Les enjeux de la mobilité électrique

Dans le cadre de son pacte vert (green deal), l’Union Européenne a récemment annoncé l’interdiction de la commercialisation de voitures thermiques neuves à l’horizon 2035. En parallèle, plusieurs constructeurs ont également communiqué leur intention de cesser progressivement la commercialisation de voitures de tourisme munies d’un moteur à explosion. La transition vers la mobilité électrique semble donc inéluctable, du moins en Europe où les distances sont courtes et les territoires densément peuplés. Mais cette transition ne saurait se résumer au simple remplacement d’une technologie par une autre. Au contraire, elle comporte de nombreux enjeux, dont celui de l’approvisionnement en énergie de ces véhicules électriques. Cet article a pour but de mettre en lumière, dans le contexte suisse, certaines questions soulevées par cet important changement de paradigme.

L’évolution de la mobilité électrique

En septembre 2021, la Suisse comptait un total de plus de 6.3 millions de véhicules (source OFS), un chiffre en augmentation de 38% par rapport au début du siècle. Les voitures de tourisme représentaient près des trois quarts de ces véhicules, soit quelques 4.7 millions de voitures. Parmi ces dernières, seules 70’000 d’entre elles était propulsées par des moteurs électriques, soit un peu moins de 1.5% (source OFS). Si cette pénétration de la mobilité électrique dans le domaine de la mobilité individuelle peut paraître faible à première vue, elle s’inscrit dans une dynamique de très forte progression ces dernières années. Ce taux était en effet trois fois moins élevé seulement 3 ans auparavant et quasi nul il y a une dizaine d’années.

Un autre indicateur important de l’essor rapide de la mobilité électrique en Suisse se situe dans les statistiques des ventes des voitures neuves. En 2021, les véhicules 100% électriques ont représentés plus de 13% des nouvelles immatriculations. De plus, selon les données d’auto-Schweiz, la voiture la plus vendue en 2021 était un modèle purement électrique. À ce rythme-là, la branche de l’électromobilité table sur une proportion de voitures électriques (hors hybrides rechargeables) de l’ordre de 30% du parc automobile à l’horizon 2030. Sans même compter l’augmentation constante du nombre de voitures immatriculées en Suisse, cela représente près de 1.5 million de véhicules électriques d’ici seulement quelques années. Dans sa feuille de route pour la mobilité électrique, la Confédération table d’ailleurs sur un taux de 50% de véhicules électriques dans les nouvelles immatriculations d’ici 2025.

Les potentiels et les limites de la mobilité électrique

La transition de la mobilité motorisée individuelle des carburants fossiles à l’électricité est souvent citée comme un progrès : des véhicules plus propres, plus économes en énergie et plus silencieux. En ce qui concerne les émissions de CO2, l’analyse de cycle de vie présentée sur le site du TCS montre clairement que, même si la production de véhicules électriques génère plus de gaz à effet de serre que celle d’un véhicule thermique, les premiers compensent rapidement cet inconvénient grâce à des émissions réduites durant leur phase d’utilisation. Ainsi, selon le comparateur en ligne du TCS, les courbes d’émissions d’une VW Golf et d’une VW ID.3 équipée d’une batterie de 58 kWh se croisent après 60’000 km, soit environ 5 ans selon le kilométrage moyen en Suisse.

La comparaison des mêmes modèles permet également d’illustrer la réduction de la consommation d’énergie. Là où le modèle thermique consomme 5.8 litres d’essence pour parcourir 100 km, soit un peu plus de 53 kWh, la consommation du modèle électrique est seulement de 19.4 kWh au 100 km. Même s’il est toujours délicat de comparer deux formes différentes d’énergie, le rapport proche de 3 qui sépare ces deux consommations montre bien l’ampleur du potentiel que la mobilité électrique recèle en termes d’économie d’énergie.

Dans le contexte suisse, ce potentiel d’économies d’énergie s’accompagne d’une possibilité d’augmentation de l’autonomie énergétique. En effet, notre pays possède encore des ressources inexploitées en ce qui concerne la production d’électricité renouvelable, notamment liées au photovoltaïque et à l’éolien, une source dont le potentiel a récemment été revu à la hausse par l’office fédéral de l’énergie.

Néanmoins, malgré ces avantages clairs vis-à-vis des véhicules thermiques, la mobilité électrique possède également des limites. La plus évidente relève de l’aménagement du territoire, une problématique sensible dans un pays de la taille de la Suisse. En effet, une voiture électrique nécessite les mêmes infrastructures qu’une voiture thermique, que l’on parle de routes ou de places de stationnement. La transition vers la mobilité électrique ne résout donc aucunement les problèmes d’engorgement du trafic ou de surfaces par des parkings.

Deuxièmement, la mobilité motorisée individuelle, fût-elle électrique, reste énergétiquement moins efficace que la mobilité collective. Ainsi, selon les CFF, un voyageur effectuant un trajet en train sur une distance de 100 km engendre une dépense d’énergie équivalente à un seul litre d’essence. Cette valeur est non seulement inférieure à la consommation de la voiture thermique évoquée plus haut, mais également inférieure à celle de son équivalent électrique !

LES ENJEUX DE LA RECHARGE DES VÉHICULES ÉLECTRIQUES

Mais l’enjeu principal de la transition vers la mobilité électrique réside probablement dans la question de la recharge des véhicules.

Les besoins en énergie

La question qui vient en premier à l’esprit, et encore plus particulièrement en ces temps de risque de pénurie, est celui de la disponibilité de l’électricité nécessaire à la charge des véhicules. Car si le passage à la mobilité électrique permet des économies d’énergie en général, il engendre cependant bien une augmentation de la consommation d’électricité.

Aujourd’hui, la consommation des véhicules électriques reste cependant marginale. En se basant sur les chiffres moyens de kilométrage (11’000 km/an) et de consommation (0.2 kWh/km), les quelques 70’000 voitures électriques immatriculées en Suisse à la fin de l’année 2021 ont consommé un peu plus de 150 GWh. Si ce chiffre peut paraître important à l’échelle individuelle, il représente moins de 0.3% de la consommation électrique totale.

Mais cette situation pourrait évoluer rapidement. Si les prévisions de la branche se réalisent, soit un taux d’électrification du parc automobile de 30% d’ici 2030, la consommation annuelle cumulée de quelques 1.5 million de véhicules électriques pourrait atteindre 3.5 TWh, soit 6% de la consommation actuelle du pays. À titre de comparaison, ce chiffre est supérieur à l’ensemble de la production photovoltaïque en 2021 au niveau national (2.8 TWh).

Un renforcement massif des capacités de production ou des efforts liés à l’efficacité énergétique est donc nécessaire pour que la transition vers la mobilité électrique n’accentue le risque de pénurie ou notre dépendance aux importations.

L’accès aux infrastructures de recharge

Cependant, l’augmentation de la consommation d’électricité n’est pas le seul enjeu soulevé par la transition vers la mobilité électrique. L’accès aux infrastructures de recharge est également un point central de ce changement.

Même avec des chargeurs rapides, dont la puissance peut atteindre 150 kW ou plus, le temps nécessaire à la charge complète d’un véhicule se compte en dizaines de minutes, bien plus important que pour un plein d’essence. Ce temps de charge plus élevé empêche le simple remplacement des stations essence par des stations de recharge rapide qui assureraient la réponse à l’ensemble des besoins. Pour s’en convaincre, il suffit d’imaginer des stations essences où les voitures auraient besoin de 20 minutes pour remplir leur réservoir. De plus, s’il est impossible pour les particuliers et la majorité des entreprises d’avoir accès à une station-service privative, la connexion quasi universelle au réseau électrique ouvre la possibilité pour ces mêmes détenteurs de véhicules de pouvoir les charger à leur domicile ou sur le site de l’entreprise. Ces deux différences avec les véhicules thermiques, pouvant apparaître comme mineures au premier regard, entraînent un changement complet de paradigme en ce qui concerne l’approvisionnement en énergie des véhicules, nécessitant de nombreuses adaptations.

Pour ce qui relève de l’accès aux infrastructures de recharge à domicile, la situation diffère fortement selon le type de logement considéré. S’il est relativement simple pour le propriétaire d’une maison individuelle d’entreprendre les travaux d’installation d’une seule borne de recharge, il en va autrement pour les habitants de logements collectifs. Dans ce cas, les travaux d’électrification des parkings collectifs peuvent engendrer des conséquences financières impactant tous les habitants de l’immeuble, et pas seulement ceux concernés par la recharge de leur véhicule. En effet, ces travaux comportent des étapes, dites de pré-équipement, communes à tout le système de recharge et concernant ainsi les utilisateurs actuels comme les futurs. D’un côté, faire porter l’entier de ces coûts aux premiers utilisateurs est une barrière quasi infranchissable. De l’autre, répartir ces investissements entre tous les utilisateurs du parking ou les faire porter au propriétaire de l’immeuble soulève également un certain nombre de blocages.

Et la question de la répartition des coûts d’utilisation n’est pas simple. L’ensemble des points de charge d’un parking collectif constituant un seul et même client du point de vue du distributeur d’électricité, il est nécessaire pour l’entité administrant l’immeuble de mettre en place un système de décompte. Cela sous-entend la capacité de mesurer la consommation de chaque utilisateur, de centraliser cette information et de l’utiliser pour générer des factures. Pour les grands acteurs de l’immobilier gérant des dizaines, voire des centaines d’immeubles, c’est un travail conséquent nécessitant du temps et des moyens. Pour cette raison, nombreux sont les propriétaires immobiliers qui ne mettent pas encore des infrastructures de recharge à disposition de leurs locataires. Il existe néanmoins des solutions dites de « contracting » permettant de palier à ce problème. Celles-ci se caractérisent par l’intervention d’un intermédiaire prenant en charge non seulement les investissements initiaux, mais également les aspects administratifs puis proposant l’accès aux points de charge sous la forme d’un service rétribué par un abonnement.

Les infrastructures de recharge sur la voie publique constituent une solution de repli pour ceux qui n’ont pas accès à la recharge à domicile. Mais là aussi, un nombre important d’adaptations est nécessaire. Premièrement, les parkings sur lesquels ces infrastructures sont installées ne bénéficient pas nécessairement d’une connexion suffisante au réseau électrique. Les travaux nécessaires à cette connexion peuvent s’avérer relativement coûteux. De plus, afin de s’assurer que les places de stationnement équipées de points de charge soient effectivement disponibles pour les véhicules électriques, il est indispensable d’en interdire l’accès aux véhicules thermiques. Or, pour beaucoup de communes, cela nécessite une modification du règlement communal afin de permettre la verbalisation des contrevenants. Les questions de stationnement étant particulièrement sensibles, de telles adaptions peuvent prendre du temps.

Les coûts de la recharge

L’envolée récente des prix de l’électricité soulève naturellement la question des coûts liés à la charge des véhicules. Selon les tarifs annoncés à la fin du mois d’août par les distributeurs Suisse, le prix médian d’un kWh sera de 27.2 centimes en 2023. Néanmoins, l’étude rapide des données mises à disposition par la commission de l’électricité (Elcom) montre de fortes disparités régionales avec des prix pouvant se situer aux alentours 35 centimes selon les régions.

Malgré cette forte augmentation, les coûts de recharge d’une voiture électrique peuvent encore s’avérer très avantageux en comparaison de ceux d’un modèle à essence. En se basant sur le tarif médian, les quelques 20 kWh nécessaires pour parcourir 100 km avec une voiture électrique engendreront un coût d’environ 5.40 CHF. C’est moins de la moitié du coût du carburant pour un véhicule équivalent à essence. Celui-ci peut être estimé à environ 11.60 CHF en se basant sur un coût moyen de 2 CHF/l.

Cette comparaison fait l’hypothèse, quelque peu réductrice, d’une recharge sur une borne privée à domicile bénéficiant des tarifs régulés. Dans le cas d’une recharge (lente) sur une infrastructure publique, les tarifs actuellement pratiqués sont de l’ordre de 45 à 55 centimes et sont donc proches de la parité avec l’essence. Néanmoins, ils pourraient également augmenter l’année prochaine.

Pour conclure

Même si elle présente des limites, la transition de la mobilité motorisée individuelle des carburants fossiles à l’énergie électrique possède le potentiel de participer significativement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à l’augmentation de l’autonomie énergétique du pays. En effet, si la Suisse a le potentiel de produire sa propre électricité renouvelable, elle ne possède pas de gisements pétrolifères. La concrétisation de ce potentiel ne pourra cependant se faire que si cette transition est effectuée de manière maîtrisée. Pour cela, il est indispensable que les pouvoirs publics, à tous les échelons, prennent en main rapidement cette problématique et mettent en place des actions concrètes permettant à la fois que les électromobilistes aient accès à une infrastructure de recharge, à leur domicile ou ailleurs, et que celles-ci disposent de quantités suffisantes d’électricité. Sans actions coordonnées, le risque d’un déséquilibre entre offre et demande est réel. Celui-ci pourrait se traduire par un ralentissement du développement de la mobilité électrique, et donc de la réduction des émissions, ou au contraire par une forte pression sur le système électrique suisse.

Si la mobilité électrique constitue indéniablement un progrès, il est néanmoins important de garder à l’esprit que le changement de paradigme soulève de nombreuses questions auxquelles il ne faudra pas manquer d’apporter des réponses.

 

Christian Rod

Expert indépendant

4 réponses à “Les enjeux de la mobilité électrique

  1. Vous avez soulevé très justement la question de la recharge, non seulement en durée, mais aussi en qualité d’électricité fournie. Dans un pays comme l’Allemagne, avec actuellement toujours au moins 44% de l’électricité produite par des agents fossiles, c’est tomber de Charybde en Scilla, puisque les 100 kWh(él) d’un plein électrique sont équivalents à 300 kWh(th) nécessaires pour une turbine alimentée par un agent fossile, par exemple ~30 m3 de gaz méthane, ou ~30 L de diesel, ou ~32 L d’essence !
    Mais il y a un autre problème que vous ne mentionnez pas, celui des batteries.
    Les plus efficaces en densité d’énergie (soit en kWh(él)/kg) seront celles dites à “lithium-air” (le lithium étant le métal le plus léger) qui, peut-être demain, arriveront à 4 kWh(él)/kg de lithium (mais on n’en est actuellement qu’à à peine 1 kWh(él)/kg). Cela représentera, pour un plein d’une batterie embarquée de 100 kWh(él) pour une autonomie de 500 km (en comptant une consommation de 20 kWh/100km), une masse de 25 kg de lithium métallique pur par véhicule.
    Un parc de 4,7 millions de véhicules électriques représenterait une masse totale de … 117’500 tonnes de lithium ! En regard, il faut savoir que le marché mondial actuel du lithium n’est que de 100’000 tonnes par an.

    Non ! Si l’avenir est bien à la motorisation électrique, celle-ci ne se fera pas via des batteries, mais grâce aux piles à combustibles embarquées, alimentées soit par le dihydrogène, H2 (comprimé ou liquide), soit, moins dangereusement, par des dérivés hydrogénés de synthèse (produits, par exemple, via l’énergie solaire par les procédés P2G2L) et sous forme liquide (acide formique, méthanol, cyclohexane…) et dont le plein sera aussi rapide qu’actuellement avec de l’essence.

    1. N’y a-t-il pas d’énormes gisements de lithium en Allemagne, France, Royaume-Uni qui ne sont pas exploités, ou à peine au début d’un processus d’exploitation (notamment couplé à de la géothermie) ?
      Même en Suisse, il y en aurait – mais pas dans des proportions suffisantes pour être rentable, selon la situation économique de 2020 – mais qui n’est plus d’actualité.
      Je n’ai cependant pas pris le temps de faire les calculs pour voir le ratio entre ces gisements dont l’exploitation s’amorce, et les besoins de la mobilité électrique.

      1. Vous trouverez justement ici ce qu’il en est de la France :
        https://www.connaissancedesenergies.org/afp/dans-la-course-au-lithium-la-france-prevoit-douvrir-lune-des-plus-grandes-mines-deurope-dans-le-massif-central-dici-2027-221024?utm_source=newsletter&utm_medium=fil-info-energies&utm_campaign=/newsletter/cde-aujourdhui-24-octobre-2022

        Citation :
        « ”Nous estimons le gisement autour d’un million de tonnes d’oxyde de lithium”, a dit M. Dazza. Soit ”beaucoup plus que ce que pensait le BRGM” initialement (320 000 tonnes). De quoi produire ”34 000 tonnes d’hydroxyde de lithium par an à partir de 2028 pour une durée d’au moins 25 ans”, et ”équiper l’équivalent de 700 000 véhicules électriques en batteries lithium-ion” par an, selon Imerys. »
        Ces 34’000 tonnes correspondent à ~9’800 tonnes de lithium, soit ~246’000 tonnes sur 25 ans.
        Le marché mondial annuel est actuellement autour de 100’000 tonnes de lithium.
        Il faut simplement retenir qu’il y a 28,92% de lithium dans l’hydroxyde de lithium, 46,45% dans l’oxyde de lithium et seulement 18,78% dans le carbonate de lithium, car on trouve ici ou là des productions annuelles, des réserves et des ressources données aussi en carbonate.

  2. On compare souvent les transports privés avec les transports publics, mais la comparaison est biaisée car on considère la consommation d’énergie pour un train, bus, tram plein et on divise cette dernière par la capacité totale des trains, bus, tram or nombre de ces transports collectifs circulent une grande partie de la journée avec très peu ou pas de passagers et faire circuler un bus avec 3 personnes ou lieu de 80 ou un train avec 15 passagers au lieu de 450 a un bilan énergétique catastrophique.
    Ensuite, tout le monde n’habite pas près d’une gare ou arrêt de bus.
    Enfin, le prix du kWh vu cette été sur autoroute était de 65 cts d’euros !
    Quand à l’autonomie, tant que l’on ne dépasse pas les 350 km réels contre 1200 avec un diesel la voiture électrique n’est pas une alternative.

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