soit qu'à ses débuts comme il y a encore peu de batteries de voitures d'occasion, c'est largement considéré comme l'avenir. Dans l'ensemble: les batteries ont le potentiel de devenir extrêmement faibles en déchets de CO2 (au moins 10 fois mieux avant 2050 serait mon estimation rapide) alors qu'il reste tout simplement très peu de progrès pour l'essence et le diesel.

À quel point l'électricité est-elle sale?

Le CO2 émis lors de la production d'électricité provoque également le réchauffement climatique. Pour des raisons inexpliquées, Ernst a d'abord supposé que les véhicules électriques belges roulaient à l'électricité allemande (550 grammes / kWh). Il prend maintenant le mix de l'UE sur les dix prochaines années qu'il fixe à 317 grammes par kWh. Je peux expliquer pourquoi il veut dire 289 grammes.

Dans le calcul à la télévision et dans le premier calcul sur son nouveau blog, Ernst prend un mix électrique de 550 grammes / kWh. Il dit que c'est le mix énergétique de l'Allemagne. Mais ce qui n'est pas clair, c'est pourquoi vous devriez prendre le mix énergétique allemand lorsque vous faites des calculs pour un public belge et Ernst n'explique pas. Mais le Belge n'en émet que la moitié (257 grammes / kWh) et le mix européen n'est pas loin derrière (296 grammes / kWh selon la source la plus à jour ).

Je pense qu'Ernst pourrait embrouiller les lecteurs quand il dit dans son nouveau billet de blog « Je vais prendre une nouvelle hypothèse, plus positive pour le véhicule électrique » lorsqu'il arrête d'utiliser le mix allemand. Je pense qu'une formulation plus facile à comprendre serait: « J'ai fait l'erreur de prendre le mix énergétique allemand au lieu du mix énergétique belge ou européen et j'ai corrigé cela."

Sa «nouvelle hypothèse» est donc que nous devrions regarder le mix de l'UE au cours des dix prochaines années et qu'il est de 275 grammes / kWh.

Il dit alors qu'il faut compter les pertes de charge / décharge de la batterie et les pertes du réseau électrique. Mais si je regarde ses chiffres, il compte deux fois la charge / décharge de la batterie. Soit cela, soit il compare avec un véhicule électrique qui est si grand que vous ne pouvez pas l'acheter. Si je corrige le double comptage de la charge / décharge, j'arrive à 289 grammes de CO2 par kWh.

Maintenant, je vais prendre ce nombre dans mes scénarios, mais je dois souligner qu'il est très pessimiste. Premièrement, il suppose que le véhicule électrique ne roulera que 10 ans. Mais l'âge moyen des voitures aux Pays-Bas est de 19,6 ans et les batteries Tesla peuvent déjà durer plus longtemps que cela tandis que les nouvelles batteries se dégradent beaucoup plus lentement encore. (J'ai un étudiant en Master qui étudie actuellement la dernière littérature sur ce sujet et les gains sont stupéfiants.)

Ernst suppose également que le mix énergétique européen ne deviendra pas plus vert dans les dix prochaines années. Je sens que je dois souligner qu'il est en contradiction avec les prévisions énergétiques et les plans énergétiques que je connais. Je dirais que la prévision moyenne est de 200 grammes / kWh en 2030.

N'oubliez pas la production d'essence

Dans son premier calcul, Ernst a oublié d'inclure les émissions de CO2 causées par la production d'essence. Il inclut maintenant cela et cela augmente les émissions des voitures à essence de 40%.

Si Ernst faisait ces calculs plus souvent, il n'aurait pas commis cette erreur de débutant. Il confond encore une fois ses lecteurs en disant qu'il ne s'agit que d'une «hypothèse» qui est «favorable au véhicule électrique». Mais chaque expert sait que si vous incluez la production d'électricité, vous devez également inclure la production de combustibles fossiles. Une formulation plus claire serait donc: «J'ai oublié d'inclure la production d'essence mais je l'ai ajoutée dans mon nouveau calcul.»

Cela fait en fait une grande différence. Le CO2 par litre d'essence passe de 2,28 kg à 3,2 kg. Cela signifie que les émissions du véhicule à essence augmentent de 40%.

Quelle quantité d'énergie les véhicules électriques et à essence consomment-ils?

Pour des raisons non expliquées, Ernst a décidé de comparer un gros véhicule électrique avec une petite voiture à essence.

C'est la correction la plus étrange pour moi. First Ernst a comparé un petit véhicule à essence avec un véhicule électrique moyen. Maintenant, il décide soudainement qu'il veut comparer un petit véhicule à essence avec le plus gros véhicule électrique qu'il puisse trouver. C'est, bien sûr, sa décision, mais il ne rend pas ce choix clair à ses lecteurs, je pense. Alors permettez-moi d'être plus clair.

Ernst prend un véhicule électrique qui produit 0,23 kWh / km et le compare à une voiture à essence utilisant 6 litres aux 100 km.

J'ai fait une petite comparaison de la consommation d'énergie de différents véhicules sur le site de l'Agence américaine de protection de l'environnement pour montrer à quel point c'est étrange.

(J'utilise des chiffres américains parce que les chiffres officiels en Europe sont faux à cause du lobby automobile .)

Comme vous pouvez le voir, 0,23 kWh / km équivaut à un Tesla Model X: un gros SUV. Une comparaison directe serait une Porsche Cayenne: un peu plus petite et plus lente mais proche. Ainsi, un véhicule à essence comparable consommerait 11,28 litres aux 100 km.

Au lieu de cela, Ernst se compare à une voiture utilisant 6 litres aux 100 km. C'est moins qu'une VW Golf avec un petit moteur et une transmission manuelle.

La nouvelle conclusion d'Ernst est difficile à trouver

Pour moi, il me semble que vous devez être un expert pour comprendre quels sont ses nouveaux résultats.

Tirer une conclusion de tout cela est simple. Mais Ernst est apparemment déroutant de nombreux lecteurs si je vois ce qu'ils disent sur Twitter et dans les journaux. Ils pensent que la réponse à ses calculs se trouve sous le titre: "Et maintenant le calcul!" Mais à ce point de son poste, les voitures belgo-européennes roulent toujours sur le mix électrique allemand lourd (?) Alors que la production d'essence est toujours exclue (?). Je ne vois pas pourquoi vous afficheriez si bien en évidence les résultats de ces hypothèses erronées.

Dans la deuxième partie, il corrige cette utilisation du mix électrique européen tout en incluant la production d'essence, mais met les résultats dans un paragraphe discret sous la nouvelle «hypothèse 5» où il dit:

" Essayons de discuter à nouveau de l'hypothèse 1 et de l'hypothèse 2. Ces deux hypothèses nous conduisent à des émissions de CO2 de l'ordre de 10 153 kg pour la fabrication d'une batterie de 80 kWh. Comme indiqué précédemment, les émissions de CO2 associées à la fabrication de la batterie peuvent varier un peu, selon l'endroit où la batterie est fabriquée. Il est très difficile d’en avoir une image parfaitement claire. J'ai l'impression qu'en 2019, nous devons être quelque part dans la fourchette de 8000 kg à 18000 kg de CO2 émis pour la fabrication de batteries de 80 kWh. Avec notre nouvel ensemble d'hypothèses, un véhicule électrique avec une batterie de 80 kWh commencerait à avoir une empreinte carbone inférieure à celle d'un véhicule à essence entre 67 226 km et 151 259 km parcourus."

Ce que dit Ernst dans le chiffre inférieur, c'est: si je corrige mon erreur d'oublier la production d'essence, si la production de batteries est proche de ma source corrigée, si je suppose que le mix électrique européen ne devient pas plus propre et si je compare un très gros VE à une petite voiture à essence, puis l'EV est plus verte après 67 226 km.

Le nombre le plus élevé dit la même chose mais suppose que la production de batteries émet 225 kg de CO2 / kWh sans nommer aucune source.

Si vous trouvez cela déroutant: j'étais également confus.

Les calculs!

En utilisant les chiffres corrigés d'Ernst, un grand véhicule électrique devient plus vert qu'une petite voiture à essence après 81 000 km. Si vous comparez comme avec, le VE devient plus vert après environ 35 000 km. En utilisant les meilleures informations dont je dispose, je le situerais à 19 000 km maintenant et 7 000 km à l'avenir.

Ce n'est pas sorcier. Laisse moi te montrer.

Production de batteries

Si nous multiplions 127 kg CO2 / kWh par 80 kWh, nous obtenons (et je cite Ernst): «10 153 kg pour la fabrication d'une batterie de 80 kWh». J'arrondis Ernst à 10160 kg de CO2 pour la production de la batterie

Émissions de VE pendant la conduite

0,23 kWh / km multiplié par 289 grammes / kWh signifie 66 grammes de CO2 par km pour le VE

Les émissions des voitures à essence en conduisant  6 litres / 100 km multipliées par 3,192 kg de CO2 par litre correspondent à 192 gr CO2 / km pour la voiture à essence

Le résultat

L'EV émet 192 - 66 = 125 gr CO2 / km de moins que la voiture à essence. 10 160 / 0,125 = 81 248 km.

Ainsi, après 81248 km, une Tesla Model X gagne sur une petite voiture à essence en utilisant l'hypothèse d'Ernst

C'était le scénario 1 du tableau ci-dessous. Mais nous pouvons également faire d'autres scénarios intéressants.

Scénario 2 . On pourrait comparer la Tesla Model X avec une voiture de sa propre taille. Ensuite, le Model X est plus vert que son homologue (nous avons pris la Porsche Cayenne) après 35 mille km.

Scénario 3 . On pourrait comparer une VW Golf électrique à une VW Golf essence en utilisant les hypothèses d'Ernst pour obtenir une électrique plus verte après 41 mille km.

Scénario 4 . Encore une fois comparant eGolf à essence Golf en utilisant Ernst ses nouvelles hypothèses mais la production de batterie selon les meilleures sources officielles. Cela donne 35 mille km.

Scénario 5 . Ce sont mes meilleures hypothèses: la production de batteries basée sur les estimations de l'industrie de quelqu'un en qui j'ai confiance et les émissions de CO2 pendant la durée de vie du VE sur la base d'hypothèses courantes. Ensuite, j'obtiens environ 19 000 km avant que le VE ne soit plus vert.

Scénario 6 . C'est le futur pour lequel je fais tout ça. L'exploitation minière et la production de batteries utiliseront de l'électricité renouvelable et les voitures électriques rouleront à l'électricité renouvelable. Lorsque cela se produit, ils deviendront plus verts après 7 000 km et moins que cela si la batterie était recyclée.

Conclusion

Les voitures électriques sont vraiment bien meilleures pour le climat que les voitures à essence ou diesel, même selon les nouveaux calculs du prof. Damien Ernst et certainement selon les informations les plus à jour.

PS: J'espère que tout le monde comprend que la visioconférence, les vélos électriques et les trains sont meilleurs pour l'environnement que les grosses voitures, électriques ou non.