Frédéric Malaval, essayiste, s’interroge sur les réelles performances des véhicules électriques.
♦ Diesel et SurEnvironnement
Aujourd’hui, la singularité du diesel semble davantage préoccuper nos dirigeants que la vague migratoire. Sa taxation va augmenter. Les Verts veulent la suppression de ce carburant d’ici à 2025. La création de pastilles écologiques apposées sur les pare-brise des voitures est une des dernières mesures pour favoriser les véhicules « propres ». Aujourd’hui, le véhicule électrique est plébiscité. L’attribution de subventions importantes cherche à motiver l’acheteur.
Or, nous verrons que, loin d’être écologiquement vertueux, ce type de véhicule est plus polluant qu’un véhicule thermique. Ce texte fournira quelques arguments issus d’une approche écologique, donc écosystémique. On y parlera de gaz carbonique (CO2), de rendement de conversion, de SurEnvironnement, de Valeur écosystémique, etc.
En conclusion de ce texte, nous constaterons qu’en matière d’énergie, le chien ne cesse de se mordre la queue.
Les pastilles Royal.
En ouvrant la réunion du Conseil national de l’air, Ségolène Royal a présenté, le 2 juin 2015, un ensemble de mesures de lutte contre la pollution de l’air. Parmi elles, la mise en place de pastilles de couleur à apposer sur le pare-brise des voitures.
En isolant les véhicules électriques des véhicules thermiques hiérarchisés selon leur degré de pollucivité, le but est de franchement favoriser les premiers dans des centres-villes à terme inaccessibles aux véhicules thermiques.
Sur le fond, cette mesure paraît salutaire. En effet, il est plus agréable de se trouver à vélo derrière un véhicule électrique qu’au cul d’un bon vieux diesel rejetant de la suie dans les bronches. C’est un fait incontestable. Malgré cela, les arguments à l’origine de cette politique soulèvent de nombreuses interrogations que nous allons exposer ci-après.
Parmi celles-ci : considérer les véhicules électriques comme éco-vertueux, assimiler le gaz carbonique (CO2) à un polluant, etc.
Le CO2
Avant d’avancer des arguments un peu plus techniques sur la pollucivité du véhicule électrique, intéressons-nous en préambule au CO2 accusé aujourd’hui d’être un polluant majeur.
Rappelons d’emblée que toute substance est un polluant potentiel, un polluant étant défini comme une substance qui par sa nature ou par sa quantité perturbe les grands cycles écologiques ou se révèle inassimilable par eux, constituant ainsi un danger pour les humains en particulier et la Vie en général. Ainsi, l’oxygène est vital pour vivre, mais trop d’oxygène (hyperoxie) tue.
La stigmatisation de CO2 est récente. Dans les années 1980, il était enseigné que tout devait être fait pour réaliser des combustions complètes dans les cycles thermiques, combustion aboutissant idéalement à de l’eau et à du… gaz carbonique. Par exemple, l’oxydation du méthane (CH4) donne du gaz carbonique et de l’eau (H2O) :
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Paradoxalement, les filtres à particules (FAP) rendus obligatoires sur les véhicules diesel depuis 2011 ont un cycle de régénération pour brûler les suies piégées aboutissant à l’émission d’eau et de… gaz carbonique.
Tout étudiant en biochimie apprend très vite que le CO2 est un composant fondamental, le carbone étant dans un état réduit ou oxydé dans les cycles biologiques. On apprend aussi très vite que la photosynthèse à l’origine des plantes, et donc de la productivité végétale des écosystèmes, repose sur le CO2. Or, les plantes sont à la base des chaînes trophiques. Donc, sans plantes, pas de philosophie possible. Et plus généralement, sans CO2, pas de vie car celle-ci repose sur le cycle du carbone.
Si le véhicule diesel a été favorisé pendant ces dernières années, c’est parce que, justement, son cycle thermique reposant sur la compression est plus proche d’une combustion complète que celui d’un moteur à essence à explosion. Donc à performances similaires, il est plus efficace physico-chimiquement qu’un moteur à essence.
De la difficulté de disposer d’indicateurs environnementaux incontestables.
L’affaire du CO2 est révélatrice de la difficulté des environnementalistes à s’appuyer sur des certitudes incontestables. Il y a plus de trente ans, le CO2 était envisagé comme une substance vertueuse, mais aujourd’hui, au nom dont on ne sait quelle motivation, il est stigmatisé. Moins les voitures en émettraient, mieux ce serait. Sa contribution au réchauffement climatique est souvent invoquée pour justifier cette politique. Or, l’effet de serre, à l’origine du réchauffement de l’atmosphère, nous protège du rayonnement solaire direct délétère. Le seul débat envisageable ne concerne donc que l’effet de serre additionnel d’origine anthropique.
D’autres substances ont eu la vedette comme polluants majeurs depuis que nous nous intéressons à cela. Dans les années 1970, les oxydes de souffre (SOx) ou d’azote (NOx) ne souffraient d’aucune concurrence. Puis, les pluies acides les ont remplacés. Mais celles-ci étaient dues à ces SOx et NOx, elles-mêmes écartées par les gaz fragilisant la couche d’ozone. D’autres substances ont eu la vedette puis, comme des artistes dépassés, ont disparu de la scène. A chaque fois, les médias ont amplifié jusqu’à la démesure des réflexions de scientifiques, généralement habitués à des affirmations très prudentes.
Aussi, se focaliser sur l’une ou l’autre molécule comme nous le faisons aujourd’hui sur le CO2 limite la prise en compte d’autres substances, moins médiatiques, certes, mais potentiellement plus dangereuses.
Face à ces incertitudes, les environnementalistes cherchent à établir des indicateurs d’impact environnementaux absolus lisibles par tous. Or, celui qui s’impose à tous aujourd’hui est le prix. Dans un monde financiarisé, tout est ramené à un prix. D’où la nécessité d’établir une relation entre prix et impact environnemental. Le recours à des approches reposant sur les acquis de l’Ecologie ouvre des pistes prometteuses.
Dans cet esprit, considérer le CO2 comme un polluant est une hérésie. C’est le premier point relativisant les vertus du véhicule électrique. Le CO2 est le constituant pivot du cycle du carbone sur lequel repose la vie. Impossible de s’en passer, sauf à éliminer la biosphère.
Les préliminaires sur le CO2 étant faits, et ayant permis d’introduire à la nécessité de disposer de grilles de lecture ne se focalisant pas sur telle ou telle molécule, quelques notions de thermodynamique vont permettre de comprendre pourquoi les véhicules électriques sont plus impactant environnementalement que les véhicules thermiques.
Rendement de conversion.
Le rendement de conversion d’une chaîne énergétique est un nombre positif défini comme le rapport de l’énergie exploitable sur l’énergie utilisée. Ce nombre est toujours inférieur à 1. Cela signifie qu’il existe une différence entre l’énergie introduite dans un système thermodynamique et l’énergie utilisée. Cette différence est formalisée dans le Premier Principe de la thermodynamique dissociant le travail (énergie utile) de la chaleur (énergie inutile) à évacuer pour optimiser le rendement du moteur. Le cycle de Carnot établit les concepts pour optimiser cela. Plus tard, cette énergie inutilisable a été qualifiée d’entropie dans le Second Principe de la thermodynamique.
Tout système est l’association de parties reliées par des couplages modifiant les quantités et la nature de l’énergie y circulant. Le rendement de conversion global d’un système est le produit des rendements de conversion opérés en son sein. C’est sur le fondement de ces notions que le moteur électrique va se révéler plus impactant environnementalement que le moteur thermique, toutes choses étant égales par ailleurs.
Ainsi, dans un moteur thermique, le pétrole, après avoir été plus ou moins raffiné, est mis en l’état dans les cylindres, eux-mêmes à l’origine du mouvement mécanique. Sur cette base, nous obtenons un rendement de conversion donné. Dans le cas du moteur électrique, et toujours en utilisant du pétrole, ce dernier est mis dans une centrale, converti en électricité transportée dans le réseau de distribution jusqu’à l’endroit servant à recharger les batteries dont le contenu sera transformé en énergie mécanique. Sans entrer dans les détails, il apparaît que le nombre de conversions énergétiques à réaliser dans le second processus est très supérieur à celui du premier centré sur le recours à un moteur thermique. Or, ce qui a été perdu est : de la chaleur, selon le Premier Principe de la thermodynamique ; de l’entropie, selon le Second Principe de la thermodynamique.
Sur le fondement que l’impact environnemental est assimilé aux conséquences d’une production d’entropie, l’usage d’un véhicule électrique est donc plus impactant qu’un véhicule thermique.
Alors que la première partie de la démonstration est triviale, la seconde bien évidemment soulève des interrogations. En effet, en refusant l’identification de l’impact environnemental aux conséquences d’une production d’entropie, il est difficile de relativiser les bienfaits du véhicule électrique. Or, ce principe de fonctionnement des écosystèmes est admis désormais, mais uniquement dans des cercles restreints. Ce point est donc en discussion et nécessite, d’une part, de le faire connaître et, d’autre part, de recourir à des éléments plus hermétiques pour le démontrer.
Comment comparer l’impact environnemental des énergies fossiles, du nucléaire et des énergies renouvelables ?
Un autre point litigieux est que, dans le modèle exposé, il est comparé deux types de moteur fonctionnant à partir de la même énergie primaire, à savoir une énergie fossile : charbon, pétrole, gaz. Qu’en est-il de l’électricité issue du nucléaire ou des énergies renouvelables : eau, air, soleil ? Pour résoudre cette interrogation, nous sommes alors obligés de raisonner à partir de catégories éligibles à toutes les formes d’énergie. C’est ainsi que procèdent les thermodynamiciens pour qui les notions d’énergie, de chaleur, de travail, d’enthalpie, d’exergy, d’entropie, etc. sont communes à tous les systèmes. Les environnementalistes, eux, travaillent à partir de la notion d’impact environnemental. Celui-ci est envisagé comme la conséquence d’une artificialisation. Or, le modèle politique ayant poussé à son paroxysme la création d’artefacts est la société industrielle désignée responsable de la crise écologique actuelle. Mais tout cela est très récent. Ces interrogations associant connaissances scientifiques, philosophie et tout ce qui contribue à clarifier les enjeux écologiques contemporains animent les spécialistes de ces domaines depuis seulement une cinquantaine d’années.
De tout ceci est cependant issue la relation entre production d’entropie et impact environnemental avec comme constat concernant le véhicule électrique qu’une fois de plus la campagne, ou mieux encore, la nature est envisagée comme l’exutoire naturel de ce qu’il faut évacuer de ces écosystèmes hyper-artificialisés que sont les villes pour garantir leur pérennité. Pour preuve, les filtres à particules sont conçus pour se régénérer en dehors des villes.
Se pose alors une question fondamentale à l’origine du modèle philosophique reposant sur la notion de SurEnvironnement. Que se passera-t-il lorsque l’écosphère entière aura été artificialisée ? Or, c’est prévu pour demain.
La ville a besoin d’un SurEnvironnement pour exister.
Comme exposé dans d’autres écrits, le fondement essentiel de la Modernité est de recourir à des SurEnvironnements pour fonctionner. Le SurEnvironnement fondamental que la Modernité a créé est la Nature conçue comme l’ensemble des biens inappropriés ou res nullius (choses nulles ou choses de personne). Là sont extraites les ressources nécessaires aux systèmes dont la Modernité est la référence idéologique ultime, que ce soit dans des versions religieuses ou profanes ; là est l’espace où l’entropie sera rejetée. Comme déjà écrit, le défi actuel de nos sociétés contemporaines est d’intégrer les SurEnvironnements dans nos pratiques sociales. L’artificialisation de l’écosphère faisant que le SurEnvironnement fondamental s’étiole de jour en jour, il n’y aura bientôt plus de SurEnvironnement sur l’écosphère.
Or, retenir le véhicule électrique comme moyen de lutter contre la pollution en centre-ville consiste à déplacer les pollutions dans d’autres espaces. Cela revient à recourir à un SurEnvironnement pour favoriser la pérennité du système fragilisé par son activité. Là est l’essence de la crise écologique actuelle contrevenant ainsi à ce qu’il faudrait faire pour réaliser une véritable politique écovertueuse.
Dans la littérature anglo-saxone, ce phénomène est résumé par l’expression d’effet Nimby (Not in my back yard – pas dans mon dos). Cela revient à rejeter les pollutions issues d’une activité donnée dans un autre espace, loin et inconnu, pollutions pouvant mettre en péril l’activité. Nous avons formalisé cette situation en distinguant l’Environnement du SurEnvironnement dans un modèle philosophique associant d’autres termes.
Or, une véritable politique environnementale exclut de recourir au lointain et à l’inconnu pour évacuer ses miasmes. Ce principe constitue un des fondements d’une politique écologique sincère. Les spécialistes parlent d’économie bouclée, de localisme, etc., pour résumer cela à l’origine de l’écoconception, de l’écologie industrielle, etc., toutes constitutives d’une approche écosystémique de nos sociétés. Cela impose un profond changement de paradigme.
Vision holiste versus vision réductionniste.
Beaucoup des éléments à charge concernant le véhicule électrique ne sont envisageables que dans un cadre écosystémique. Cela illustre la différence fondamentale entre une approche écologique, fondamentalement holiste, et les méthodes d’analyse en cours aujourd’hui d’essence réductionniste. En effet, la promotion du véhicule électrique est justifiée par la volonté de diminuer la pollution dans le centre des grandes villes. C’est tout à fait louable pour les personnes y vivant. Le véhicule électrique leur garantira un air débarrassé des produits de combustion des moteurs thermiques. Mais comme le rendement thermodynamique des moteurs électriques, ainsi que la complexité de leur cycle de vie produisent plus d’entropie, cela signifie qu’ils génèrent plus d’impacts environnementaux que les véhicules thermiques, mais en les externalisant des lieux de circulation auxquels ils sont destinés. Cela revient à surpolluer la banlieue, la campagne et la nature pour la diminuer dans les centres-villes. Les ours polaires vont en souffrir.
Seule une approche holiste permet d’entrevoir ce paradoxe entretenu au nom de la protection de l’environnement. Evidemment cela est dénoncé par les environnementalistes sincères considérant que la diminution d’un impact local ne doit pas être fait au prix de l’augmentation ailleurs. Ce raisonnement est à l’origine de la définition résumant les enjeux actuels par la nécessité d’intégrer les SurEnvironnements dans nos pratiques sociales. Or, le véhicule électrique est, au contraire, la manifestation de postures à l’origine de la crise écologique actuelle ; une forme d’égoïsme, alors qu’il faudrait être écoïste.
Prix et impact environnemental.
Le véhicule électrique, en effet, est vendu à un prix très largement supérieur à celui des véhicules thermiques. Et encore, le service offert est loin d’être égalé. L’autonomie est très faible. L’espace disponible dans le véhicule l’est aussi car au lieu de passagers ou de bagages, on transporte des batteries. Donc, toutes choses étant égales par ailleurs, le véhicule électrique est beaucoup moins utile et efficace qu’un véhicule thermique.
Le prix d’un véhicule électrique étant plus élevé, cela signifie que l’impact écologique de son cycle de vie est lui aussi plus élevé. Le cycle de vie intègre tout ce qui contribue à l’existence, à la vie et à l’obsolescence de l’artefact dans le temps et dans l’espace. Ceci n’est envisageable que par référence à une approche économique reposant sur la notion de valeur écosystémique, subsumant toutes les autres conceptions de la valeur : valeur-travail, valeur d’échange, valeur d’utilité, valeur symbolique, etc.
Cette affirmation repose sur la proportionnalité entre prix et impact écologique. Celle-ci est issue d’une mise en perspective du prix d’un artefact selon une approche écosystémique reposant sur l’identification de l’écosystème à une structure dissipative. Schématiquement, le maintien en non-équilibre thermodynamique d’une structure passe par la dissipation de flux d’informations, d’énergie et de matières. Plus le système considéré est complexe, plus la quantité et la nature des flux est importante et diversifiée. Dans les écosystèmes artificiels, la circulation monétaire correspond à ces transferts d’énergie, de matières et d’informations entre les composantes de l’écosystème. Or, la dissipation de ces flux est à l’origine d’une production d’entropie qui, comme mentionné ailleurs, est proportionnelle à l’impact environnemental d’une chose pendant son cycle de vie. Là est un principe de fonctionnement des écosystèmes fondamental: la proportionnalité entre production d’entropie et complexité du système dissipatif en référence.
Or, à valeur d’utilité égale, à ce jour, un véhicule électrique est plus cher qu’un véhicule thermique, obligeant les Etats à les subventionner pour déclencher leurs achats. Cela signifie donc que nonobstant la démonstration purement thermodynamique du faible rendement énergétique de ces véhicules, leur cycle de vie est lui aussi à l’origine d’une production d’entropie supérieure à celle d’un véhicule thermique.
En conclusion sur le véhicule électrique.
Ces quelques arguments liminaires obligent à des raccourcis incompatibles avec l’ampleur du sujet. Dont acte. Ils ont cependant le mérite d’appeler l’attention sur ces arguments relativisant des certitudes incontestables dorénavant. Qui ose montrer du doigt un véhicule électrique ? C’est le but de cet article appelant à relativiser leurs vertus écologiques. A charge au lecteur voulant aller plus loin de se rapprocher d’une littérature plus élaborée.
Celle-ci aboutira à la conclusion que le cycle de vie d’un véhicule automobile mû par un moteur électrique est plus « entropique » que, toutes choses étant égales par ailleurs, celui d’un véhicule mû par un moteur thermique. Certains aspects seront améliorés dans le temps par des effets d’échelle ou des améliorations technologiques. En revanche, sauf à changer les lois de la Thermodynamique et les principes de fonctionnement des écosystèmes, il est et restera plus impactant environnementalement.
Un bon indicateur sera l’évolution de son prix de vente débarrassé de toutes les subventions et avantages divers pour créer le marché.
D’autres arguments à charge ou à décharge sur la pollucivité du véhicule électrique sont envisageables. Néanmoins, ces quelques arguments ont pour but de montrer qu’en changeant de paradigme et en s’appuyant sur des connaissances peu diffusées, certes, mais validées, paradoxalement, le véhicule électrique apparaît comme un véhicule plus polluant que le véhicule thermique. Faisant fi des arguments bio-physico-chimiques, le seul argument du prix suffit à s’en convaincre dès lors que sa proportionnalité aux impacts environnementaux générés dans son cycle de vie s’impose. Mettre le nez à la sortie d’un pot d’échappement qui n’existe plus dans un véhicule électrique ne suffit pas pour évaluer correctement ses vertus écologiques. Un peu de recul est nécessaire.
Encore faut-il s’extraire des modèles dominants en en adoptant d’autres plus pertinents au regard des défis que nos sociétés globalisées du troisième millénaire ap.JC doivent relever. L’Ecologie envisagée comme la science de référence permettra alors de subsumer toutes les conceptions contemporaines issues du paradigme classique.
Une certitude en conclusion.
Le véhicule électrique est bien une création de la Modernité car sa justification repose sur le recours à un SurEnvironnement pour exister. Or, la PostModernité devra se construire sans recourir à des SurEnvironnements. Ceci pour une raison simple : il n’y en aura plus dans un monde saturé d’humains et sur-artificialisé.
Frédéric Malaval
6/11/ 2015
Correspondance Polémia – 10/11/2015
Image : Tesla, Motors S : Tesla Motors, créée en 2003 par un groupe d’ingénieurs de la Silicon Valley dont l’intention était de prouver que les véhicules électriques pouvaient être plus performants que les voitures à essence.
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