Un véhicule électrique à batterie dans la flotte de véhicules de l'Université du Queensland. Crédit :CC BY-ND
La faible efficacité énergétique est déjà un problème majeur pour les véhicules essence et diesel. Typiquement, seulement 20 % de l'énergie totale du puits à la roue est réellement utilisée pour alimenter ces véhicules. Les 80% restants sont perdus par l'extraction du pétrole, raffinement, transport, évaporation, et la chaleur du moteur. Cette faible efficacité énergétique est la principale raison pour laquelle les véhicules à combustibles fossiles sont à forte intensité d'émissions, et relativement coûteux à exploiter.
Avec ça en tête, nous avons entrepris de comprendre l'efficacité énergétique des véhicules électriques et à hydrogène dans le cadre d'un article récent publié dans le Air Quality and Climate Change Journal.
Les véhicules électriques se classent le mieux
Sur la base d'un large éventail d'études dans le monde, nous avons constaté que les véhicules électriques à batterie ont des pertes d'énergie nettement inférieures par rapport aux autres technologies de véhicule. De façon intéressante, cependant, les pertes du puits à la roue des véhicules à pile à combustible à hydrogène se sont avérées presque aussi élevées que celles des véhicules à combustible fossile.
En premier, cette différence d'efficacité significative peut paraître surprenante, compte tenu de l'attention récente portée à l'utilisation de l'hydrogène pour le transport.
Alors que la plupart de l'hydrogène aujourd'hui (et dans un avenir prévisible) est produit à partir de combustibles fossiles, une trajectoire zéro émission est possible si les énergies renouvelables sont utilisées pour :
C'est là que réside l'un des défis majeurs de l'exploitation de l'hydrogène pour les transports :il y a beaucoup plus d'étapes dans le processus du cycle de vie de l'énergie, par rapport au plus simple, utilisation directe de l'électricité dans les véhicules électriques à batterie.
Chaque étape du processus entraîne une pénalité énergétique, et donc une perte d'efficacité. La somme de ces pertes explique finalement pourquoi les véhicules à pile à combustible à hydrogène, en moyenne, nécessitent trois à quatre fois plus d'énergie que les véhicules électriques à batterie, par kilomètre parcouru.
Impacts sur le réseau électrique
L'importance future d'une faible efficacité énergétique apparaît plus clairement lors de l'examen des impacts potentiels sur le réseau électrique. Si les 14 millions de véhicules légers existants en Australie étaient électriques, ils auraient besoin d'environ 37 térawattheures (TWh) d'électricité par an, soit une augmentation de 15 % de la production nationale d'électricité (à peu près l'équivalent de la production renouvelable annuelle actuelle de l'Australie).
Pertes d'énergie moyennes du puits à la roue des différentes technologies de transmission du véhicule, montrant des valeurs et des plages typiques. Remarque :ces chiffres représentent la production, transport et propulsion, mais ne capturent pas les besoins énergétiques de fabrication, qui sont actuellement légèrement plus élevés pour les véhicules électriques et à pile à combustible à hydrogène par rapport aux véhicules à combustibles fossiles.
Mais si cette même flotte était convertie pour fonctionner à l'hydrogène, il aurait besoin de plus de quatre fois plus d'électricité :environ 157 TWh par an. Cela entraînerait une augmentation de 63 % de la production nationale d'électricité.
Un récent rapport d'Infrastructure Victoria est parvenu à une conclusion similaire. Il a calculé qu'une transition complète vers l'hydrogène en 2046 - pour les véhicules légers et lourds - nécessiterait 64 TWh d'électricité, l'équivalent d'une augmentation de 147 % de la consommation annuelle d'électricité de Victoria. Véhicules électriques à batterie, pendant ce temps, nécessiterait environ un tiers de la quantité (22 TWh).
Certains pourraient soutenir que l'efficacité énergétique ne sera plus importante à l'avenir étant donné que certaines prévisions suggèrent que l'Australie pourrait atteindre 100 % d'énergie renouvelable dès les années 2030. Bien que le climat politique actuel suggère que ce sera difficile, même lorsque la transition se produit, il y aura des demandes concurrentes d'énergies renouvelables entre les secteurs, soulignant l'importance continue de l'efficacité énergétique.
Il faut également reconnaître que des besoins énergétiques plus élevés se traduisent par des prix de l'énergie plus élevés. Même si l'hydrogène atteignait à l'avenir la parité des prix avec l'essence ou le diesel, les véhicules électriques resteraient 70 à 90 % moins chers à faire fonctionner, en raison de leur plus grande efficacité énergétique. Cela permettrait au ménage australien moyen d'économiser plus de 2 dollars australiens. 000 par an.
Plan pragmatique pour l'avenir
Malgré les avantages évidents en termes d'efficacité énergétique des véhicules électriques par rapport aux véhicules à hydrogène, la vérité est qu'il n'y a pas de solution miracle. Les deux technologies sont confrontées à des défis différents en termes d'infrastructure, l'acceptation du consommateur, impacts sur le réseau, maturité et fiabilité de la technologie, et l'autonomie (le volume nécessaire pour une quantité suffisante d'hydrogène par rapport à la densité énergétique de la batterie des véhicules électriques).
Les véhicules électriques à batterie ne sont pas encore un remplacement approprié pour chaque véhicule sur nos routes. Mais sur la base de la technologie disponible aujourd'hui, il est clair qu'une proportion importante de la flotte actuelle pourrait passer à l'électricité à batterie, y compris de nombreuses voitures, les autobus, et les camions de courte distance.
Une telle transition représente une approche robuste et rentable pour fournir les réductions d'émissions de transport significatives requises dans les courts délais décrits par le récent rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat sur la limitation du réchauffement climatique à 1,5 ℃, tout en réduisant les coûts de transport.
Avec d'autres technologies économes en énergie, comme l'exportation directe d'électricité renouvelable à l'étranger, les véhicules électriques à batterie garantiront que l'énergie renouvelable que nous produisons au cours des prochaines décennies est utilisée pour réduire la plus grande quantité d'émissions, aussi vite que possible.
Pendant ce temps, la recherche devrait se poursuivre sur des options écoénergétiques pour les camions longue distance, la navigation et les avions, ainsi que le rôle plus large de l'hydrogène et de l'électrification dans la réduction des émissions dans d'autres secteurs de l'économie.
Alors que le Comité spécial du Sénat fédéral sur les véhicules électriques doit remettre son rapport final le 4 décembre, espérons que l'importance continue de l'efficacité énergétique dans les transports n'a pas été oubliée.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
