Vers un trafic routier neutre pour le climat

Si 60 % des voitures de tourisme conventionnelles à essence et diesel en Suisse étaient remplacées d'ici 2050 par des véhicules "basés sur l’électricité", c'est-à-dire des véhicules à batterie, des véhicules à pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène et des véhicules fonctionnant avec des carburants synthétiques, leurs émissions de gaz à effet de serre (GES) pourraient être réduites de 2 à 4,5 millions de tonnes par an, contre environ six millions de tonnes aujourd'hui. Dans ce contexte, les conditions de base sont déterminantes.

Travail rédactionnel : eTrends

Le trafic routier est aujourd'hui responsable d'un peu plus de 30 % des émissions de gaz à effet de serre en Suisse. En effet, le passage des énergies fossiles aux énergies renouvelables n'entraîne une réduction de la charge climatique que si davantage d'énergies renouvelables peuvent être intégrées dans le système énergétique.

Transformation du parc de véhicules neufs

Dans une étude financée par le Centre de compétences pour l'énergie et la mobilité du Domaine des EPF (CCEM) et publiée récemment dans la revue "Applied Energy", des chercheurs de l'Empa, de l'Institut Paul Scherrer (PSI), de l'ETH Zurich et de l'EPFL ont examiné ensemble les potentiels de la mobilité basée sur l'électricité en termes de réduction de la charge climatique et cela dans le contexte de l'évolution du système énergétique suisse. L'étude a pris en compte non seulement les émissions directes de gaz à effet de serre en Suisse, mais aussi les émissions indirectes produites à l'étranger. Les émissions indirectes proviennent par exemple de la fabrication de véhicules et de carburants ou de l'extraction de matières premières pour les batteries.

En partant d'un modèle de substitution des voitures neuves, basé en premier lieu sur la législation sur le CO₂ pour les nouvelles immatriculations de véhicules, l'impact sur l'ensemble du parc automobile a été déterminé. Tandis que pour le parc de voitures neuves, il a été supposé que les voitures de tourisme à essence et diesel seraient remplacées à 60 % par des véhicules fonctionnant à l'électricité d'ici 2040, l'impact sur le parc total ne se fera sentir que progressivement : Ce n'est qu'en 2050 que 60 % des voitures de tourisme seraient alors basées sur la mobilité électrique et seulement 40 % sur l'essence et le diesel. Les besoins en énergie pour les concepts de motorisation basés sur l'électricité ont été déterminés sur la base des développements technologiques prévisibles et intégrés par calcul dans les besoins futurs estimés en électricité.

Douze scénarios de systèmes énergétiques

Les chercheurs ont réalisé des calculs sur douze scénarios différents : Pour la transformation du marché de l'électricité, trois voies différentes de développement de l'énergie photovoltaïque ont été supposées, avec 13, 32 et 52 térawattheures (TWh). En outre, deux scénarios différents d'importation d'électricité ont été adoptés pour l'approvisionnement en hiver : Importation d'électricité majoritairement renouvelable ou électricité produite par des centrales combinées à combustibles fossiles à gaz. Enfin, les possibilités d'utilisation de l'électricité excédentaire ont également été étudiées. Ce sont surtout les fortes augmentations de la quantité d'énergie photovoltaïque produite dans le pays qui entraînent d'importants excédents temporaires d'électricité en été. Dans les modèles de simulation, ceux-ci ont été soit utilisés pour produire du méthane synthétique utilisable sur le marché du gaz, soit "bridés", c'est-à-dire que la production d'énergie solaire est stoppée pour éviter les surplus d'électricité.

L'efficacité face à la flexibilité

Les véhicules électriques se distinguent fortement par leur impact énergétique : alors que les véhicules électriques présentent une efficacité énergétique élevée et un potentiel de stockage à court terme de l'électricité excédentaire, ils ne peuvent être rechargés que si de l'électricité est injectée dans le réseau au même moment. Pour les carburants synthétiques - l'étude s'est penchée sur le méthane synthétique pour l'utilisation dans les véhicules à gaz - c'est exactement le contraire : cette approche présente une faible efficacité, mais l'énergie excédentaire peut être stockée pendant une période relativement longue et utilisée dans les véhicules à gaz indépendamment du moment où elle est produite. Les véhicules fonctionnant à l'hydrogène se situent à peu près entre les deux en termes d'efficacité et de flexibilité.

Les conditions de base sont déterminantes

Les résultats des simulations montrent que pour huit des douze scénarios, les différences de potentiel de réduction de CO₂ entre les véhicules à batterie, les véhicules à pile à combustible fonctionnant à l'hydrogène et les véhicules fonctionnant avec des carburants synthétiques sont faibles. Cela s'explique par le fait que dans ces cas, l'efficacité et la flexibilité se compensent mutuellement. C'est le cas dans les six scénarios qui partent de l'importation d'électricité à partir de centrales combinées à gaz lorsque la Suisse ne dispose pas de suffisamment d'électricité propre, ainsi que dans deux scénarios qui prévoient la possibilité d'importer de l'électricité majoritairement renouvelable.

Dans les quatre scénarios restants, la mobilité électrique entraîne une réduction des gaz à effet de serre nettement plus importante par rapport aux autres types de mobilité. Dans ces scénarios, l’effet de l’efficacité est supérieur à celui de la flexibilité. C’est le cas des trois scénarios dans lesquels l’électricité excédentaire peut être transformée en méthane synthétique et utilisée dans d’autres secteurs (p. ex. transport routier de marchandises, industrie, couplage chaleur/électricité), ainsi que du scénario dans lequel l’extension du PV est la plus faible et où il est possible d’importer de l’électricité renouvelable.

Dans l'ensemble, cela signifie que la réduction effective de CO₂ lors du passage à la mobilité basée sur l'électricité dépend dans une large mesure des conditions de base telles que la construction de panneaux photovoltaïques, l'exploitation des surplus d'électricité et la possibilité d'importer de l'électricité renouvelable.

Des systèmes de recharge intelligents

En plus des calculs énergétiques, les chercheurs ont étudié l'impact de la recharge des véhicules électriques sur le réseau électrique local. En effet, un seul véhicule électrique chargé toute la nuit sur une prise de courant équivaut environ à quatre cuisinières électriques fonctionnant à pleine puissance pendant six heures. Il est donc important de disposer de systèmes de charge intelligents qui adaptent la puissance de charge des véhicules aux capacités du réseau actuellement disponibles. Cela permet d'éviter de surcharger les réseaux électriques et de provoquer des pannes dans les cas extrêmes.