Les voitures électriques et la production électrique française

28 janvier 2015 : Aujourd’hui, j’ai lu un message très négatif d’une personne qui s’est inscrite sur le forum du site « Automobile Propre », sous-entendant qu’il faudrait construire des dizaines de centrales nucléaires pour alimenter un parc « 100% électrique ».

EDIT du 24 février 2015 : suite au commentaire de didier ci-après, j’ai effectué des modifications dans mes calculs afin de présenter des chiffres plus proches de la réalité. Les modifications sont en rouge foncé.

EDIT du 2 juin 2015 : on a porté à ma connaissance un article très intéressant, évoquant les besoins en énergie de la création d’essence. J’ai alors ajouté un chapitre en fin de billet…

Comme je n’aime pas les chiffres alarmistes lancés au hasard sans aucune réflexion (pourtant, le pseudonyme de cette personne est « reflechissons »), j’ai cherché des sources et j’ai voulu réellement comparer la consommation d’un parc électrique et la production d’électricité, notamment par les centrales nucléaires.

Nous passerons sur le fait que le parc de véhicules ne sera jamais 100% électrique ; la voiture électrique est uniquement un moyen de transport alternatif, un complément, ce n’est pas une solution idéale pour remplacer toutes les voitures thermiques : il y a des contraintes assez spécifiques, notamment le besoin d’avoir une place de stationnement dédiée avec prise électrique ou la faible autonomie qui limite ces voitures aux courts trajets quotidiens… Allez, soyons fous, imaginons on parc de voitures 100% électrique !

Consommation d’une seule voiture

J’estime la consommation moyenne d’une voiture électrique aux alentours de 17 kWh/100km (c’est « ma » fourchette haut).

La distance annuelle moyenne est de 13000km (les données sont de 2008, je n’ai pas trouvé plus récent).

Dans ces conditions, une voiture électrique consommerait en moyenne 2,21 MWh par an.

Le parc automobile français

Le parc automobile français est estimé au 1er janvier 2014 à 38,2 millions de véhicules (tous véhicules confondus), dont 31,7 millions de voitures particulières.

31,7 millions de voitures, ça donne alors une consommation totale annuelle d’environ 70 TWh.

Le nucléaire en France

Concernant les réacteurs nucléaires, le facteur de charge (pourcentage d’énergie réellement produite par rapport au maximum possible) des centrales nucléaires françaises étant de 80% :

  • les plus petits des réacteurs français (BUGEY-4, BUGEY-5, FESSENHEIM-1, FESSENHEIM-2) peuvent produire 6,2 TWh net par an
  • les plus gros (CHOOZ-B-1, CHOOZ-B-2) peuvent produire 10,5 TWh net par an

Notons également que la puissance nette est l’énergie réellement délivrée sur le réseau et non la puissance thermique, qui va de 2,7 à 4,3 GW par réacteur (19 à 30,2 TWh/an).

Réseau et rendement

Les pertes sur le réseau électrique sont de l’ordre de 5%.

La Renault ZOE est la voiture électrique la plus vendue en France.

Le câble de recharge occasionnelle (CRO, c’est celui qu’on utilise pour charger la voiture sur une prise classique) de la Zoe a un rendement d’environ 80% (ce qui est mauvais), sachant que ce point va s’améliorer sur la prochaine version. Mais restons pessimistes.

5% de pertes sur le réseau et rendement de 80%, cela veut dire que le rendement entre la puissance nette du réacteur nucléaire et l’énergie stockée dans la voiture est de 76%. Mais gardons en mémoire qu’on parle là d’un mauvais rendement, qui ne correspond qu’à un modèle de voiture et que ce point est en cours d’amélioration pour les futures versions.

En prenant en compte ce rendement, 31,7 millions de voitures (ou plus précisément, 31,7 millions de Zoe pré-2015) auraient besoin de 93,4 TWh par an.

Nombre de réacteurs pour un parc électrique

Récapitulons :

  • 93,4 TWh annuels pour toutes les voitures particulières si elles étaient électriques
  • 6,2 à 10,5 TWh annuels par réacteur nucléaire

Il faudrait donc entre 9 et 15 réacteurs nucléaires pour alimenter toutes ces voitures, en supposant bien sûr que les charges sont réparties sur la journée : il y a pas mal de travail à faire de ce côté-là également (cherchez « smart grid » sur Internet).

Pour rappel, nous avons en France actuellement 58 réacteurs nucléaires. Bien sûr, ce n’est pas bien, il faut sortir du nucléaire. Mais on constate que ceux qui affirment qu’il faudrait construire de nombreuses centrales nucléaires pour répondre à une demande croissante en voitures électriques se trompent largement : il faudrait 3 ou 4 centrales nucléaires pour alimenter le parc de voitures particulières français s’il était 100% électrique, avec une consommation lissée !

Autres moyens de production

Une éolienne installée actuellement en France produit entre 1 et 3 MW, avec un facteur de charge de 20 à 25%, donc entre 1,8 et 6,6 GWh par an. Il faudrait entre 14000 et 52000 éoliennes pour alimenter toutes les voitures particulières françaises si elles étaient toutes électriques. Si on regarde la question dans l’autre sens, on peut dire qu’une éolienne seule peut recharger entre 610 et 2240 voitures, encore une fois avec une consommation lissée.

Le parc de centrales hydroélectriques français produit 68,9 TWh par an (donnée 2004). Ce parc peut alimenter 73% des voitures particulières françaises si elles étaient toutes électriques.

Puissance et consommation actuelles

La puissance totale française est de 128 680 MW, avec un facteur de charge de 48%, ce qui donne une production annuelle de 541 TWh. La puissance nécessaire pour alimenter toutes les voitures particulières françaises si elles étaient toutes électriques représente donc 17,3% de la production de l’ensemble des centrales de France.

Comme l’a indiqué didier dans son commentaire ci-après (son commentaire inclut un lien vers sa source), la consommation électrique française en 2014 a été de 465,3 TWh. On peut donc estimer la surproduction aux alentours de 75 TWh par an. En fouillant un peu la source de didier, on apprend d’ailleurs que la France a exporté 65,2 TWh en 2014.

Notre parc de centrales est donc actuellement, aujourd’hui et sans modification, en baissant son exportation (autrement dit, en exploitant nous-même notre surproduction), capable de recharger un nombre de voitures électriques qui représenterait plus de 50% du parc actuel de voitures particulières, en lissant la charge sur les périodes de surproduction.

Conclusion

Bien sûr, tous ces chiffres restent très théoriques. Je n’ai notamment pas évoqué le stockage de l’énergie produite mais non consommée immédiatement : le nucléaire produit tout le temps, l’éolien quand il y a du vent, le photovoltaïque quand il y a du soleil… et si on ne consomme pas en même temps, alors l’énergie produite est perdue.

Par ailleurs, n’oublions pas que tous ces calculs se basent sur l’hypothèse que le parc de voitures particulières ne sera jamais 100% électriques : on ne parle pas là d’une technologie de remplacement mais d’une alternative. Personne n’a jamais affirmé que les voitures seront toujours 100% électriques - pas moi, en tout cas ! Peut-être y aura-t-il à terme 20% de voitures électriques, auquel cas les chiffres seraient à diviser par 5… Notre parc de production électrique est d’ores-et-déjà capable de supporter cette charge !

On se rend surtout compte que l’énergie nécessaire pour le transport électrique est faible par rapport à ce qu’on produit et ce qu’on est capable de produire. Je ne suis pas le seul à avoir tenté ce genre d’estimation : on trouve par exemple un calcul du même acabit sur Wikipedia. Selon certaines estimations, il y aurait actuellement 200 000 voitures électriques en France, ce chiffre incluant non seulement les « 100% électriques » mais également les hybrides. Disons qu’il y a 50 000 voitures 100% électriques, qui nécessitent donc d’être chargées électriquement pour pouvoir rouler : en effet, ce sont les hybrides qui dominent largement. Cela signifie que la consommation actuelle des voitures électriques représente 0,027% de la production électrique française. Autrement dit, actuellement les voitures 100% électriques consomment probablement à peu près 147,3 GWh par an, soit l’équivalent de :

  • 2,4% d’un seul des deux réacteurs de Fessenheim ;
  • 1,4% du réacteur le plus gros de France ;
  • entre 22 et 82 éoliennes…

Une broutille !

Post Scriptum : la consommation électrique des voitures à essence

(ce chapitre a été ajouté le 10 juin 2015)

Comment ça !? Une voiture à essence qui consomme de l’électricité ? D’accord, il y a la batterie accessoire pour faire fonctionner les phares, les essuie-glaces et la radio, mais ça ne consomme pas tant que ça ! Mais non, on ne parle pas de la batterie accessoire… on parle ici de l’énergie nécessaire pour amener l’essence jusqu’à une voiture à essence… Encore une fois je ferai ici un calcul très empirique, basé sur un article qu’on vient de porter à ma connaissance. Bien sûr, mes chiffres ne seront pas exacts, mais j’espère être dans un ordre de grandeur correct pour évoquer une consommation dont personne ne parle jamais.

L’article en anglais que je cite dans mon 2e « EDIT » en début de billet. Il indique qu’il est nécessaire de consommer 6 kWh d’énergie pour raffiner un gallon (3,8 litres) d’essence. Et il ne s’agit là que de la raffinerie : il faut également extraire le pétrole et le transporter jusqu’à la raffinerie, puis transporter l’essence jusqu’aux stations. Cet article majore alors cette consommation de 2 kWh ; sincèrement, je trouve que c’est une majoration très « gentille ». 8 kWh par gallon, ça fait 2,1 kWh par litre d’essence.

Reprenons alors les 31,7 millions de voitures particulières en France. Reprenons la distance moyenne française de 13000 km par an. Et imaginons une consommation moyenne de 7 litres aux 100km.

Ces 31,7 millions de voitures roulent alors un total de 412,1 milliards de kilomètres par an. À 7 litres aux 100km, ça ferait 28,847 milliards de litres d’essence à raffiner et transporter. Une simple multiplication suit pour estimer la consommation énergétique de cette « mise à disposition » de l’essence à 60,6 TWh. On appelle cela l’énergie grise : tout l’énergie consommer pour amener un produit à nous. L’énergie grise de la charge d’une voiture, c’est simplement la perte dans le réseau cuivré de RTE.

Je peux alors affirmer que les voitures thermiques françaises consomment d’ores-et-déjà 86% de l’énergie qu’elles consommeraient si elles étaient toutes électriques, avant même de « mettre le contact ». Autrement dit, la surconsommation si tout était électrique est de 10 TWh environ !

Si on prend l’approche « aux 100km », cela voudrait dire qu’aujourd’hui, en plus de consommer son essence, une voiture française actuelle consomme 7×2,1 = 14,7 kWh d’énergie aux 100km. Pour rappel, une VE consomme en moyenne (sans conduire vraiment éco) 17 kWh aux 100km. 2,3 kWh aux 100km : c’est la surconsommation d’une électrique par rapport à un thermique, sans évoquer une seule seconde l’essence et sa pollution !

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