Voiture électrique et centrale thermique : petite réflexion...

Publié le mar. 18 octobre 2016 dans Mobilité électrique

Bien souvent, lorsque l'on parle de production et de voiture électrique, on pense au nucléaire ou au renouvelable... en tout cas, c'est comme ça dans mon entourage. Mais quid des centrales thermiques (fioul, charbon, gaz...) ? Ne pourrait-on pas comparer la consommation de ces centrales à la consommation des voitures à essence ?

Je m'intéresse ici non pas au coût de l'énergie mais au rendement global, pour terminer par comparer le volume de carburant consommé pour rouler 100km.

EDIT du 26 octobre 2016 : j'ai ajouté une comparaison avec le rendement d'un groupe électrogène, en complément des informations liées aux centrales. J'ai également ajouté une conclusion.

De la centrale à la voiture

Selon EDF, une centrale thermique a un rendement qui peut atteindre 57% (pour certaines centrales au gaz), celui-ci tourne cependant généralement plutôt autour de 35% (charbon, fioul, nucléaire...).

Il faut ensuite compter 8 à 15% de pertes en ligne (rendement moyen de 88%) : transporter du courant alternatif sur de grandes longueurs résulte en des pertes non négligeables. Bien sûr, plus la distance entre la centrale et la voiture est courte, moins ces pertes sont importantes.

La charge de la voiture, quant à elle, provoque aussi des pertes, le rendement d'une charge de batterie n'étant pas parfait. Selon les modèles de voitures et les puissances de charge, ce rendement va de 75 à 95% ; prenons 85%...

Le rendement "du puits au moteur" d'une voiture électrique alimentée par une centrale thermique "moyenne" est donc de :

0,35 × 0,88 × 0,85 = 26,18 %

Consommations en carburant des voitures électriques

Une voiture électrique moyenne (Renault ZOE, Nissan LEAF, Kia Soul EV...) a une consommation moyenne d'environ 15kWh/100km. Elle nécessite donc 15 / 0,2618 = 57,3 kWh pour 100km.

Une Tesla Model S, plus lourde, a une consommation moyenne qui tourne plutôt autour de 20kWh/100km. Elle nécessite 20 / 0,2618 = 76,39 kWh pour 100km.

Le pouvoir calorifique de l'essence et du gazole étant d'environ 10 kWh au litre, on peut donc dire qu'une voiture électrique alimentée par une centrale thermique au fioul consomme :

  • 5,7 l/100km pour une voiture électrique moyenne ;
  • 7,6 l/100km pour une voiture électrique gourmande.

Si l'on compare ces consommations à celles des voitures thermiques, on se rend compte qu'avec une source d'énergie identique (le gazoil/fioul), une voiture électrique consomme à peu près autant qu'une voiture thermique, voire un peu moins selon les véhicules que l'on compare. Notons toutefois que les voitures électriques sont plus à l'aise en environnement urbain, précisément là où une voiture thermique voit sa consommation augmenter.

Cependant, il y a trois points à souligner :

  • tout d'abord, distribuer du fioul directement à des centrales est moins énergivore que de livrer des stations service : pas besoin de prévoir des tournées complexes de camions citernes (circulant au gazoil), pas de stations à faire fonctionner (électricité, employés véhiculés... dans des voitures à essence), etc ;
  • ensuite, la production d'électricité peut être largement améliorée : on parle ici du rendement des centrales les plus médiocres et polluantes que l'on connaisse ;
  • enfin, à l'échelle de l'individu, il n'est pas excessivement complexe de réduire la consommation moyenne : certains conducteurs de ZOE ont une moyenne de 11 kWh/100km, soit 4,2 l/100km si leur électricité est fournie par une centrale au fioul.

Groupe électrogène

Faisons une petite parenthèse amusante : que se passe-t-il si on produit nous-mêmes notre électricité avec un groupe électrogène "portatif" ?

J'ai simplement pris l'exemple fourni par Wikipédia, soit un générateur qui délivre 5,5kW en consommant 2,5L de carburant par heure. Une simple règle de trois permet d'avoir une estimation de la quantité de carburant consommée par une voiture électrique chargée avec ce générateur...

Pour charger 15 kWh (moyenne en ZOE par exemple) avec un rendement de 85%, il faut consommer 17,65 kWh :

17,65 × 2,5 / 5,5 = 8,02

Pour charger 20 kWh (moyenne en Tesla Model S par exemple) avec un rendement de 85%, il faut consommer 23,53 kWh :

23,53 × 2,5 / 5,5 = 10,70

Pour charger 11 kWh (moyenne d'un bon écoconducteur en ZOE) avec un rendement de 85%, il faut consommer 12,94 kWh :

12,94 × 2,5 / 5,5 = 5,88

On peut donc dire qu'une voiture électrique alimentée par un groupe électrogène à l'essence consomme :

  • 8 l/100km pour une voiture électrique moyenne ;
  • 10,7 l/100km pour une voiture électrique gourmande ;
  • 5,9 l/100km pour une voiture électrique conduite par un bon écoconducteur.

Centrales thermiques au gaz

Si on remplace une centrale au fioul par une centrale au gaz par exemple, on peut obtenir un rendement de la production de 57%.

Le rendement total est alors de :

0,57 × 0,88 × 0,85 = 42,64 %

Dans ce cas, une voiture électrique classique nécessite 15 / 0,4264 = 35,18 kWh pour 100 km et une voiture électrique gourmande nécessite 20 / 0,4264 = 46,9 kWh pour 100km. On tombe alors à une "équivalence" à 3,52 l/100km ou 4,69 l/100km...

Et on est encore dans l'hypothèse d'une production d'électricité purement thermique, sans intégration de renouvelable dans le mix !

Conclusion

Je me suis placé ici uniquement dans le cas d'une recharge de voiture électrique par une source thermique (gasoil/fioul, essence ou gaz) ; j'imagine que personne ne me contredira si je dis que cette production d'énergie est la pire des situations : le nucléaire, bien que pouvant poser des problèmes graves, est moins nocif à court terme ; le moindre ajout de source renouvelable au mix énergétique réduit cette consommation de pétrole.

On se rend alors compte que, dans le pire des cas, une voiture électrique garde une consommation raisonnable : 5 à 11 litres aux 100km selon le gabarit de la voiture et la manière de conduire. Ce pire des cas reste équivalent aux consommations que l'on constate sur des voitures thermiques, par exemple 4L à 9L sur une Clio IV ou 5L à 15L sur une Mercedes Classe E...

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