Existe-t-il un conte de fées sur la conduite sans émission de CO2 avec des véhicules électriques ?

Bien qu'un véhicule électrique (VE) ne provoque pas d'émissions directes de dioxyde de carbone lors de la conduite, chaque véhicule électrique émet en amont des émissions non négligeables de gaz à effet de serre (GES) provenant de la production d'électricité : les émissions du puits aux roues.

Ces émissions sont de plus en plus importantes pour que le monde puisse réduire les émissions mondiales de GES. Mais quelles sont les causes de ces émissions et comment les limiter à l'avenir ?

La conduite électrique est-elle plus respectueuse de l'environnement que la conduite d'un véhicule à combustion ?

Le Vehicle Technologies Office du ministère américain de l'Énergie a publié un rapport qui calcule les émissions des véhicules électriques aux États-Unis. Le rapport estime en moyenne 4 815 livres (2 184 kg) d'émissions d'équivalent CO2 pour un véhicule électrique typique par an, par rapport à une voiture à essence moyenne, qui produit 11 435 livres (5 186 kg) d'émissions d'équivalent CO2 par an. Ainsi, lorsqu'il utilise un véhicule électrique, un conducteur réduit son empreinte carbone en moyenne d'environ 60 %.

Pourquoi un véhicule électrique produit-il autant d'émissions qu'un vol aller-retour entre San Francisco et New York ?

Pour répondre à cette question, nous devons examiner la production d'énergie électrique. Comme la plupart des pays modernes, les États-Unis utilisent un mélange de diverses ressources énergétiques. Le graphique ci-dessous montre la production énergétique actuelle des États-Unis divisée en sources d'énergie. Selon ce document, plus de 50 % de l'énergie électrique du réseau public est produite par des sources d'énergie non renouvelables. Comme les véhicules rechargent principalement de l'énergie électrique à partir du réseau, cela explique pourquoi nous produisons des émissions de CO2 lorsque nous conduisons des véhicules électriques.

Comment la recharge intelligente peut-elle contribuer à réduire l'impact des émissions de CO2 ?

Pour mieux comprendre comment la recharge gérée (recharge intelligente) des véhicules électriques peut influencer les émissions totales de CO2, nous devons examiner les habitudes de recharge des utilisateurs de véhicules électriques. Une excellente façon d'analyser cela est d'examiner les véhicules électriques des parcs automobiles.

Chaque fois qu'un conducteur branche sa voiture, cela est décrit comme un événement de recharge. Chaque événement de recharge comporte une durée de séjour (combien de temps un véhicule est-il branché) et un volume de recharge (combien de kWh la voiture a-t-elle besoin). Dans l'exemple ci-dessous (graphique), nous avons identifié trois groupes d'événements de recharge :

• Véhicules dont la durée de séjour est courte et qui rechargent moins de kWh
• Véhicules qui ont une longue durée de séjour et qui rechargent moins de kWh
• Véhicules qui restent courts ou longs et qui rechargent plus de kWh

Ce constat nous indique que plus de 50 % des véhicules restent assez longtemps à la borne de recharge alors que les voitures ne nécessitent que peu d'énergie (moins de 20 kWh). Cet effet indique haute flexibilité, ce qui signifie que l'événement de charge peut démarrer plus tard ou peut être traité avec moins d'énergie. Une flexibilité élevée est idéale pour la recharge intelligente, car les algorithmes identifient ce potentiel et optimisent le démarrage de ces événements de recharge. Par exemple, en faisant correspondre les événements de recharge aux ressources énergétiques renouvelables.

Comment utiliser le mix énergétique pour réduire notre empreinte carbone ?

Ensuite, nous devons comprendre pourquoi la flexibilité de la recharge des véhicules électriques en combinaison avec le mix énergétique est essentielle pour réduire les émissions de CO2 du véhicule.

À cette fin, nous avons analysé les données relatives au mix énergétique fournies par le NYISO, l'opérateur de réseau indépendant de New York. À New York, les principaux fournisseurs d'énergie électrique sont le bicarburant (mélange de gaz et de pétrole) et le nucléaire. L'énergie renouvelable la plus importante est l'hydroélectricité.

Comme les centrales ne produisent pas la même quantité d'énergie à tout moment de la journée, la quantité d'énergie renouvelable dans le réseau électrique varie au cours de la journée. Le graphique suivant montre un exemple pour le 26 novembre 2019.

Nous pouvons constater que chaque ressource énergétique a son pic de production. Par exemple, vers 17 heures, plus de 30 % de l'énergie est produite grâce au bicarburation, tandis que vers 4 heures du matin, cette valeur tombe à moins de 20 %. L'un des principaux facteurs expliquant cette volatilité est le changement continuel des conditions météorologiques et des saisons.

Comme il ne s'agit que d'une indication très approximative, nous pouvons aller encore plus loin et examiner la question de savoir comment chaque source d'énergie provoque des émissions de CO2. Heureusement, Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a calculé les gaz à effet de serre émis tout au long de son cycle de vie pour différentes ressources énergétiques. Cette mesure, également appelée mesure des émissions de gaz à effet de serre sur le cycle de vie, consiste à calculer le potentiel de réchauffement de la planète de sources d'énergie électrique par le biais d'un évaluation du cycle de vie de chaque source d'énergie. Le tableau suivant présente des exemples significatifs d'émissions de CO2 en kWh d'énergie électrique produite.

Sur amcontrol.io, nous avons pris ces résultats et calculé les émissions de CO2 normalisées pour une journée entière, en utilisant l'exemple précédent de New York (NYISO). Le graphique suivant montre un pic vers 16 heures et les émissions de CO2 les plus faibles entre 22 heures et 5 heures du matin.

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Cette nouvelle perspective montre que la recharge intelligente peut réduire les émissions du puits aux roues des véhicules électriques. Dans l'exemple présenté, nous pouvons atteindre une réduction d'environ 30 à 40 % des émissions de CO2 lors d'une recharge après 23 heures. Cela représente près d'un vol pour un vol entre New York et San Fransisco.

Par conséquent, nous pouvons résumer que :

• Dans l'exemple présenté, de nombreux événements de recharge des véhicules de la flotte sont flexibles.
• Les émissions moyennes de gaz à effet de serre sont différentes à tout moment
• En gérant la recharge des véhicules électriques grâce à la recharge intelligente, nous pouvons réduire les émissions de CO2
  

La bonne nouvelle, c'est que les États-Unis ont été très actifs au cours de l'année écoulée pour redéfinir leurs normes en matière de portefeuille d'énergies renouvelables (RPS), qui exigent qu'un pourcentage spécifique de l'électricité vendue par les services publics provienne de ressources renouvelables (Exemples: New York : 100 % d'ici 2040 ; Vermont : 75 % d'ici 2032 ; Californie : 100 % d'ici 2045).