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TRANSPORT ROUTIER :

QUELLES

MOTORISATIONS

ALTERNATIVES POUR

LE CLIMAT ?

Comparaison des Žmissions en

cycle de vie, France et Europe

Novembre 2020Stéphane Amant

Senior Manager, Responsable pôle Mobilité

Nicolas Meunier

Consultant Mobilité

Côme de Cossé Brissac

Consultant

Pôle Mobilité

2

ZoomsurlesegmentB

1p7 Véhicules particuliers : l'électrification et le biogaz au-dessus du lot

ZoomsurlesegmentD

p8 p11

2p16Véhicules professionnels

3p25Zoom sur des vecteurs énergétiques spécifiques

Sommaire

VéhiculesUtilitairesLégers

Autobusp17

p20

Tracteursroutie rsp23

Zoombiocarburant

Zoombiométhanep25

Introductionp3

p47 p44 Vision systémique : il n'y a pas que les émissions de GES !p36

Scénarios alternatifsp32

p27 4 p34SegmentB

SegmentD

p35

5Conclusion

Annexes

3

Pourquoicetteétu de?

PourrŽpondreaudŽficlim atique,lesecteurdela mobilitŽnÕa dÕautrechoixquedeserŽinventer.Atraver sdenouvelles technologies,viadenouveauxusages, enagissantsurla demande elle-mme:led Žfi est telquetousles leviersdevr onttreactionn Žs. EnFrance,95% desŽmis sionsdeGESdutransportsontimputablesau transportroutier 1 . Voituresindividuelles ,vŽhiculesutilitaires,c amions: lÕessentieldesflux ,etdoncdesŽm issions,reposesurlÕutilisationdeces vŽhicules.SÕintŽr esserˆlatransitionbas-carbonedela mobilitŽ,cÕest doncforcŽmentmettreunfocusparticuliersurla transition ŽnergŽtiquedesvŽhicu lesrou tiers,indŽpenda mmentdesactions indispensablesdereportmodaletdemodŽrationdela demande. en gŽnŽralonttoutintŽrtˆan tic iperlesŽvolutionsquivontsurvenir, pouren treact eursetnepasavoirˆless ub ir. Pourles acteurs Žconomiques,cetteantic ipationperm etdedevenirrŽsilien tdansle cadredela transition,etainsiveillerˆla du rabilitŽŽcon omiqu ede sonactivitŽ.Pourles mŽnages,cÕestlag arantiedepouvoiraccŽder ˆunemobilitŽindivid uellecompatibleav ecunengagementcitoyen. Toutefois,malgrŽlesa nnoncesgouv ern ementalesetlesprisesde positiondegrandsacteursindust riels,lechemintechnologiq ue dela transitionŽnergŽtique nÕestpasencoreclairem enttracŽ:nulne sauraitdireaujourdÕhuiaveccer titudequellesserontˆ lÕavenirles alternativesauxcarburantsactuelslesplus per tinentes. Est-cequela ˆ lՎlectrificationparbatterie?Lestech no log iesaugaznedevraient- ellespastrepr ivilŽgiŽes,notamment vialebioGNV?Les biocarburantsliquidesnÕont-ilspasunr™ledŽc isifˆjouerdanscette transition? AfindehiŽrarchisercesdiffŽren tesop tionsŽnergŽtiquesacc essibles, lÕundes juges depaixser alÕemprein tecarboneen cycledevie, ŽvaluŽepourdiffŽrentstypesdevŽhicules:lavo itu re individuelle,le vŽhiculeutilita irelŽger,lÕautobu s,letra cteurroutier.Cettepublic at ion rŽsumelesrŽsu lta tslesplusrŽcentsobt enu sparCarbone4,pour ŽclairerledŽb at etaiderlesact eur sˆprend re lesmeilleuresdŽcisions entouteconnaissancedecause.

Introduction

E

EnRVTH

VHR

VEBVEH

GNV GNC

GNLFacteur d'Emissions

Energies

Renouvelables

Véhicule

Therm ique

Véhicule

Hybrid

e

Rechargeable

Véhicule

Batteries

Véhicule

Hydrogène

(Pile

Combustible)

Gaz

Naturel

Véhicule

C omprimé

Liquéfié

Glossaire

4 LesémissionsdeGESdutransportroutierenFranceet enEurope, aujourd'hui...etdemain lÕensembledesgazˆeffetdeserre.ElleestconsidŽrŽeen ŽquivalentCO 2 (CO 2 e) et esten suiteramenŽeˆuneun itŽfonctionnelleclassique,lekmparcouruparle approcheduÇpuitsˆlaroueÈ (Well-To-Wheeldanslejargonautomobile)quiaŽtŽ retenuepournotreanalysespŽcifiquesurlesŽnergiesdepropulsion. Atitre distribution. Tableau 1 -Motorisations considérées par segment de véhicule

2020et2030,entenantcomptedÕunepartdesŽvolutionslespluspro bablessurles

lÕempreinteCO 2 eliŽeˆlafabrication.

Essence

Gazole

GNC 1 GNL 1

VoitureAutobus

Berline

Segment DCitadine

Segment B

Grand fourgon12 m

Utilitaire

Camion

PTRA 40 t

Électrique

2 VHR 3

Hydrogène

4

Notes : 1 Part de "b io» va riable, différents scénarios envisagés ; 2 Électrique avec batteries ; 3 Véhicule

Hybride Rechargeable, ie Plug-in Hybrid ; 4 Différentes filières production envisagées 5 Pourlaphased'utilisationdesvéhicules,dessériestemporellesontétéét ablies

à2032.

performancesdesdi fférentstypesdevéhicules,àl'échelled'unpaysoud'une région(enl'occurrenceici,l'UE).C'estpourquoi,saufexception,nousn'a vonspas misl'accentsurdescasparticuliers,potentiellem entintéressantsdansdes contextes L'ensembledessourcesutiliséespournostravauxpeutêtreconsultédansla liste figurantenannexe. UneŽv aluationdelasensibilitŽpourlimiterlesin cert itudes Pourpalliercettedifficultéetrendrelesconclusionsaussirobustesquepo ssible,nous complémentaires: hypothèses; résultats. cohérence.DanslechapitreScénarios (Žnergies,autrescaractŽristiques) 6 Tableau 2 -Hypothèses énergétiques communes à tous les segments étudiés 2 Tableau 3 -Hypothèses communes à tous les segments étudiés, hors énergie

2. Les kWh se rapportent au contenu énergétique de chaque vecteur énergétique.

Le mix 100% ENR est composé de 50% d'électricité éolienne, 15% d'électricité photovoltaïque, et 35% d'électricité de barrages

hydrauliques, ce qui correspond au mix actuel de l'Union Européenne. 2020
2030

FE fabrication châssis

1

Véhicule

électrique

kgCO 2 e/kg

FE de fabrication

batterie kgCO 2 e/kWh GNC kgCO 2 e/kg

Hydrogène

2 kgCO 2 e/kg GNL kgCO 2 e/kg 5,2

FE de fin de vie

véhicule kgCO 2 e/kg

Véhicule

thermique kgCO 2 e/kg

FE fabrication réservoir

4,2 4,8

3,9 42038011105,14,6101

81 0,4 0,4

1 Facteur d'émissions de la fabrication du véhicule hors réservoir hors batterie 2 Même empreinte carbone pour les types III (350 bars) et les types IV (700 bars) 1 Lapartrelativedesint rant sdel'éthanolconvent ionnelévoluepourdonner33%/33%/33% en2035 2 Lapartrelativedesint rant sdubiodieselconv entionnelévoluepourdonner100%decolzaen2035 7

Véhicules

particuliers : lՎlectrification et le biogaz au-dessus du lot 1

Ce qu'il faut retenir

!Lesvéhiculesau bioGNV conventionnels,quipe rmetrécupérerunepartiedel'énergiede décélérationetde peuselonlespaysdeproduction. considérée. maismême unvéhiculeélectriquevenduaujourd'huienAllemagne,voireenPologne, de biométhane,avecuneélectricitédécarbonée(réseaufrançaisourenouvelable) supérieureauvéhiculethermiquedanslecasco ntraire. pouraut antchangerlesconclusionsdéjàvisiblesen2020 2 duvéhicule

électriqueouaubioGNV.

8

Zoom surlesegmentB

au bioGNCsedémarquentnettementparleurempreintecarboneen viron3fois inférieureàcelled'unVTH-essence. Figure 1 ÐEmpreinte carbone moyenne sur la durŽe de vie d'une voiture vendue en 2020

France ÐSegment B | gCO

2 e/km

Segment B

1 145 kgVTH Essence

VTH GNV

VEB

VHR Essence

1 214 kg

dont réservoir : 69 kg

1 268 kg

dont batterie : 63 kg

1 333 kg

dont batterie : 313 kg

6,3 L/100 km

Conso réelle

(MHEV)4,7 L/100 km

4,4 kg/100 km

Conso réelle

(MHEV)3,3 kg/100 km

6,3 L/100 km

16 kWh/100 km

Conso réelle5%

Part bioGNV*11%

10 kWh

30% km élec

Capacité batterie17 kWh

50% km élec4,7 L/100 km

15,2 kWh/100 km

16 kWh/100 km

Conso réelle

50 kWh

Capacité batterie60 kWh15,2 kWh/100 km9%

Part éthanol*13%

Motorisation

150 000 km

12 ans

150 000 km

12 ans

150 000 km

12 ans

150 000 km

12 ans

Invariant au cours du temps20202030

PoidsDurée de vie

Variant au cours

du temps

*La part d'éthanol (en volume) et de bioGNV est moyennée sur la durée de vie du véhicule.

Segment B

France

4040404042

33
34
175
95
126
27
123
35
222
172
170
71
180
81
0 50
100
150
200
250
VTH EssenceVTH E85VTH GNCVTH bioGNCVHR EssenceVEB - Mix réseau

Fabrication hors batterie/PAC/réservoirFabrication batterie/PAC/réservoirUsage - AmontUsage - LUCFin de vie

Sources : Analyses Carbone 4

9 de synthèse 3 45 2 e/kWhàenviron100 kgCO 2 produirecesbatteriesdansdes paysoùl'électricitéestfaiblementcarbonée(gain potentielde25%)etaussietsurtoutfavoriserlÕadoptionde batteriesdecapacitŽ raisonnable,ennecherchantpasˆtoutprixˆaugmenterleurtaille.Ily alàunenjeu systémiquemajeurmêlan tinfrastructurederecharge,expérienceutilisateur,coût d'utilisation,changementd'usages. quipe rmetderŽduirelՎcartavecleVEBdontlaperformancecarbonene gagneluiaussienpertinenceetfinitparpa ssersousleVTH-E85,enfaisantl'hypothèse en2020).LaFigure2illustrel'évo lutiondesdi fférentesempreintescarboneaucours dutemps. Anoterquechaquepointreprésentelamoyennedesémissionsd'un véhiculevenducetteannée-là,sursa duréedevie. Figure 2 - Empreinte carbone moyenne sur la durée de vie du millésime considéré

France -Segment B | gCO

2 e/km

3.T&E, "Howcleanareelectriccars?»,2020.

4.EAFO

, "How'green'istheelectricityweusetochargeourEVs?»,2020.

5.TU/e

, "Comparingthelifetimegreenhousegasemissionsofelectriccarswiththeemissionsofcarsusinggasolineordiesel»,

2020

Sources:AnalysesCarbone4

10 similairesàlaFrance, ˆsavoirqueleVTH-bioGNCestlemoinsŽmissif,maisqueles VEBrestentmieuxplacŽsquelesVTH,mmehybrides. AnoterquecÕestlecasmme pourlesegmentB. Figure 3 -Empreinte carbone moyenne sur la durée de vie d'une voiture vendue en 2020

Europe -Segment B | gCO

2 e/km

Segment B

UE

4040404042

333333

343434

175
95
126
27
133
38
76
35
222
172
170
71
189
112
81
150
0 50
100
150
200
250

VTH EssenceVTH Essence -

E85

VTH GNCVTH bioGNCVHR Essence -

UE

VEB - UEVEB - FranceVEB - Pologne

Fabrication hors batterie/PAC/réservoirFabrication batterie/PAC/réservoirUsage - AmontUsage - LUCFin de vie

Sources : Analyses Carbone 4

11 Tableau 5 -Principale s hypothèses spécifiques au segment D Ainsi,enFranceen2020,danslacatégoriedessegmentsD,lesVEB,VTH fonctionnant au bioGNCetlesVEH-100%ENRontdesempreintescarbonesimilaires,bien meilleuresquelesVTH(facteur2,5à4 ). 2 e/km)maisŽtantpŽnalisŽpar lafabricationdesabatterie.LeVEHest2 ˆ2 ,5foismoinsŽmissifencycledevie mmemo teurŽlectriquequÕunVEB,lesŽmissionsˆlÕusagesont5foisplusŽlevŽe(44 gCO 2 e/kmcontre9gCO 2 e/km).

Zoom surlesegmentD

Segment D

Invariant au cours du temps20202030

1 520 kgVTH Essence

VTH Diesel

VEB Poids

VTH GNV

1 560 kg

1 609 kg

dont réservoir : 89 kg

1 770 kg

dont batterie : 375 kg

8,3 L/100 km

Conso réelle

(MHEV)6,2 L/100 km 9%

Part éthanol*13%

Motorisation

Durée de vie

200 000 km

12 ans

200 000 km

12 ans

200 000 km

12 ans

200 000 km

12 ans

Variant au cours

du temps VEH VHR

1 595 kg

dont batterie+réservoir :

137 kg

200 000 km

12 ans

Essence : 1 791 kg

Diesel : 1 731 kg200 000 km

12 ans6,9 L/100 km

Conso réelle

(MHEV)5,2 L/100 km 6%

Part biodiesel*8%

5,8 kg/100 km

Conso réelle

(MHEV)4,3 kg/100 km 5%

Part bioGNV*11%

21 kWh/100 km

Conso réelle20 kWh/100 km

60 kWh

Capacité batterie90 kWh

1,3 kg/100 km

Conso réelle1,2 kg/100 km

6,3 kgH

2

Taille réservoir6,3 kgH

2

13 kWh

30% km élec

Capacité batterie20 kWh

50% km élecConso réelle identique à celles des MHEV et BEV ci-dessus=

*Lapartd'éthanoletdebiodiesel(envo lume)et debioGNVestmo yennée surla duréedevieduvéhicule.

12Figure 4 -Empreinte carbone moyenne sur la durée de vie d'une voiture vendue en 2020France -Segment D | gCO2e/kmLorsque l'électrolyse est alimentée par un mix 100% ENR, le gain d'émissions pour la production de l'hydrogène permet de venir au niveau du VEB (roulant avec le mix réseau, par contre).Al'horizon2030,l'hybridationlégèrepermetuneaméliorationsensibledesVTHd'ici2030,cequipermetderéduirel'écartaveclesVEBetVEH.LeVHRgagneluiaussienpertinenceetfinitpardépasserleVTH-GNC,pourlesmêmesraisonsquepourlesegmentB.ConsidérantdesprogrèssignificatifssurlafabricationdeséquipementsspécifiquesauVEH(PACetréservoir:environ-30%surlesémissionsdefabrication),VEHetVEBdeviennentpresqu'équivalents,selonquelemixélectriquedel'électrolyseestceluiduréseauou100%ENR.Enfin,laformulebioGNCrestetoujourslaplusperformanteenmatièred'empreintecarbone.LaFigure5illustrel'évolutiondesdifférentesempreintescarboneaucoursdutemps.Anoterquechaquepointreprésentelamoyennedesémissionsd'unvéhiculevenducetteannée-là,sursaduréedevie.Figure 5 -Empreinte carbone moyenne sur la durée de vie du millésime considéréFrance -Segment D | gCO2e/km

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