Tout savoir sur le véhicule électrique

En privilégiant l’électricité plutôt que des carburants fossiles, le véhicule électrique est une des réponses aux enjeux environnementaux et géopolitiques de la planète. Il s’impose au point que les véhicules thermiques ne se vendront sans doute plus dès 2035, une décision probable dans le cadre des prochains plans européens.

Alors que les automobiles consomment la majorité du pétrole en France, le véhicule électrique, lui, ne produit pas de gaz à effet de serre (GES). Sa conduite ne pollue pas. Mais est-il si “vert” que cela ?

Nouveaux produits, nouveaux équipements, nouvelles habitudes, nouvelles façons d’envisager nos déplacements…. Valoxy, cabinet d’expertise comptable dans les Hauts de France, vous aide à bien comprendre les changements induits par le véhicule électrique.

Un marché français en forte hausse

Partant de moins de 1 000 véhicules vendus en France en 2010, autour de 15 000 en 2014, et 50 000 en 2019, le marché explose véritablement en 2020 avec 120 000 immatriculations. En 2021, plus de 170 000 VE ont été immatriculés, dont les Tesla Model 3, Renault Zoé et Dacia Spring, qui caracolent en tête des ventes. (Retrouvez notre article Les incitations en faveur des véhicules propres).

Début 2022, le parc de véhicules électriques français compte ainsi un peu plus de 500 000 véhicules, dont 70 000 utilitaires, sur un parc total de près de 45 millions de véhicules (dont 6,6 d’utilitaires, poids lourds et autobus).

 

Batterie électrique

La batterie est le cœur du véhicule électrique. Elle stocke de l’énergie électrique. Les fabricants doivent trouver le meilleur compromis possible entre son poids, sa taille, sa capacité de stockage, son coût, sa durée de vie, et sa faculté de recharge. Il ne faut pas oublier non plus son “empreinte environnementale”, qu’il s’agisse de sa fabrication (extraction minière, processus de transformation, etc.) et de son recyclage (circuits, stockage, désassemblage, déchets, etc.).

D’une batterie à l’autre, le courant fourni et son utilisation peuvent être différents. Le courant sera plus ou moins puissant et stable. Un résumé des performances clefs permet de comparer les batteries :

La puissance d’une batterie est son premier indicateur de performance. Mesurée en Watts (W), c’est la “quantité” d’électricité qu’elle peut fournir à un instant donné. Ainsi, un moteur puissant, ou une accélération forte, devront s’appuyer sur une batterie capable de fournir beaucoup de puissance électrique.

Le temps de charge (durée de branchement nécessaire pour recharger totalement la batterie) varie selon le type de chargeur utilisé (prise standard 220V, borne de recharge en courant triphasé ou courant continu, etc.).

L’énergie stockée se mesure en Watt-heure (Wh), et indique l’autonomie d’un véhicule. Par exemple, une batterie de 1 kWh (1000 Wh) peut fournir de l’énergie à un moteur d’une puissance de 1000W pendant une heure.

Durée de vie

Comme pour nos téléphones et nos tablettes, une batterie perd de sa capacité de stockage au fil du temps et du nombre de cycles de charge.

Le fonctionnement d’une batterie

Une batterie produit de l’électricité grâce à une réaction électrochimique. La circulation d’électrons entre deux pôles (les électrodes), positif (l’anode) et négatif (la cathode), crée l’énergie électrique. Ces deux électrodes baignent dans une solution électrolytique (l’électrolyte), à l’origine du déplacement des électrons. Le courant électrique est généré par le mouvement d’ensemble des électrons entre l’électrode positive et l’électrode négative.

Les différents types de batterie

Le métal et les solutions utilisées dans les différents éléments de la batterie détermineront les avantages et les inconvénients de cette dernière. Légèreté, durée de vie, capacité de stockage, toxicité, inflammabilité, risque d’explosion, facilité de recyclage, coût, etc. Il existe de nombreux types de batteries, par exemple au cadmium-nickel ou au plomb, mais l’automobile électrique repose surtout sur le Lithium-Ion. Celui-ci fait l’objet de plusieurs projets de mega-usines dans la région Hauts de France, près des usines de montage automobile, à Douai et Maubeuge.

A noter également l’intérêt des batteries au sodium (en phase d’industrialisation à l’Université d’Amiens), moins chères et plus puissantes (mais aussi plus lourdes), bien adaptées au marché des véhicules hybrides.

Et le futur s’écrit peut-être avec la batterie à électrolyte solide, aujourd’hui sujet de recherches, qui permettrait de doubler l’autonomie des véhicules, en toute sécurité.

Le poids d’une batterie

La batterie d’une voiture thermique pèse autour de 20 kg, et son réservoir (plein d’essence) entre 30 à 50 kg. Selon son modèle et sa capacité de stockage, le poids d’une batterie de véhicule électrique varie de 250 à 600 kg. (326 kg pour la batterie de la Renault Zoé, 600 kg pour la Tesla Modèle S).

Mobilité

La mobilité d’un véhicule électrique dépend de la puissance de sa batterie, du niveau de charge de celle-ci, et de son utilisation. Recharge lente, standard, intelligente, rapide, les différentes façons de recharger correspondent ainsi à des usages différents. Mais, plus la puissance de la source est faible, plus le temps de recharge sera long. Avant de prendre la route, pensez à vérifier l’existence de bornes de recharge sur votre itinéraire !

Recharger la batterie

> Pour une recharge très occasionnelle, une simple prise domestique peut suffire. C’est néanmoins déconseillé, à cause des surchauffes que cela peut occasionner. Et  le temps de recharge du véhicule sera probablement très long.

> Pour un usage quotidien (jusque 80 km/jour), il est quand même recommandé d’utiliser une prise renforcée, plus sécurisée. (et un câble spécifique « Mode 2 »). C’est une ligne dédiée, plus adaptée, qui porte la puissance de charge à 3000 Watts. Mais recharger complètement un VE équipé d’une batterie de 50 kWh prendra quand même plus de 15 heures !

> Au delà, et pour réduire le temps de recharge, il faudra installer une borne de recharge domestique. Elles coûtent entre 1 000 et 1 500 €. Reliées au compteur du domicile, elles permettent de recharger en heures creuses, et parfois de moduler la puissance de charge pour s’adapter à la consommation de la maison.

  • La charge normale. Les modèles monophasés vont de 3,7 kW à 7,4 kW. Recharger un VE équipé d’une batterie de 50 kWh prendra environ 7 heures avec un coffret de 7,4 kW,
  • La charge accélérée. Les modèles triphasés vont de 11 kW à 22 kW. Recharger un VE équipé d’une batterie de 50 kWh ne prendra qu’un peu plus de 2 heures avec un coffret de 22 kW !

Le gouvernement a mis en place un crédit d’impôt pour l’installation d’une borne de recharge. Il correspond à 75 % du montant total de la dépense – fourniture et pose par une entreprise – payée entre le 1er Janvier 2021 et le 31 décembre 2023, dans la limite de 300 € par système de recharge.

> Enfin, la recharge en courant continu (ou recharge rapide) se fait pour les puissances supérieures à 22 kW. Certaines atteignent aujourd’hui 250 kW et équipent les stations routières et autoroutières, pour une recharge express de vingt à trente minutes.

 

Maillage du territoire en bornes de recharge

Parkings d’entreprises, d’administrations ou de supermarché, bornes de recharge à proximité des gares et des hôtels, parkings urbains, espaces municipaux “d’aide à la mobilité”, stations services, etc. les bornes se multiplient sur le territoire mais leur nombre reste à la traîne face à l’explosion du nombre de véhicules en service.

Les “gros rouleurs” ont, plus que les autres, besoin de stations de “recharge rapide”, encore assez peu nombreuses. Pour traverser la France sans trop de difficultés, il faut en effet savoir où recharger son véhicule ! Même si le GPS de beaucoup de VE indique les stations et les temps de charge sur un long parcours, il faut cependant rester attentif aux “zones désertiques”, où pas une borne n’a encore poussé !

Les acteurs de la charge rapide ont des stations (plus ou moins bien) réparties dans l’Hexagone :

  • Tesla est le seul constructeur qui dispose son propre réseau de recharge. Ses “Superchargeurs” sont pour l’instant exclusifs, c’est à dire réservés aux seuls véhicules de la marque. Tesla envisage cependant d’ouvrir son réseau à toutes les marques dès 2022. Plus gros maillage de stations au monde, la marque dispose en France d’une centaine de stations (environ 1 000 bornes) fin 2021.
  • Ionity, un consortium regroupant plusieurs constructeurs, propose également un réseau de bornes de recharge à très haute puissance. Réparti à travers toute l’Europe, le réseau est accessible à une grande partie des véhicules électriques compatibles avec la charge rapide. Fin 2021, il compte environ 90 stations (soit environ 400 bornes) en France.
  • Total Energies annonce 60 points de recharges rapides dans ses stations-service fin 2021, (et 110 fin 2022), équipées de bornes en courant continu d’environ 250 kW. Il faut dire que l’État a imposé l’installation d’une station de recharge pour véhicules électriques dans « toutes les aires du service du réseau autoroutier concédé » d’ici au 1er janvier 2023.
  • Enfin, Fastned, le dernier arrivé sur le marché, a installé quatre stations autour de Dijon, Dôle et Montbéliard, suite à un appel d’offre des réseaux d’autoroutes APRR et AREA. Cinq autre devraient suivre en 2022.

 

Consommation de la voiture électrique

La consommation d’un VE est liée à la capacité de sa batterie (en kWh), à sa consommation moyenne (en kWh/100 km), et aux kilomètres parcourus. Le coût par kWh dépend aussi du fournisseur d’électricité.

Avec une batterie de 15 kWh/100 km, et un kilométrage annuel de 15 000 km, la consommation sera de 2 250 kWh (15 000/100 * 15). Il suffit ensuite de multiplier cette consommation par le prix moyen du kWh.

 

Le Bilan écologique du véhicule électrique

> Bilan carbone

La comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre (GES) du véhicule électrique lors de son utilisation lui est très favorable. (Voir notre article Petit lexique du réchauffement climatique à usage des entreprises). De plus, en France, l’électricité provient à plus de 90% de sources décarbonées (nucléaire, hydro, éolien). La voiture électrique ne rejette donc -directement ou indirectement – que très peu de CO2 dans l’atmosphère. Par contre, de nombreux pays (Inde, Chine, États Unis, Indonésie, etc.) présentent un bilan beaucoup plus mitigé, car leur électricité provient en grande partie du pétrole, du gaz ou du charbon.

Il faut également s’intéresser au bilan carbone global de la voiture électrique. Celui-ci inclut aussi la phase de sa fabrication (et notamment celle de sa batterie). Les chiffres évoluent rapidement avec l’optimisation progressive du parc. On peut cependant considérer que le bilan carbone du véhicule électrique ne s’équilibre avec celui du véhicule thermique qu’entre 20 000 à 40 000 km parcourus, suivant le poids et le modèle du véhicule. Sachant que le kilométrage annuel moyen d’un français est de 13 000 km…

Le cabinet Carbone 4, conseil indépendant spécialisé dans la stratégie bas-carbone et l’adaptation au changement climatique, a publié une étude assez fiable, et très intéressante à ce sujet, intitulée « Empreinte environnementale des voitures en France« .

> Bilan environnemental

Si l’on tient compte de la pollution émise lors de la fabrication de la batterie, mais aussi des problèmes liés à la diminution des ressources naturelles (extraction minière), à la pollution de l’eau, de l’air, aux conditions de travail dans certains pays, au transport des déchets, à la dépollution et au recyclage des matériaux, le bilan environnemental du VE est loin d’être idéal. Mais il est à mettre en face des pollutions de l’industrie pétrolière, ses marées noires et ses guerres. Voir notre article La responsabilité environnementale.

Rétrofit

Pour encourager les constructeurs à passer à l’électrique, mais aussi permettre la conversion progressive du parc automobile, la transformation d’une voiture thermique en voiture électrique (“rétrofit”) est autorisée depuis le décret du 13 Mars 2020. Il consiste à remplacer le moteur thermique, à essence ou diesel, par un moteur électrique alimenté par batteries ou piles à combustibles (hydrogène).

C’est malgré tout une opération encore onéreuse, qui coûte entre 10 et 20 000 € selon les modèles (berlines) … Le rétrofit électrique est néanmoins encouragé par les politiques publiques en faveur de la neutralité carbone. Il peut bénéficier de subventions. (primes à la reconversion, aides régionales, crédits d’impôts, etc.).

Le vehicle-to-grid (V2G)

Un nombre de voitures électriques très important peut-il avoir un impact sur la consommation globale de la France ? Le réseau électrique est-il capable “d’encaisser” cette surcharge ? Ce sont des questions – légitimes – qui font l’objet de nombreuses études et prospectives.

Un réseau saturé ?

À l’horizon 2035, des études évaluent le parc automobile français à 15 millions de véhicules. (Il y en a à peine 500 000 aujourd’hui). Avec une moyenne (celle d’aujourd’hui) de 13 000 km parcourus, et une consommation de 18 kWh/100km, ces véhicules consommeraient autour de 35 tWh d’électricité, soit environ 6,5% de la production actuelle (550 tWh). Pas de quoi faire “exploser” le réseau.

Souplesse et “compensation”

Par contre, en développant une gestion intelligente de la charge des batteries (modulation en fonction des heures de recharge, analyse de la conduite du véhicule, etc.), la recharge  “intelligente” (aussi appelée “optimum carbone”) permet de limiter la consommation supplémentaire d’électricité. 

Elle pourrait ainsi offrir une flexibilité complémentaire au système électrique, en donnant la possibilité aux batteries connectées au réseau de rétrocéder une partie de leur énergie stockée. C’est ce que l’on appelle le “vehicle-to-grid” (V2G). De cette façon, les batteries des véhicules électriques non utilisés pourraient soulager le réseau électrique pendant les pics de consommation. 

Recyclage des batteries

D’autres études prospectives analysent la possibilité de recycler les batteries dans une “seconde vie” et de les utiliser comme moyen de stockage de l’électricité en heures creuses… pour la réinjecter ensuite dans le réseau lors des pics de consommation.

Qu’en est-il des véhicules hybrides ?

Les véhicules hybrides ont été en partie imaginés – et développés –  pour faciliter le passage aux véhicules électriques. Ils combinent les propulsions électriques et thermiques. L’adaptation à une manière différente de conduire, la compensation du manque initial de stations et bornes de recharge, mais aussi la souplesse de deux types d’énergie, avaient tout d’abord séduit. 

Une analyse des façons de conduire ces véhicules montre en réalité que l’électricité n’est souvent qu’un appoint. Et qu’en conséquence, leurs consommations de carburants thermiques, et leurs rejets de CO2 n’en font pas des véhicules propres. Ils donnent ainsi une “fausse” bonne conscience écologique à leurs conducteurs. 

Le législateur ne s’y est pas trompé, qui diminue chaque année les avantages liés à ces véhicules. Et les acheteurs eux-mêmes devraient se pencher sur le prix de revente (occasion) de ces véhicules. Il risque fort de chuter drastiquement au vu des évolutions législatives de plus en plus restrictives imposées par l’Europe.

 

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