Electromobilité: de la dépendance au pétrole à la dépendance de l’électricité?

L’électromobilité a enregistré une croissance exponentielle ces trois dernières années et les ventes de véhicules électriques ont atteint des records[1]. À la fin de l’année 2021, les voitures de tourisme électriques ne représentaient qu’une infime partie du parc automobile suisse avec 70 200 unités en circulation, soit 1,5% des véhicules. Cependant, ce taux a rapidement augmenté, puisqu’on ne comptait guère qu’un millier de voitures électriques sur les routes suisses il y a une dizaine d’années.

Les défis de l’électromobilité

Il est d’autant plus urgent de s’intéresser aux défis qu’il faudra relever quand, dans quelques années, des millions de voitures électriques circuleront sur nos routes. Les questions à résoudre sont entre autres: dispose-t-on de manière générale d’assez de matières premières pour fabriquer des millions de véhicules électriques, notamment pour la production des batteries, une opération qui nécessite beaucoup de ressources, et pour les moteurs électriques eux-mêmes? Le courant peut-il suffire pour une électromobilité de masse? Les réseaux électriques actuels permettent-ils d’entretenir une infrastructure de recharge couvrant tout le pays sans que l’utilisation des voitures électriques ne soit restreinte, voire qu’un blackout ne menace? Le présent article se penche sur l’infrastructure de distribution d’électricité en Suisse et dans l’espace DACH[2], où les infrastructures et les principes de planification des réseaux sont comparables.

Faibles besoins supplémentaires en énergie

En Suisse, les besoins énergétiques de la mobilité représentent actuellement plus d’un tiers de la consommation totale de combustibles et de carburants (39%), arrivant juste derrière les besoins en énergie pour le chauffage des locaux (40%)[3]. Les besoins supplémentaires de courant pour les voitures électriques ne représenteront encore longtemps qu’une fraction de la consommation nationale d’électricité. Compte tenu des facteurs d’efficacité énergétique actuels, même un million de voitures électriques – soit 20% des automobiles en circulation en Suisse – effectuant un parcours annuel supérieur à la moyenne de 15 000 km ne nécessiteraient environ que trois térawattheures supplémentaires d’électricité, soit près de 5% de la production annuelle suisse d’électricité[4].

Malgré la situation exceptionnelle régnant actuellement sur les marchés de l’énergie, ces besoins supplémentaires ne constitueront pas un problème majeur ces cinq à dix prochaines années. Chaque nouvelle voiture électrique diminue la dépendance aux énergies fossiles comme le pétrole[5], et la création d’infrastructures de recharge est bien maîtrisable à cet horizon temporel. Bien que les voitures électriques actuelles consomment souvent la plus grande quantité d’électricité dans un ménage, cela n’est pas un problème pour les raccordements domestiques typiques de Suisse. Le casse-tête est plutôt de savoir combien de voitures électriques peuvent être rechargées simultanément sans surcharger le réseau de distribution local. L’Institut des installations et réseaux électriques, de la numérisation et de l’économie énergétique (IAEW) de la Haute école technique de Rhénanie-Westphalie (RWTH) d’Aix-la-Chapelle a démontré dans une vaste étude sur la structure des réseaux de distribution d’électricité en Allemagne que jusqu’à un seuil de pénétration des voitures électriques de 20% – ce qui est actuellement prévu pour 2030 – seuls des renforcements ponctuels des réseaux étaient nécessaires[6]. Il s’agit alors essentiellement d’installer des transformateurs réglables dans les réseaux locaux à basse tension fortement sollicités pour compenser les problèmes locaux de tension. Ces conclusions ont été reprises par l’Agence internationale de l’énergie (AIE) dans son étude sur l’électromobilité «Global EV Outlook 2022» et validées par des résultats analogues obtenus dans d’autres régions du monde[7].

Consommation d’électricité de l’électromobilité par rapport aux moteurs et à l’énergie thermiques.

Anmerkung: Wärmeenergie besteht aus Raumwärme und Warmwasser und beinhaltet nur elektrische Last von Wärmepumpen und E-Heizungen.

Source: BFE (2021), BFE (2022), eigene Berechnungen der Autoren / Die Volkswirtschaft

La voie royale: gérer les charges

Des défis se profilent cependant à long terme en cas d’électrification quasi complète du trafic routier motorisé. Si les 4,7 millions de voitures immatriculées en Suisse étaient électriques, les besoins en électricité augmenteraient de quelque 14 térawattheures, soit près d’un quart de la production nette d’électricité annuelle actuelle. Sans capacités de production supplémentaires, cela serait irréalisable. Si le taux de pénétration de l’électromobilité devait nettement dépasser les 20%, la nécessité de renforcer le réseau augmenterait d’autant.

Appelée smart charging, la gestion de la recharge intelligente et généralisée pour les voitures électriques offre une solution judicieuse pour réduire considérablement les pics de charge locaux, régionaux et nationaux. Cette méthode réduit également la nécessité de développer les réseaux de distribution électrique et les besoins en capacités coûteuses de courant de pointe (turbines à gaz, par exemple).

Grâce à leur stockage par batterie, les voitures électriques ne nécessitent qu’une ou deux recharges par semaine en cas de kilométrage hebdomadaire moyen de 300 km. Elles sont donc nettement plus souples que d’autres consommateurs d’électricité comme les pompes à chaleur. À puissance de charge maximale, les 50 à 60 kilowattheures nécessaires à l’utilisation des voitures électriques sont rechargés en cinq ou six heures. Cela permet, compte tenu des profils typiques d’utilisation de la voiture, de disposer d’une marge de manœuvre suffisante pour attendre les heures favorables du marché de l’électricité affichant une proportion élevée d’énergie renouvelable et éviter ainsi les heures coûteuses caractérisées par une demande élevée et qui sont, sur le marché européen, typiquement couvertes par des turbines à gaz. L’avenir de l’électromobilité ne dépend donc pas du gaz destiné à la production d’électricité de pointe. En tant que consommatrices très flexibles d’électricité, les voitures électriques pourraient favoriser l’intégration au réseau électrique des énergies renouvelables volatiles (éolienne et solaire).

1. Voir Mock et Schreyer. []
2. DACH, acronyme pour Allemagne – Autriche – Suisse. []
3. Office fédéral de l’énergie OFEN (2021). []
4. Office fédéral de l’énergie OFEN (2022). []
5. AIE (2022), p. 129 []
6. Vertgewall, C. M. et al. (2021). []
7. AIE (2022), p. 197. []