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Voitures à PAC-hydrogène vs voitures électriques à batterie aux États-Unis


Recharger une batterie sur le réseau électrique émet plus de gaz à effet de serre (GES) aux États-Unis qu’au Québec, mais l’énergie solaire connait un développement incroyable actuellement (croissance annuelle de 77 %) et l’énergie éolienne augmente toujours à un bon rythme. Par contre des études récentes ont démontré des fuites de gaz naturel bien plus importante qu’on pensait à l’extraction, autant qu’au transport et à l’utilisation, ce qui ferait plus que doubler les GES reliés à l’utilisation du gaz naturel, sur le cycle de vie. L’hydrogène n’est pas plus gagnant chez nos voisins du Sud que chez nous.

Dans le cadre d’une entente nouée avec le physicien Pierre Langlois, Éco-Énergie à Montréal et Roulezelectrique ont obtenu le privilège de vous présenter le contenu intégral des infolettres qu’il publie sur une base régulière. Mentionnons que Pierre Langlois est consultant en mobilité durable, auteur et conférencier. Il est d’ailleurs l’auteur du livre Rouler Sans Pétrole, publié aux Éditions MultiMondes. On a pu l’apercevoir au petit écran dans des reportages consacrés aux hybrides rechargeables et aux batteries et voitures électriques, à l’émission Découverte, entre autres, où il a témoigné en tant qu’expert. Il a également siégé sur le comité aviseur responsable d’appuyer Daniel Breton dans le développement de la politique d’électrification des transports du Québec. Un gros merci à lui.

Voitures à PAC-hydrogène vs voitures électriques à batterie aux États-Unis

Au Québec, nous sommes particulièrement privilégiés en ce qui concerne l’électricité. Elle est produite à 99 % à partir d’énergie renouvelable, et pratiquement sans émettre de gaz à effet de serre (GES). C’est ce qui me fait dire qu’ici une Chevrolet Volt 2016 (80 km d’autonomie électrique) émet dix fois moins de gaz à effet de serre qu’une voiture à hydrogène, alors que les deux peuvent se recharger en 5 minutes et ont une autonomie de 500 km et plus.

Mais qu’en est-il aux États-Unis, où 70 % de l’électricité est produite à partir de carburants fossiles? Un document du Department of Energy (DOE), intitulé « Well-to-Wheels Greenhouse Gas Emissions and Petroleum Use for Mid-Size Light-Duty Vehicles » nous donne la réponse. Voir : http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/10001_well_to_wheels_gge_petroleum_use.pdf.

On y retrouve le graphique suivant, sur lequel j’ai encerclé en rouge les émissions qui nous intéressent, à savoir celles d’une voiture intermédiaire électrique à batterie et celles d’une voiture intermédiaire à PAC-hydrogène.

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On constate que les deux voitures émettent sensiblement les mêmes quantités de GES. N’oublions pas que les données sont en g CO2 équivalent/mille. Le 230 g CO2/mille pour la voiture électrique se convertit à 144 g CO2/km, du puits aux roues, ce qui correspond aux GES émis par une Prius hybride ordinaire (non rechargeable) consommant environ 5 litres/100 km. À remarquer que la barre pointillée indiquant la fourchette de valeur pour une voiture électrique descend bien plus bas que celle de la voiture à hydrogène. Pour obtenir ces résultats, on suppose que le gaz naturel est ordinaire (pas du gaz de schistes). Or en 2015, 40 % du gaz naturel aux États-Unis est du gaz de schistes.

LES FUITES FONT PLUS QUE DOUBLER LES GES DU GAZ NATUREL

Plusieurs études menées depuis 2012 ont démontré que les fuites de gaz naturel sont bien plus importantes qu’on pensait.

Un article publié dans la prestigieuse revue Nature (2 janvier 2013) et intitulé « Methane leaks erode green credentials of natural gas » fait état de fuites de méthane (95 % du gaz naturel est du méthane) variant de 4 % à 9 % dans les champs où l’on extrait le gaz naturel, alors que les estimés de l’Environmental Protection Agency (EPA) pour les fuites totales de méthane aux États-Unis étaient de 2,4 %. Voir : http://www.nature.com/news/methane-leaks-erode-green-credentials-of-natural-gas-1.12123.

De plus, une autre étude, cette fois sur les fuites dans le réseau de distribution de gaz naturel dans la région de Boston donne un pourcentage moyen de fuite de 2,7 %. Un article a été publié dans les « Proceedings of the National Academy of Sciences of USA » sur ces travaux. Voir : http://www.pnas.org/content/112/7/1941.full.pdf+html.

Si on résume, ça nous donnerait des fuites totales de gaz naturel variant entre 6 % et 11 % au lieu de 2,4 % comme le pensait l’EPA. Or, c’est ce chiffre de 2,4 % qui a été utilisé partout pour évaluer les émissions de GES du gaz naturel sur son cycle de vie dans diverses utilisations, dont celle de la production d’hydrogène. Il faudrait au moins tripler l’estimé des fuites de gaz naturel par l’EPA, ce qui revient à ajouter 5 % de fuites au 2,4 % de l’EPA.

Dans ce qui suit, je démontre que ça correspond à plus que doubler les GES émis par l’utilisation du gaz naturel sur le cycle de vie.

C’est donc dire que les voitures à hydrogène, dont l’hydrogène a été produit à partir du gaz naturel (95 % de la production), ne vont pas émettre l’équivalent en GES d’une voiture qui consomme 5 litres d’essence/100 km mais plutôt celles d’une voiture qui consomme plus de 10 litres/100 km!

Par contre, les énergies renouvelables sont en forte croissance aux États-Unis (voir plus bas), ce qui va réduire considérablement les GES reliés à la production d’électricité à l’horizon 2030. Même aux États-Unis, la voiture électrique ressort gagnante. Les GES liés à sa recharge pourraient être 3 à 4 fois inférieurs à ceux d’une voiture à hydrogène en 2030.

COMMENT CALCULER L’AUGMENTATION DES GES DU GAZ NATUREL CAUSÉE PAR LES FUITES

Dans le rapport du GIEC intitulé « Climate Change 2013, The Physical Science Basis » qu’on peut télécharger ici, on trouve une évaluation plus précise du Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) du méthane, à la page 714, tableau 8,7.

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Le PRG du méthane, lorsqu’on considère une période de 20 ans, est 86 fois plus élevé que celui du CO2, pour une même masse de gaz. Lorsqu’on a une fuite de 1 % du méthane, il y a 1 % des molécules qui se retrouvent dans l’atmosphère. Rappelons que le méthane est constitué d’un atome de carbone et de 4 atomes d’hydrogène. Lorsque le méthane est brulé, le carbone et l’hydrogène se dissocient pour former une molécule de CO2 et deux molécules d’eau. Puisque les molécules de méthane sont 2,75 fois plus légères que celles du CO2. Il faut donc diviser le PRG de 86 du méthane par ce facteur, ce qui donne 31.

Par conséquent, 1 % de fuite de méthane se traduira en équivalent CO2 à 31 % des GES obtenus en brûlant le 99 % restant du méthane. Soyons beaux joueurs et n’ajoutons que 3,2 % de fuite au 2,4 % évalué par l’EPA. Dû au facteur 31, ça équivaut à 100 % des GES produits par la combustion de tout le méthane produit aux États-Unis. En d’autres termes, les GES produits par le gaz naturel sur le cycle de vie seraient au moins le double de ce qu’on pensait. C’est pire que le charbon.

BEAUCOUP MOINS DE GES POUR PRODUIRE L’ÉLECTRICITÉ EN 2030 AUX ÉTATS-UNIS

Bien qu’on entende plus parler du gaz et du pétrole de schistes, il n’en demeure pas moins que l’énergie solaire est en train d’exploser littéralement aux États-Unis, avec un taux de croissance annuel de 77 % entre 2010 et 2013. Le rapport intitulé « Star Power » sorti en novembre 2014 nous fournit plein d’information intéressante à ce sujet. On peut le télécharger ici.

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On y trouve, entre autres, le graphique suivant sur l’historique de la puissance électrique installée. La croissance est extrêmement rapide.

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Bien sûr, les coûts diminuent rapidement également. Le coût moyen des systèmes de panneaux solaires (installés) a diminué de moitié depuis dix ans, comme le montre cet autre graphique du rapport.

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Une Étude récente de Navigant Research prévoit que le coût de l’électricité produite par les systèmes de panneaux solaires va atteindre la parité avec le coût de l’électricité des réseaux en 2020 dans beaucoup d’endroits dans le monde, sans subventions. Voir : http://cleantechnica.com/2013/07/12/solar-pv-to-hit-grid-parity-134-billion-annual-revenue-by-2020/.

Une des principales raisons de ce boom solaire des 4 dernières années est l’apparition d’un nouveau modèle d’affaire. La compagnie Solar City, par exemple, (la troisième compagnie d’Elon Musk, après Tesla et SpaceX) met ceci sur son site Internet : http://www.solarcity.com/residential.

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Ils vous offrent de louer un système solaire pour 20 ans sans que vous ayez un sous à débourser. Le montant mensuel de la location et le montant de votre compte d’électricité avec le réseau sont inférieurs à ce que vous payiez avant l’installation, pour plusieurs régions des États-Unis. Et au fur et à mesure que les prix diminuent, de plus en plus de régions peuvent en profiter. Étant propriétaire du système de panneaux solaires, la compagnie s’occupe de les assurer et d’effectuer les réparations si nécessaire. Donc pas de casse-tête. Qui peut refuser une telle offre? Pas surprenant qu’on assiste à un tel boom.

Dans le rapport Star Power cité plus haut, on mentionne que si la croissance annuelle d’ici 2030 n’était que de 22 % au lieu du 77 % observé de 2010 à 2013, on atteindrait 10 % de la production d’électricité aux États-Unis. Or, si effectivement le prix de l’électricité solaire devient à parité avec celle du réseau ou moins cher sur l’ensemble du territoire de nos voisins du Sud, il n’y a pas de raison pour que la croissance annuelle soit seulement de 22 %. Il est donc tout à fait réaliste de penser qu’on atteigne 20 % et plus d’énergie solaire aux États-Unis en 2030. Si on ajoute à ça la filière de l’énergie éolienne qui continue de croître à un bon rythme, les Étatsuniens pourraient atteindre 33 % d’énergie renouvelable en 2030, en comptant l’hydroélectricité et la géothermie. C’est ça l’avenir, pas les gaz et le pétrole de schistes!

Voici le graphique de l’évolution de l’énergie éolienne aux États-Unis, en Chine et en Allemagne tiré de l’article suivant : http://aweablog.org/blog/post/a-pleasant-surprise-usa-not-china-is-1-in-wind-energy.

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Les taux de croissance ne sont pas aussi élevés que ceux de l’énergie solaire, mais la production étasunienne d’électricité éolienne a déjà atteint 4,5 % de toute l’électricité produite aux États-Unis en 2014, alors que l’énergie solaire était 10 fois moindre en 2014 (0,45 %).

UNE VISION DU FUTUR VS UNE VISION DU PASSÉ

La conclusion qui se dessine clairement est que l’avenir de la production d’électricité est à l’énergie propre. Ce sont les rayons du soleil, le vent, et la pluie dans nos barrages qui vont faire le plein d’énergie dans les batteries de nos voitures électriques.

Par contre, la production d’hydrogène relève du gaz naturel qui lui devient de plus en plus sale au avec l’augmentation de la production des gaz de schistes.

Aux États-Unis, une Chevrolet Volt 2016 (80 km d’autonomie électrique) qui consomme moins de 1 litre/100 km d’essence plus l’électricité du réseau, va émettre des GES correspondant à ceux d’une voiture consommant 6 litres/100 km, en 2015. Et en 2030 ce sera moins de 4 litres/100 km. Par contre, en comptant les fuites de méthane dans la production, la distribution et l’utilisation du gaz naturel, la voiture à hydrogène émet l’équivalent d’une voiture à essence qui consommerait 10 litres/100 km, voire 15 litres/100 km.

La voiture électrique à batterie c’est la vision du futur. La voiture à hydrogène, qui perpétue les carburants fossiles, c’est la vision du passé.

Bien cordialement

Pierre Langlois, Ph.D., physicien

Consultant en mobilité durable,

Auteur et conférencier

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Téléphone : 418-875-0380
Courriel: [email protected]
Site Internet: www.planglois.com

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Jean-Claude Cousineau

Jean-Claude Cousineau est le fondateur du site Éco-Énergie à Montréal. Depuis avril 2015 il travaille pour Les Entreprises Ecosolaris. Ilest également un collaborateur du site Roulez Électrique.
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