Suite à l’entrée en vigueur en 2023 du règlement européen pour mettre en place une économie circulaire concernant les batteries, l’ADEME a produit un rapport intitulé « Empreinte carbone des batteries des véhicules électriques ». Un calculateur permettant de modéliser cette empreinte carbone a également été développé sous Excel dans ce cadre. Il prend en compte 35 paramètres technologiques, géographiques et méthodologiques. Ces deux documents peuvent être téléchargés gratuitement en une seule opération sur le site de l’organisme. Ils complètent l’avis de l’ADEME sur la voiture électrique et sa recharge pour lequel nous avons publié récemment un premier article.
Depuis le 18 février 2024 s’applique progressivement le règlement européen UE 2023/1542 servant à lancer une économie circulaire pour le secteur des batteries. Le texte tient compte de toutes les étapes du cycle de vie ces accumulateurs, depuis la conception, jusqu’au traitement des déchets. Il s’agit en particulier d’établir des classes environnementales pour ceux qui équipent les véhicules électriques avec l’objectif de fixer des seuils maximaux qui vont servir aux autorisations de mise sur le marché des différents modèles de batteries de traction.
Bourré de références, le rapport de 63 pages intitulé « Empreinte carbone des batteries des véhicules électriques » commence finement à expliquer la méthodologie de calcul et de vérification de l’empreinte carbone de cet élément essentiel à la mobilité branchée.
Sont incluses en étapes du cycle de vie : l’extraction et le raffinage des matières premières ; la production des matières actives ; la fabrication des cellules et composants ; la réalisation du pack et de ses éléments ; la distribution de l’ensemble ; le recyclage. Le transport est également pris en compte, sauf pour la fin de vie. Sont en revanche exclus le montage de la batterie sur le véhicule, le transport de ce dernier et l’usage du pack.
Dans la partie suivante, le rapport présente rapidement le calculateur qui accompagne le rapport. Toutefois son mode d’emploi est directement accessible dans le document Excel, rédigé en anglais.
Parmi les points intéressants de ce rapport de l’ADEME, le calcul précis de l’empreinte carbone d’une batterie (50 kWh de capacité) produite en Chine, utilisée en France et recyclée en Europe. Ses cellules sont de type NMC811 à graphite artificiel. On trouve par exemple ce type d’élément composé de 80 % de nickel, 10 % de manganèse et autant de cobalt dans des Tesla Model 3 et Model Y, Peugeot e-408, Kia EV6, Hyundai Ioniq 5 et BMW iX3.
Si l’on exclut le recyclage, les émissions de gaz à effet de serre sont estimées à 7 tonnes pour un tel pack, soit 140 kg CO2eq par kilowattheure de capacité. Avec le recyclage, cette empreinte carbone descend à 6,4 tonnes. Les principaux contributeurs se classent dans trois catégories : les matériaux actifs (environ 53 %) ; la fabrication des cellules en incluant l’énergie utilisée pour cela et les rebuts ; l’aluminium que l’on retrouve à l’échelle des cellules, modules et du pack (moins de 10 %).
Cette batterie va servir de base pour ensuite balayer dans le rapport ce qui peut faire varier l’impact environnemental. A commencer par la capacité énergétique. L’ADEME a pour cela mis en perspectives des batteries de 35, 50, 70, 90 et 110 kWh. Au tour ensuite de la chimie, en comparant 9 packs de 50 kWh : NMC532, NMC622, NMC811, NMC955, LFP (lithium fer phosphate), LMFP (Lithium Manganèse Fer Phosphate), sodium-ion NVPF (sodium vanadium phosphate fluor), solide LMP (lithium métal polymère).
Puis c’est la catégorie du véhicule qui est observée, avec une différence de nombre annuel de cycles de recharge/décharge : 60 pour les véhicules en catégories M1 et N1 (voitures particulières et camionnettes avec batterie 50 kWh), 20 pour les deux-roues et assimilés (L, pack de 20 kWh), et 250 pour les autocars et autobus (M2, M3) et camions (N2, N3). Pour ces poids lourds, la capacité énergétique des batteries a été fixée à 350 kWh. Le nombre d’années d’opération est également pris en compte Pour toutes les catégories de véhicules.
Chaque pays a son propre mix énergétique qui influe beaucoup sur l’empreinte carbone de la fabrication d’une batterie. On retrouve notre pack 50 kWh à cellules NMC811 fabriqué en Chine, en France ou en Pologne. Devant le débat qui met en cause le choix de la commission Européenne à raisonner à l’échelle nationale, l’Ademe a également ajouté quelques modélisations élargies : continent Europe, marché de l’Union européenne.
Pour la fin de vie de la batterie, les émissions de CO2 équivalent peuvent varier, selon les procédés servant à récupérer les matériaux à recycler. Le rapport s’est aussi intéressé aux lieux de fabrication des packs, modules et cellules, au regard en particulier de la disponibilité des matériaux sur place.
Au bout de son enquête, l’ADEME a mis au jour que « la relocalisation en France du lieu de fabrication du pack, des modules et des cellules, sans relocalisation des matières actives, n’est pas suffisante pour permettre à elle seule une baisse significative de l’empreinte carbone ».
Ce qui pourrait changer la donne, selon l’ADEME, est à rechercher du côté des solutions bas carbone pour la production du graphite, la synthèse des matériaux actifs de cathode, le sourcing de divers composants (nickel, cobalt, lithium, aluminium), et la fabrication des cellules (mix décarboné). S’ajoute à tout cela une réduction du taux des rebuts.
L’agence pointe en outre la méthodologie de la Commission européenne qui aboutit par exemple à attribuer la même empreinte carbone à un pack, quelle que soit sa capacité énergétique.
Télécharger le rapport et le calculateur
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