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Sommaire Introduction Pollution des voitures thermiques Conception des voitures électriques Impacts sur l’environnement Conclusion p. 3 p. 4 p. 16 p. 22 p. 29 Glossaire Bibliographie p. 31 p. 32 Claude Bernard Ecologie 2

Introduction : A cause des problèmes de pollution actuels, de nombreuses solutions plus ou moins efficaces ont été trouvées pour limiter les émissions en gaz à effet de serre, dont le secteur automobile est le premier producteur : -L’éthanol (carburant) -Les transports en commun -[…] -Et la voiture électrique, qui semble la solution la plus sûre. Nous allons donc développer cette idée selon la problématique suivante : Comment les problèmes de pollution ont-ils amené la création des voitures électriques ? Notre plan fonctionnera comme-ceci : I/ La pollution des voitures thermiques II/ La conception de la voiture électrique III/ Les impacts de la voiture électrique Claude Bernard Ecologie 3

1ère partie Introduction Pollution des voitures thermiques Conception des voitures électriques Impacts sur l’environnement Conclusion p. 3 p. 4 p. 16 p. 22 p. 29 Glossaire Bibliographie p. 31 p. 32 Claude Bernard Ecologie 4

La pollution des voitures thermiques 1. LE RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE La Terre reçoit entre 360 à 510 watt par m² par le soleil à l'équateur. Plus on se rapproche des pôles plus le nombre de watts au m² diminue. Cette énergie permet entre autre de chauffer la planète. La Terre utilise cette énergie et la transforme en rayons infrarouge qui vont rebondir sur le sol puis qui vont être réfractés par l'atmosphère et revenir sur terre. Le problème est que plus cette couche (atmosphère) est épaisse, plus les rayons infrarouges vont être réfléchis vers la surface de la planète. C'est ainsi que l'on obtient un effet de serre responsable en partie du réchauffement climatique. Cependant il faut noter que cette énergie n'est pas utilisée par le panneau photovoltaïque pour créer de l'électricité. Par ailleurs, il y a également le rôle de l'ozone qui est un gaz, soit issu naturellement du catabolisme des molécules de dioxygène par les rayons Ultra Violet, soit par le biais des gaz formés par l'activité (voitures, industries) ou par l'activité animal et végétale (décomposition organique, respiration). L'ozone (O 3) est une molécule qui contribue aussi à accentuer l'effet de serre car elle est présente en grande quantité dans les couches qui forment l'atmosphère. Le but de la voiture électrique est de diminuer cet apport en ozone dans l'atmosphère. Claude Bernard Ecologie 5

La pollution des voitures thermiques Le problème Aujourd'hui, en Europe, le secteur des transports est le seul à voir ses émissions de CO 2 augmenter depuis 1990 (+26 %). À elles seules, les voitures particulières sont responsables de 12 % des rejets de gaz à effet de serre. En France, la situation n'est pas meilleure : à l'origine de 26 % de nos émissions (dont 14 % pour les véhicules particuliers), le secteur des transports est le plus polluant. Pour respecter les objectifs du protocole de Kyoto, l'Union européenne (UE) doit réduire ses émissions de 8 % entre 2008 et 2012, par rapport aux niveaux de 1990. Or, pour l'instant, en quinze ans, elle n'a réussi à les faire diminuer que de 2 %. Il est donc plus que temps de mettre les bouchées doubles pour réduire les émissions de CO 2 de vos voitures ! 2. REDUIRE LE POIDS DES VOITURES POUR MOINS REJETER DE CO 2 Depuis une vingtaine d'années, l'industrie automobile a amélioré l'efficacité des moteurs. Malheureusement, au lieu de développer des modèles légers, plus économes et émettant le moins de CO 2, elle en a profité pour construire des voitures de plus en plus puissantes et lourdes. Le poids moyen des voitures augmente de 1, 5 % par an. On pense à tort que plus un véhicule est lourd, plus il est sûr. De nombreuses marques commercialisent déjà des modèles qui, à performances, sécurité et confort égal, consomment moins. Certains prototypes ou les «modèles» exposées lors des salons automobiles et mises en valeur sur les publicités, prouvent qu'il est techniquement possible, dès aujourd'hui, de produire des véhicules plus efficaces et moins polluants. Mais ce ne sont pas ces voitures-là que les constructeurs vendent au plus grand nombre. . . Claude Bernard Ecologie 6

La pollution des voitures thermiques A. Rejet de CO 2 dans l'atmosphère pour les voitures thermiques Dans cette partie nous allons essayer de calculer en quantité les rejets de CO 2 dans l'atmosphère. La voiture représente 85% des émissions (littéralement la voiture rejette 85 % de 150 millions de tonnes de CO 2) soit environs 127. 5 millions de tonnes de CO 2 rejeté par les voitures thermiques en France. Le calcul : ((85 x 150)/100) =127500000 On peut se dire que la France va rejeter 127. 5 millions de tonnes de CO 2 en moins dans l'atmosphère chaque année grâce à la voiture électrique. Il n'en est rien car les voitures électriques fonctionnent à l'aide d'électricité qui elle-même est fabriquée par l'intermédiaire de systèmes dégageant du CO 2 dans l'atmosphère. La production d'électricité demande donc une dépense énergétique qui se traduit par des rejets important en CO 2. B. Les gaz d ’échappement La pollution automobile est immédiatement liée aux gaz d'échappement. Si un moteur pouvait fonctionner parfaitement, il ne rejetterait que de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone (CO 2). - La vapeur d'eau (un moteur en rejette en moyenne 1 kilogramme par litre de carburant consommé) est rejetée près du sol et se condense rapidement par échange d'énergie avec le milieu ambiant. C'est une pollution thermique : la condensation de la vapeur d'eau libère une énergie d'environ 2, 2 MJ/kg ce qui correspond à l'énergie cinétique d'un camion de 10 tonnes circulant a 75 km/h - Le dioxyde de carbone (selon sa motorisation, un moteur en rejette entre 2, 4 et 2, 7 kilogrammes par litre de carburant consommé) n'est pas considéré comme un polluant mais c'est un gaz à effet de serre. En fait, ce sont les rejets massifs de CO 2 qui posent problème du fait de l'incapacité de la nature à recycler ces énormes quantités. Claude Bernard Ecologie 7

La pollution des voitures thermiques Les moteurs sont rarement parfait : d'une part les mécaniques modernes sont conçues pour fonctionner avec un mélange pauvre (moteur atmosphérique) ou un excès d'air (moteur suralimenté), d'autre part les conditions de température et de pression atmosphériques sont perpétuellement changeantes, tout comme le régime du moteur et sa charge qui varient selon le parcours et les conditions de circulation. Ajoutons à cela que les quantités de carburant injectées ne sont jamais constantes puisqu'elles dépendent de la volonté du conducteur et de la pression qu'il exerce sur l'accélérateur. 3. LA POLLUTION AUTOMOBILE Quand on parle de pollution automobile, on pense d'abord aux émissions de gaz polluants, mais il ne faut pas oublier que la construction d'une voiture est aussi une étape polluante. À cela, on peut aussi ajouter la pollution sonore. A. Principaux polluants émis par les voitures Le monoxyde de carbone (symbole chimique CO). C'est un gaz incolore, inodore mais toxique. Il se forme lorsque le mélange est temporairement trop riche, par exemple à cause d'un filtre à air encrassé, d'un défaut de tarage des injecteurs, d'une surconsommation d'huile, sous une forte accélération ou lorsque la voiture circule en altitude. Normalement, la sonde lambda placée dans le conduit d'échappement détecte l'anomalie et corrige l'injection. Le catalyseur à oxydation fait le reste en transformant le monoxyde de carbone toxique en dioxyde de carbone inoffensif… Claude Bernard Ecologie 8

La pollution des voitures thermiques Le dioxyde d'azote (symbole chimique NO 2). C'est un gaz de couleur rouge, suffocant et toxique. Il se forme lorsque le mélange est temporairement trop pauvre, par réaction de l'oxygène et de l'azote de l'air. Ses propriétés chimiques en font un précurseur de l'ozone, autre gaz toxique. Les particules carbonées. Ces particules sont comme des ''grumeaux'' microscopiques qui se forment au moment où le carburant est mélangé à l'air. Ces particules sont stoppées par le filtre à particules, si le véhicule en est muni. De nouveaux additifs incorporés aux carburants permettent de réduire ou supprimer ce phénomène avec, comme corollaire, une baisse de la consommation (exemple : ''excellium''). Ces micro-particules, qu'il ne faut pas confondre avec les particules carbonées, sont d'origine métallique, elles proviennent du frottement et de l'usure de certaines pièces du moteur qui, au cours de sa vie, peut perdre ainsi plusieurs dizaines de grammes d'alliages divers (cylindres, segments, paliers, coussinets, soupapes, cames, portées d'arbre à cames, etc. ). Ces micro-particules sont normalement entraînées par l'huile de graissage et recueillies dans le filtre à huile, mais une partie est évacuée directement par les gaz d'échappement, en particulier si l'étanchéité du moteur est défectueuse. Incolores et inodores, extrêmement fines et difficiles à détecter, ces micro-particules passent au travers du filtre à particules et restent en suspension dans l'air. Elles finissent dans nos poumons et sont soupçonnées d'être cancérigènes. B. Pollution de l'air L'impact environnemental le plus connu est la pollution atmosphérique due aux gaz d'échappements, qui cause des maladies respiratoires et contribue au réchauffement de la planète. L'automobile est devenue le principal responsable des smogs urbains. Selon l'Agence française de sécurité sanitaire environnementale, la pollution atmosphérique, liée pour près d'un tiers aux rejets polluants des voitures, serait responsable chaque année du décès de 6 500 à 9 500 personnes en France. Claude Bernard Ecologie 9

La pollution des voitures thermiques § 4. LES PROBLEMES DE SANTE POUVANT ETRE CAUSES PAR CES DIFFERENTS GAZ Le dioxyde de carbone CO 2 qui contribue à l'effet de serre, au réchauffement planétaire et à une modification du climat, mais n'est pas un polluant au sens d'un gaz toxique ou irritant. Le monoxyde de carbone (CO). Il provoque migraines, vertiges, troubles de la vision et diminue l'oxygénation du sang. À forte concentration, il est mortel, d'où le danger de laisser tourner un moteur au ralenti dans un garage clos. Il est rapidement dilué puis dégradé en CO 2 dans l'atmosphère. Les oxydes d'azotes (NOx) chez l'homme, ce gaz irritant diminue les défense immunitaires et altère les fonctions pulmonaires. Il est le précurseur à la formation d'ozone dans les basses couches de l'atmosphère, par sa décomposition en présence du rayonnement solaire. L'ozone est un gaz irritant, et toxique à forte concentration. Les hydrocarbure (HC) ils provoquent des affections des voies respiratoires et des allergies. Ils sont les autres précurseurs à la formation de l'ozone. Les particules en suspensions, liées à la combustion dans les moteurs diesel. Les particules de suies par exemple, accroissent le risque de maladie respiratoire et probablement de cancer selon des études épidémiologiques. Le dioxyde de soufre SO 2. Du plomb. Dans les pays et régions où l'adjonction de plomb dans l'essence n'est pas interdite, une large proportion (entre 65 et 99 % des enfants vivant des zones à risque, et environ 50 % même parmi ceux moins exposés) seraient intoxiqué au plomb de manière chronique. L'introduction de l'essence sans plomb dans les pays développés s'est en effet rapidement traduite par une diminution environ de moitié de la plombémie chez les adultes citadins, pourtant moins sensibles à l'absorption de plomb que les enfants. Du benzène. Les transports routiers en général sont de loin les plus gros émetteurs de benzène, et on a constaté en Europe un lien direct entre la baisse de la teneur maximale en benzène dans les carburants (divisée par deux en 2000) et une baisse de la concentration de fond de benzène dans l'atmosphère. Claude Bernard Ecologie 10

La pollution des voitures thermiques § Pollution : danger à l’intérieur des voitures Selon les résultats d'une étude menée par une équipe de l'Inserm, et que le JDD livre en exclusivité, la pollution à l'intérieur des véhicules peut atteindre des niveaux extrêmes, et particulièrement dangereux, particulièrement dans les bouchons. La pollution dans l'habitacle des voitures en circulation peut atteindre des niveaux extrêmes, très largement supérieurs aux niveaux acceptés par les autorités sanitaires. C'est ce que montre la plus importante étude menée sur le sujet en Europe, dont des résultats provisoires ont été dévoilés avant-hier à Paris. . Elle fait apparaître un problème à la fois méconnu de l'opinion publique et sous-estimé par les pouvoirs publics et l'industrie automobile. En plaçant des capteurs à l'intérieur d'un véhicule-laboratoire, une équipe de chercheurs de l'Inserm, a réussi pour la première fois à mesurer en temps réel la pollution respirée par un conducteur. Les résultats ont étonné les chercheurs euxmêmes. Alors que l'Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande de ne pas dépasser 200 µg/m 3 de dioxyde d'azote, l'un des principaux polluants routiers (sur une heure d'affilée plus de dix-huit heures par an), la concentration moyenne mesurée dans l'habitacle du véhicule a été précisément d'environ 200 µg/m 3. Claude Bernard Ecologie 11

La pollution des voitures thermiques 5. LES PROBLEMES CAUSES PAR LES DIFFERENTES PARTIES D’UNE VOITURE Embrayage et freins Ces deux organes mécaniques ont en commun de fonctionner par frottement sec et à l'air libre. Leur usure, leur utilisation intempestive notamment en milieu urbain (c'est là que les démarrages, les coups de freins et les manœuvres sont les plus nombreux), ont comme conséquence des émissions massives dans l'atmosphère de micro-particules extrêmement fines qui restent en suspension dans l'air et finissent au plus profond des poumons des citadins. Autrefois garnis d'amiante désormais prohibé, les embrayages et les freins modernes sont fabriqués avec des matériaux dont personne ne peut garantir l'absence de toxicité à long terme. On estime que chaque voiture émet en moyenne au cours de sa vie environ 15 kilogrammes de micro-particules rien que pour l'embrayage et les freins, et il y a des millions de voitures en circulation. . . Pneumatiques Les pneumatiques travaillent au contact du sol. En effet, c'est dans la surface de contact au sol que se créent les quatre forces nécessaires au mouvement et à la trajectoire de la voiture. Claude Bernard Ecologie 12

La pollution des voitures thermiques Ce travail et le glissement qui peut parfois en résulter sont à l'origine de l'usure de la bande de roulement. Si le glissement du pneumatique est important (patinage ou blocage de roue) et de surcroît par temps chaud et sec, de la fumée peut apparaître. C'est le signe que des microparticules de gomme ont été émises dans l'atmosphère. Les plus fines finissent elles-aussi au plus profond de nos poumons. On estime que chaque voiture rejette en moyenne dans l'environnement au cours de sa vie environ 20 kilogrammes de particules de gomme en provenance des pneumatiques, et il y a des millions de voitures en circulation. . . Motocyclette Les motocyclettes munies d'une transmission secondaire par chaîne fonctionnant à l'air libre sont à l'origine d'une pollution spécifique. En effet, ce type de transmission exige un graissage permanent avec un lubrifiant qui se disperse dans l'environnement au fil des kilomètres. Or ces lubrifiants contiennent des additifs hautement toxiques, notamment pour les organismes aquatiques. Une directive européenne devrait prochainement les interdire et imposer aux constructeurs l'adoption de carters étanches. Pollution sonore La circulation des voitures, des motos et des camions génère des nuisances incessantes auxquelles il est difficile de s'habituer. Ces nuisances dépendent nombre de véhicules à moteur en circulation, mais surtout de leur vitesse. généralement sous-estimé, probablement parce que l'accroissement de aucune loi simple. Claude Bernard Ecologie sonores évidemment du Ce facteur est bruit n'obéit à 13

La pollution des voitures thermiques Pollution thermique La pollution thermique, qu'il ne faut pas confondre avec l'effet de serre, est une autre forme de pollution dont on parle peu mais qui est pourtant bien réelle. Celle-ci désigne l'élévation inutile de la température d'un milieu dans lequel fonctionne un système destiné à fournir autre chose que de la chaleur. Et c'est précisément le cas avec les véhicules à moteur en circulation ! Le milieu en question, c'est l'atmosphère terrestre ! En effet, la combustion du carburant libère une énergie qui apparaît sous deux formes : énergie thermique (chaleur) et énergie mécanique (mouvement). Mise à part chauffer l'habitacle, cette chaleur ne sert strictement à rien, il faut impérativement s'en débarrasser dans l'environnement à l'aide d'un radiateur !. . . Que devient l'énergie apparue sous forme de mouvement ? Une partie sert à remuer l'air au passage de la voiture. Ces turbulences finissent en chaleur lorsque les molécules d'air cessent de s'agiter pour retrouver leur calme. L'autre partie, c'est l'énergie cinétique. Elle aussi se transforme en chaleur au moment du freinage, si bien qu'on peut affirmer que la totalité de l'énergie libérée par la combustion d'un hydrocarbure quelconque (35 mégajoules par litre en moyenne) apparaît, à un moment ou à un autre, sous forme de chaleur. Ainsi chaque véhicule à moteur en circulation peut être vu comme un réchauffeur de l'atmosphère terrestre, ce réchauffement s'ajoutant à celui généré par l'effet de serre. Claude Bernard Ecologie 14

La pollution des voitures thermiques Comment réduire la pollution automobile ? Lutter contre le gaspillage de carburant ou sa consommation inutile apparaît désormais comme un impératif majeur. Les constructeurs devront alléger les voitures, améliorer leurs performances aérodynamiques ainsi que le fonctionnement des moteurs et leur rendement. Les aménageurs de la voirie devront réduire ou supprimer les causes de ralentissements inutiles. La synchronisation des feux tricolores, par exemple, évite l'usure des freins et des pneus pour l'arrêt, économise le carburant brûlé pendant le temps d'attente, puis supprime la sollicitation de l'embrayage au redémarrage ainsi que l'usure des pneus et la consommation de carburant qui lui est associée. C'est donc une solution à généraliser d'urgence. Les automobilistes devront apprendre à conduire avec modération, par exemple en évitant les démarrages puissants, les accélérations inutiles et les coups de freins intempestifs. Et il faudra aussi apprendre à circuler moins vite ! On sait en effet que les gains en consommation de carburant les plus significatifs sont obtenus en réduisant la vitesse. . . Or ces économies de carburant sont essentielles car elles entraînent en cascade d'autres économies moins visibles au niveau du moteur, des pneumatiques, de l'embrayage, des freins et donc de la pollution globale générée par la circulation automobile Claude Bernard Ecologie 15

2ème partie Introduction Pollution des voitures thermiques Conception des voitures électriques Impacts sur l’environnement Conclusion p. 3 p. 4 p. 16 p. 22 p. 29 Glossaire Bibliographie p. 31 p. 32 Claude Bernard Ecologie 16

La conception de la voiture électrique 1. LA « JAMAIS CONTENTE » La voiture électrique ne date pas d'aujourd'hui, elle date en effet du 19 e siècle vers 1881. D'ailleurs la première voiture à avoir dépasser les 100 km/h était électrique, la « Jamais Contente » , construite en Belgique par un ingénieur belge en 1889. Dans les années 1900, plus d'un tiers des voitures sont électriques. Mais en raison de l'évolution de la voiture thermique, du faible cout du pétrole et le fait que la voiture électrique n'ait pas une grande autonomie et soit très chères, leur production est en déclin et va s'arrêter. Claude Bernard Ecologie 17

La conception de la voiture électrique 2. RELANCER LA VOITURE ELECTRIQUE « Toutes les pièces du puzzle sont aujourd'hui réunies pour faire du véhicule électrique un véhicule de masse à brève échéance: autonomie de la batterie, optimisation de la consommation énergétique, performance et plaisir de conduite » Carlos Ghosn, Président de Renault, Mondial de l'automobile 2008. Pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, les constructeurs automobiles proposent différentes solutions avancées telles que les voitures fonctionnant aux carburants biologiques (ex : éthanol) ou celles fonctionnant avec une batterie : la voiture électrique. La voiture électrique est surtout pour la population urbaine du fait de la faible autonomie de la batterie et que les déplacements en ville sont assez courts, ce qui favoriserait la voiture électrique. La position de France Nature Environnement (FNE) : En tant que partie prenante de la société civile et représentant les intérêts publics de la protection de la nature et de l'environnement, FNE intervient dans le débat à plusieurs titres : - Lorsque toute nouvelle technologie représente un risque sérieux contre la protection de la nature et de l'environnement. C'est le cas notamment de la promotion des agro-carburants de première et seconde génération. - Lorsque toute nouvelle technologie est promue comme LA solution miracle, notamment dans le domaine automobile. FNE en profite pour rappeler les priorités d'action en matière de transports et de mobilité. Claude Bernard Ecologie 18

La conception de la voiture électrique 3. AVANCEE TECHNOLOGIQUE En l'état actuel des connaissances, le moteur électrique constitue indéniablement une avancée technologique dans le domaine de l'efficacité énergétique. Il permet en effet, d'améliorer le rendement énergétique par rapport à un moteur thermique classique. L'introduction d'un moteur électrique avec batterie entraîne un rendement mécanique d'environ 90% quelque soit le régime auquel il travaille, contre environ 40% pour un moteur thermique. A. Le moteur en général La conception de la voiture électrique est basée autour d'un moteur, d'une batterie, d'un système de commande électronique et de l'électricité. Les batteries servent à emmagasiner l'énergie pour faire fonctionner le moteur du véhicule. Ces dernières peuvent être en nickel-cadmium ou en plomb. Celles en nickel-cadmium ont l'avantage de pouvoir être entièrement recyclées. Mais selon les constructeurs automobiles, c'est une autre matière qui semble être la mieux adéquate au fonctionnement de la voiture électrique: le lithium. La batterie en lithium, dont la durée de vie est d'environ sept ans aurait une autonomie d'environ 200 km. Cela favorisera la baisse des couts de consommation liés aux voitures et donc plaira aux acheteurs. [Cette batterie libère de l'électricité par échange réversible des ions lithium entre deux électrodes: une anode en graphite et une cathode en oxyde métallique. Cet échange se fait au sein d'un électrolyte liquide] Claude Bernard Ecologie 19

La conception de la voiture électrique B. La batterie au lithium* C’est le type de batterie qui nous intéresse ici, nous allons donc développer ce point. Les batteries au lithium traditionnelles contiennent une solution organique de sels de lithium qui agit comme un électrolyte en permettant le passage du courant électrique par déplacement d'ions entre les électrodes positives et négatives. Les autres batteries utilisent une solution aqueuse d'électrolyte. L'électrolyte organique est l'un des points faibles des batteries au lithium car elle peut facilement prendre feu et présente un risque d'explosion en cas de forte augmentation de la température de la batterie. Cependant, sa très forte densité énergétique (énergie par unité de volume) et son importante énergie massique (énergie par unité de masse) font qu’elle reste indétrônable. A la longue, l'utilisation des batteries au lithium entraîne des détériorations qui se traduisent par une perte de capacité et une perte d'énergie : non seulement la durée de vie des batteries diminue, mais les risques de surchauffe augmentent. Pour pallier à ces problèmes, les batteries au lithium modernes sont équipées d'une micro puce qui contrôle la charge et la décharge. De plus, certains additifs dans l'électrolyte organique préviennent les phénomènes de décomposition, surcharge, ou surchauffe. L'industrie automobile utilise des batteries au lithium ion beaucoup plus fiables que celles des technologies de l'information. La batterie d'une voiture est près de 1. 000 fois plus grosse que celle d'un téléphone portable et elle est soumise à des conditions beaucoup plus difficiles. Les batteries lithium ion classiques contiennent du cobalt, qui coûte cher, est peu abondant et toxique. Dans les batteries lithium ion de nouvelle génération, ce cobalt est remplacé par du phosphate de fer, bon marché, ne posant pas de problèmes de ressources et écologique. Claude Bernard Ecologie 20

La conception de la voiture électrique C. Le moteur électrique Il existe deux types de moteur électrique qui peuvent permettre à une voiture de rouler: - Les moteurs à courant alternatif - Les moteurs à courant continu ont l'avantage par rapport aux moteurs à courant alternatif. Tout d'abord leur coût de fabrication nettement moins élevé que celui des moteurs à courant alternatif. Ils ont également l'avantage de la puissance, le conducteur peut se sentir comme s'il avait une voiture à essence( sauf le bruit). Il y a quand même un risque assez facile de « casser » le moteur en utilisant trop cette puissance. Ces deux types de moteurs sont également recherchés par les constructeurs car ils peuvent augmenter l'autonomie de la batterie. Le ou les moteurs électriques sont reliés aux roues motrices. Le système de commande électronique contrôle, gère et régule la puissance. Claude Bernard Ecologie 21

3ème partie Introduction Pollution des voitures thermiques Conception des voitures électriques Impacts sur l’environnement Conclusion p. 4 p. 16 p. 22 p. 29 Glossaire Bibliographie p. 31 p. 32 Claude Bernard Ecologie 22

Les impacts de la voiture électrique 1. IMPACT SUR LE RESEAU ELECTRIQUE Y-aura-t-il des conséquences importantes sur le réseau électrique ? A. Plus de voiture électrique, plus de demande en électricité Si le développement de la voiture électrique est important, il y aura forcément beaucoup plus de demande, voir des problèmes sur le réseau électrique. Or l'électricité est une énergie que nous ne savons pas stocker en quantité importante. Il faut donc toujours ajuster l'offre à la demande. Mais la demande varie constamment en fonction de la saison, de l'activité économique, de la période de la journée, de la durée du jour et de la nuit. . . La consommation en électricité est donc très irrégulière, et la production doit s'y adapter. En France, la consommation en électricité est décrite ci-dessous, elle comprend deux pics de consommation en électricité. Claude Bernard Ecologie 23

Les impacts de la voiture électrique La voiture électrique est principalement faite pour couvrir des trajets domicile/travail. Nous pouvons supposer que le véhicule électrique est rechargé la nuit lorsqu'il est au domicile de façon à être opérationnel le matin, et éventuellement en milieu de journée sur le parking du lieu de travail, c'est à dire entre les pics de consommation. On évite ainsi la demande supplémentaire due aux voitures électriques au moment des pics de consommation. Ainsi, les problèmes de disponibilité du réseau électrique paraissent donc improbable. B. La voiture électrique de nature à « lisser » la demande en électricité. Dans le point précédent, nous avons mis en évidence le fait que la voiture électrique serait principalement rechargée pendant la nuit et éventuellement dans l’après midi. Elle aurait donc tendance à "lisser" la demande en électricité. Or l'électricité étant une énergie dure à stocker et dont la demande est difficile à prévoir, ce "lissage" permettrait de réguler la consommation d'électricité, d'améliorer le rendement des centrales et de limiter les pertes inutiles. On peut même imaginer que la voiture électrique produise une baisse du cout de l'électricité. . . C. Un réseau intelligent : « le smart-grid » Et si au contraire, la voiture électrique permettait de diminuer la production d'électricité ? Nous avons mis en évidence que le problème de l'électricité était l'impossibilité de la stocker. Or, le véhicule électrique, c'est aussi une batterie ! Il est donc possible d'imaginer que la charge de la voiture électrique soit intelligente : les voitures pourraient servir de stockage tampon pour limiter les variations de consommation. Lorsque la demande est faible, comme la nuit, les véhicules électriques sont chargées au maximum pour éviter les surproductions. A l'inverse, lors de brefs pics de demande, les voitures électriques pourraient décharger quelques kilowattheures sur le réseau pour gommer ces pointes. Ainsi, nous économiserions la construction d'une centrale nucléaire ! Nul doute que l'investissement dans un réseau intelligent de ce type, qui fait communiquer la demande d’électricité avec les voitures électriques connectées est moindre, comparé au coût de développement et de construction d'une centrale nucléaire. Claude Bernard Ecologie 24

Les impacts de la voiture électrique 2. L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA VOITURE ELECTRIQUE Bien que la voiture électrique rejette moins de pollution directe que la voiture thermique, estelle réellement une grande avancée environnementale ? A. Le mix énergétique* L'électricité est une énergie propre en elle-même, cependant, sa production entraine une consommation de CO 2. Elle est donc un tant soit peu polluante mais tout dépend de sa provenance (centrale thermique, barrage hydraulique, éolienne…). Claude Bernard Ecologie 25

Les impacts de la voiture électrique La pollution dépend des pays. En effet, si un pays X a 15% d'électricité produite par les barrages hydrauliques, et qu'un pays Y a seulement 10% d'électricité produite par les barrages hydrauliques, l'électricité dans le pays X pollue moins que celle du pays Y. En bref, la pollution de la voiture électrique dépend de la quantité de CO 2 nécessaire à la production d'un k. Wh d'électricité dans le pays dans laquelle on la recharge. Dans presque tous les pays, le mix énergétique semble favorable à la voiture électrique. De toute façon, au niveau pollution, la voiture électrique sera toujours au moins aussi rentable que la voiture thermique, mais le plus souvent bien plus rentable. De plus, il est toujours plus efficace de produire de l'énergie de façon centralisée (comme pour les voitures électriques) que d'en produire dans les "mini-centrales" que sont nos voitures thermiques. B. La limitation des centrales thermique En France, nous utilisons des centrales thermiques pour réguler la production d'électricité, et pouvoir répondre au pointe de consommation plus facilement. Or ce sont de ces centrales que viennent les principales émissions de CO 2 dues à la production d'électricité. Les voitures électriques pourraient donc aider à limiter l'usage de ces centrales, et ainsi faire baisser les émissions de CO 2 par k. Wh produit. En plus de cela, le déploiement des voitures électriques pourraient être accompagné de plusieurs autres facteurs d'amélioration environnemental tels que la meilleure qualité du parc énergétique d'EDF, qui investirait dans la modernisation du parc thermique, et dans la création de centrales à Cycles Combiné Gaz (CCG)*. Ces améliorations, permettraient de : - diviser par deux les émissions de dioxyde de carbone (CO 2). - diviser par trois les émissions d'oxydes d'azote (NOx). - supprimer les émissions d'oxyde de soufre (SO 2). Claude Bernard Ecologie 26

Les impacts de la voiture électrique Le déploiement de la voiture électrique pourrait aussi favoriser le développement des énergies renouvelables. En effet, le problème majeur des systèmes photovoltaïques et éoliens est le stockage de l'énergie produite. Or les batteries automobiles pourraient avoir une deuxième vie - après leur utilisation normale - en servant au stockage des énergies renouvelables, et ainsi pallier à l'intermittence de ces énergies. L'électricité supplémentaire consommée par les voitures électriques pourrait donc venir de sources renouvelables dont le développement serait la conséquence de leur existence ! Il est également intéressant de se pencher sur la géothermie* : les marges de progression de cette technique sont importantes. Cette technologie fonctionne bien en agglomération pour injecter de l'eau chaude dans les réseaux de chaleur. Il est également possible de développer la géothermie pour produire de l'électricité à partir de la chaleur, là où il n'existe pas de réseau pour l'exploiter directement. Grâce à toutes ces pratiques, nous pourrions passer d'une voiture où nous forons le sol pour trouver du pétrole, à une voiture où nous utilisons presque exclusivement des énergies renouvelables, et qui aide ces dernières à ce développer ! C. La centralisation de la pollution Le modèle de la voiture électrique permet enfin de centraliser les émissions de polluants au niveau des centrales électriques. Il en résulte deux conséquences : - En termes de santé publique, la pollution est déplacée en dehors des centres urbains. Il en résulte un gain social sur le confort, la santé, et les dépenses qui y sont associées, - La pollution induite par la voiture électrique est concentrée sur quelques sites. A cette échelle, des actions correctrices peuvent être mises en place, comme le traitement des fumées des centrales électriques pour capter le carbone et les autres polluants. Claude Bernard Ecologie 27

Les impacts de la voiture électrique D. Une voiture silencieuse La voiture électrique permettra de révolutionner les centres urbains. D'abord, plus d'huiles de moteurs qui ruissèlent avec les eaux de pluies. Mais surtout, la voiture électrique est absolument silencieuse (à l'exception de quelques bruits de roulage). Finis les démarrages en trombes au feu ou les abords de périphériques bruyants. Comme une voiture silencieuse pourrait être dangereuse pour les pétons, des acousticiens travaillent à sonoriser le véhicule électrique en fonction de sa vitesse. La révolution électrique sera aussi sonore ! Claude Bernard Ecologie 28

Conclusion Introduction Pollution des voitures thermiques Conception des voitures électriques Impacts sur l’environnement Conclusion p. 3 p. 4 p. 16 p. 22 p. 29 Glossaire Bibliographie p. 31 p. 32 Claude Bernard Ecologie 29

Conclusion Roulons électrique, roulons plus vert ? ? ? Claude Bernard Ecologie 30

Glossaire 1. Centrales à Cycles Combinés Gaz (CCG) : Centrale thermique à très haut rendement, la Centrale à Cycle Combiné au Gaz naturel cumule une turbine à gaz et une turbine à vapeur afin de produire l'électricité tout en minimisant le combustible utilisé et surtout les émissions de CO 2. Ainsi les émissions de gaz à effet de serre sont deux à trois fois inférieures aux centrales thermiques fonctionnant au fioul et au charbon. Les cycles combinés constituent à ce jour et de très loin la technologie la plus propre et efficace pour produire l'électricité de semi-pointe, de façon flexible et réactive. 2. Géothermie : Technique utilisant la chaleur sous-terraine pour créer de l'électricité. 3. Lithium Métal alcalin blanc argent. C'est le solide le plus léger que l'on connaisse. Chimiquement, il ressemble à du sodium mais il est moins actif. Il entre dans la composition des alliages et ses sels ont des usages très variés. 4. Mix énergétique Origine de la création d'énergie. Par exemple pour la création d'électricité : -X% via centrales nucléaires. -Y% via centrales thermiques. - Z% via énergies renouvelables. Claude Bernard Ecologie 31

Bibliographie Jnzqmke, nv mdsqlueiojfzq Claude Bernard Ecologie 32

Co-auteurs Yasmina ? ? ? , consultante en urbanisation chez Véolio Jimmy ? ? , ingénieur-concepteur de moteur électrique chez Citroin Even Le Barazer, chercheur en environnement à l’université d’Orsay Edité par l’association Claude Bernard Ecologie dans le cadre du TPE de 1 e. S 1 Février 2011 Claude Bernard Ecologie 33