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Histoire de la voiture électrique Une voiture électrique est une automobile mue par un ou plusieurs moteurs électriques, généralement alimentés par une batterie d'accumulateurs voire une pile à hydrogène. Parmi les modèles de chacune de ces filières, on peut citer la Tesla Model 3 et la Renault Zoe équipées de batteries et la Toyota Mirai dotée d'une pile à combustible.
La part de marché de la voiture électrique atteint 4,6 % au niveau mondial en 2020 ; les parts de marché les plus élevées se rencontrent en Norvège (74,8 %), en Islande (52,4 %), en Suède (32,3 %) et aux Pays-Bas (25 %) ; elles se situent à 5,7 % en Chine, 13,5 % en Allemagne, 11,3 % en France et au Royaume-Uni, 2,0 % aux États-Unis. En décembre 2020, le parc mondial de voitures 100 % électriques atteignait 8,6 millions de véhicules, dont 40,8 % en Chine, 20,4 % en Europe et 13,2 % aux États-Unis. Le nombre de voitures électriques vendues en Europe a dépassé celui des voitures Diesel en décembre 2021. La Renault ZOE, est la voiture électrique la plus vendue en France en 2013. La Tesla Model S est une berline familiale ayant une autonomie d'environ 500 km (2013). PrincipeLe concept de voiture électrique correspond au concept de véhicule électrique dans le domaine de la voiture.Le véhicule électrique comprend essentiellement un système de batterie qui joue le rôle du réservoir à carburant ainsi que de moteur(s) électrique(s). Elle se différencie du véhicule thermique par un temps de recharge plus long que la réalisation d'un plein de carburant, ainsi que par la facilité de transporter et distribuer l'électricité, comparée à celle de distribuer les produits pétroliers. La voiture est généralement équipée d'un ou plusieurs moteurs électriques dont la puissance totale peut aller de 9 à plus de 750 kW, selon la taille du véhicule, l'usage et les performances recherchées. Par exemple :
Une batterie d'accumulateurs le plus souvent, parfois une pile à combustible ou autre source d'énergie électrique, fournit le(s) moteur(s) en énergie. Les batteries d'accumulateurs sont elles-mêmes rechargées soit par câble depuis une source électrique extérieure ; soit par récupération d'énergie en cours de roulement grâce au freinage régénératif, pour les automobiles électriques ou hybrides électriques, le moteur fonctionnant alors en générateur d'électricité ; soit encore par l'un ou l'autre, pour les véhicules hybrides rechargeables. La capacité des batteries des voitures électriques de série varie généralement entre 15 et 100 kWh ou même 113 kWh pour la future Lucid Air annoncée pour 2022 aux États-Unis. L'autonomie du véhicule dépend directement de la capacité de la batterie, du type de trajet (plat, varié, urbain, etc.), du mode de conduite et des accessoires utilisés (surtout chauffage ou climatisation, et un peu l'autoradio, les phares et les essuie-glaces n'ayant qu'une consommation minime). Le coût des batteries, bien plus élevé que celui d'un réservoir à carburant pour une même autonomie, représente une partie significative du coût du véhicule. Par contre le système moteur transmission d'un véhicule électrique est beaucoup plus simple à construire et à entretenir que celui d'un véhicule a moteur thermique de même puissance. La généralisation de ce type de véhicules implique le développement d'équipements collectifs connexes pour la recharge hors domicile : stations de recharge (ou d'échange de batteries vides contre des batteries pleines), centrales électriques supplémentaires pour fournir l'énergie se substituant aux carburants actuels, développement important de l'industrie des batteries, etc. L'industrie automobile, les industries et services connexes sont alors appelées à une profonde évolution. Les équipements associés doivent répondre aux exigences en matière de sécurité pour les installations et peuvent s'intégrer dans le futur réseau électrique intelligent (smart grid). Cela pour garantir des véhicules électriques disponibles, une facture énergétique optimisée et une empreinte carbone minimale. Le véhicule électrique peut être vu comme une réponse efficace et concrète pour diminuer l'empreinte environnementale des transports. Il répond particulièrement bien aux modes de déplacement des conducteurs urbains ou ruraux qui parcourent quotidiennement de 50 à 100 km. Ce sont essentiellement des particuliers qui utilisent leur véhicule pour le trajet domicile–travail et de nombreuses flottes d'entreprises. Mais les constructeurs proposent également des voitures d'une autonomie suffisante pour permettre des voyages de plusieurs centaines de kilomètres. HistoriqueXIXe siècleEn 1834, le premier véhicule électrique, un train miniature, est construit par Thomas Davenport. Certains historiens citent également le véhicule électrique fabriqué par l'écossais Robert Anderson en 1830.En 1835, à Groningue, aux Pays-Bas, Sibrandus Stratingh met au point une voiture électrique expérimentale à échelle réduite. D'autres prototypes de voitures électriques ont probablement été construits avant, mais il faut attendre l'amélioration du fonctionnement des batteries par Gaston Planté, en 1859, puis Camille Faure, en 1881, pour que les voitures électriques prennent réellement leur essor. À la fin du xixe siècle, trois modes de propulsion se partagent le marché naissant de la voiture automobile : le moteur à allumage commandé dit « moteur à essence », le moteur électrique et le moteur à vapeur. La voiture électrique connaît un succès certain dans la dernière décennie du xixe siècle, tant en Europe – et notamment en France – qu'aux États-Unis. Il s'agit principalement de flottes de taxis pour le service urbain, en lieu et place des fiacres et autres voitures de louage à cheval. Ces voitures étaient munies de batteries au plomb pesant plusieurs centaines de kilogrammes qui étaient rechargées la nuit dans des stations spécialisées. En novembre 1881, Gustave Trouvé, en coopération avec le chimiste Camille Alphonse, l’ingénieur Nicolas Raffard et le constructeur automobile Charles Jeantaud, présente La Tilbury, une automobile électrique à l'Exposition internationale d'Électricité de Paris, dont les accumulateurs de taille importante sont placés sous le siège. Pour la course Paris-Bordeaux-Paris de 1895, sous le numéro 25, une voiture électrique est sur la ligne de départ, conduite par Charles Jeantaud, carrossier, spécialiste de ce type de motorisation. Pour cette course, il crée un break à six places aux roues en bois d'hickory. Cette voiture de sept chevaux embarque 38 accumulateurs Fulmen de 15 kg chacun, pour un total en charge de 2 200 kg, à savoir 900 kg pour l'essieu avant et 1 300 kg pour l'essieu arrière. L’autonomie est d’une cinquantaine de kilomètres, à la moyenne de 24 à 30 km/h, ce qui l'oblige à disposer des batteries chargées tout au long du parcours. Mais il doit abandonner à Orléans sur le retour. De 1897 à 1906, son principal concurrent français est l'ingénieur Louis Kriéger, qui faisait d'ailleurs partie de l'équipage de la voiture électrique Jeantaud sur Paris-Bordeaux-Paris. Dans sa troisième voiture, Jeantaud abandonne la propulsion pour la traction. Le 18 décembre 1898 Charles Jeantaud et sa Duc, piloté par le comte Gaston de Chasselout-Laubat, établit le record de vitesse d'une voiture électrique à 63 km/h. Aux États-Unis, Andrew L. Riker conçoit des moteurs électriques dès l’adolescence et remporte des compétitions autour de New York, sur ses modèles Riker Electric (en). En 1896, le magazine Scientific American souligne la « vraie surprise » que représente l'arrivée en tête de deux voitures électriques, dont la Riker, lors d’une course automobile à Narragansett, « car ces derniers temps il était largement admis que les moteurs utilisant des dérivés du pétrole étaient plutôt mieux adaptés aux véhicules sans chevaux ». Pilotée par l'ingénieur belge Camille Jenatzy, La Jamais contente dépasse pour la première fois les 100 km/h, en atteignant 105,88 km/h le 29 avril 1899. Le record de La Jamais contente est battu en 1902 par une automobile à vapeur, conduite par Léon Serpollet, avec une vitesse de 120,77 km/h. XXe siècleEn 1900, sur 4 192 véhicules fabriqués aux États-Unis, 1 575 sont électriques, 936 à essence et 1 681 à vapeur. Patrick Fridenson relève que « les États-Unis ont manifesté très tôt de l'intérêt pour les voitures mécaniques. Mais ils ont perdu du temps par rapport à l'Europe, en donnant la priorité jusqu'en 1901 aux voitures à vapeur et à électricité. Ces deux types de voitures ont là-bas une qualité supérieure à celle obtenue en Europe. Les voitures électriques se recommandent aussi par leur simplicité de maniement. La médiocrité des routes dans les campagnes concentre la circulation des voitures nouvelles dans les villes, ce qui convient mieux aux voitures électriques ou à vapeur. » Les États-Unis détrônent la France comme premier producteur mondial d'automobiles en 1904-1905.En France, l'administration des postes utilise un modèle électrique, la Mildé, du nom de l'ingénieur Charles Mildé. Elle pèse une tonne et demie, affiche comme vitesse maximale 15 km/h et une autonomie de 50 km. La construction de voitures électriques décline à l'orée des années 1910 au profit de la voiture à essence : l'apparition, en 1912, du démarreur électrique (le Delco) annonce la fin de la propulsion électrique. En 1920, Couaillet crée l'électricar, qui est un petit tricycle individuel. « Silencieux et preste le véhicule électrique constituera-t-il l’engin de déplacement urbain ! ». En 1942, une petite voiture électrique nommée l'« œuf électrique » circule à Paris. Elle est l’œuvre d’un ingénieur français de la SNCF, Paul Arzens (1903-1990). Des voitures hybrides électriques à double propulsion, thermique et électrique, sont par ailleurs construites en très petit nombre avant 1914, puis comme prototypes, telle la « Vélo Gonnet » d'Auguste Gonnet en 1952. L'automobile à essence finit par supplanter la voiture électrique. Dans un article de 1955, John B. Rae propose une explication déterministe à l'échec de l'automobile électrique : celle-ci ne serait victime que de ses défauts intrinsèques en comparaison des avantages de la technologie des voitures à essence et il était inéluctable que ces dernières s'imposent. Rae explique que le développement de l'automobile électrique, au début du siècle, est « une excroissance parasite de l'industrie automobile, et que sa disparition ne fut regrettée que par ceux qui avaient eu la malencontreuse idée d'y investir leur argent. » Depuis 1955, la plupart des historiens ont accepté l'explication de Rae, à l'exception de Rudi Volti qui est le premier à remettre en question la thèse du déterminisme. Plusieurs sortes de raisons techniques et économiques étaient et sont encore avancées pour expliquer la supériorité intrinsèque de la voiture à essence. Cependant, au début des années 2000, un ouvrage de David A. Kirsch défend une perspective plus nuancée. Kirsch soutient, en effet, en s'appuyant sur des travaux de sociologie et d'économie de l'innovation (notamment ceux de Paul A. David (en)), que cette technologie aurait pu se développer dans des segments particuliers du marché automobile, notamment pour les flottes urbaines, si des facteurs contingents et sociaux ne s'y étaient pas opposés. D'autres auteurs expliquent que la voiture électrique a échoué à cause de problèmes culturels plutôt que techniques. Au début du xxe siècle, la technologie de la voiture électrique aurait peut-être pu se constituer en industrie viable, au moins sur certains secteurs (pour le transport urbain), mais ce n'a pas été le cas. Quoi qu'il en soit, l'idée qu'elle reste une alternative ou un complément viable et prometteur aux véhicules à essence n'a jamais complètement disparu : les espoirs placés dans la technologie des voitures électriques sont anciens. À la fin des années 1960, la voiture électrique connaît ainsi un regain d'intérêt, grâce notamment au développement de la pile à combustible, et est parfois présentée comme une technologie pouvant s'imposer à relativement brève échéance. Une version électrique de la Renault 5 est par exemple développée en 1972 en partenariat avec EDF, qui ne sera produite qu'à une centaine d'exemplaires jusqu'en juin 1974. La première voiture électrique réellement « moderne » par sa technologie et produite en série est la EV1 de General Motors, développée spécialement pour répondre aux sévères lois anti-pollution californiennes (programme ZEV, pour « Zero Emission Vehicle »). Construite à 1 117 exemplaires entre 1996 et 1999, elle est proposée en leasing sans option d'achat et améliorée plusieurs fois (nouvelles batteries Nickel-Metal Hydride beaucoup plus performantes). En 2003, le programme est subitement arrêté, les voitures récupérées par GM et détruites, sauf quelques exemplaires conservés pour la recherche. Son Cx de 0,19 était tout à fait exceptionnel pour une auto de série, a. XXIe siècleMoteur et batteries pour des voitures électriques du groupe PSA Peugeot Citroën en 2007.Au début du xxie siècle apparaissent de nouveau dans la presse des articles annonçant l'émergence prochaine de cette technologie, sous la pression de l'augmentation du prix du pétrole et des préoccupations environnementales grandissantes, et grâce aux progrès techniques. En 2006, le constructeur Venturi Automobiles sort Fétish, première voiture électrique de sport au monde dont la marque est spécialiste. D'autres modèles ont depuis poursuivi cette lignée comme les modèles Volage (huit moteurs électriques, deux par roue) et America (premier crossover électrique). Une partie des développements pour ces véhicules de série sont issus d'un programme de records de vitesse qui permet en 2011 d'établir deux références mondiales. La Fédération internationale de l'automobile homologue une moyenne de 495 km/h et une vitesse de pointe à 515 km/h. En 2013, Venturi Automobiles lance un nouveau programme pour tenter de battre ces records et développer de nouveaux composants pour ses voitures. À partir de 2007, Roger Schroer obtient des records de vitesse terrestre à bord de véhicules électriques, à plus de 487 km/h sur Venturi Buckeye Bullet types 2.5 et 3 (appelées « Venturi Jamais Contente »), et en 2014 commence le championnat de Formule E FIA sur Spark SRT 01E ; organisé par la FIA, il utilise des monoplaces de Formule E dont la technologie évolue chaque année. Le Roborace, un nouveau championnat de voitures électriques, cette fois-ci sans conducteurs et également organisé par la FIA, voit le jour lors d'une première course organisée en Espagne sur le circuit de Monteblanco en 2009. Fisker KarmaLa compagnie californienne Tesla Motors produit de 2008 à 2012 une petite voiture de sport électrique, la Tesla Roadster, dont l'énergie provient uniquement d'une batterie au lithium. Avec son 0–100 km/h en moins de quatre secondes et sa vitesse de pointe à 212 km/h, elle rivalise facilement avec des voitures trois fois plus chères tout en offrant 340 km d'autonomie, pour une recharge en quelques heures. En 2009, la firme présente une berline familiale de luxe, le Model S, qui offre jusqu'à 480 km d'autonomie, une recharge rapide en 45 minutes et une recharge complète en quatre heures, 0-100 km/h en 5,6 secondes et une vitesse maximale de 193 km/h. Tesla vend 22 477 véhicules électriques en 2013, produit 51 095 véhicules en 2015 et 83 922 en 2016. Tesla a implanté son quartier général pour l'Europe à Amsterdam et opère des centres d'entretien dans toute l'Europe. Elle ouvre en 2016 dans le Nevada sa propre usine de fabrication de batteries, la Gigafactory 1, en partenariat avec Panasonic. En 2017, Tesla lance le Model 3.La société indienne « Reva Electric Car Company » produit depuis 2001 la REVA, une petite voiture électrique 2+2 places, d'une vitesse de pointe de 80 km/h et d'une autonomie nominale de 80 km. Vendue en Angleterre depuis 2003 sous le nom de G-Wiz, la REVA est maintenant disponible dans différents pays européens. Deux modèles sont disponibles depuis 2009 : la « REVAi », à batteries au plomb, et la « REVA L-ion » à batteries lithium-ion, dont l'autonomie nominale est de 120 km. Lors du salon de Tokyo d'octobre-novembre 2007, Mitsubishi présente la i-MiEV sport (MiEV pour Mitsubishi Innovative Electric Vehicle) et Subaru son concept car G4e. Ces deux voitures tout-électrique ont une autonomie de 200 km. Le premier camion tout-électrique pour les livraisons en ville, le Newton, est en service depuis 2007 en Angleterre et aux États-Unis. La circulation dans le centre de Londres étant soumise à péage, sauf pour les véhicules électriques, le constructeur Smith Electric Vehicles (en) (SEV) a conçu ce camion vers ce marché. Il a une autonomie de 160 km et une charge utile allant jusqu'à 7,28 tonnes pour le plus grand modèle. En 2010 et 2011, Toyota et EDF testent une nouvelle voiture hybride dérivée de la Prius, en vue d'une future commercialisation. L'expérimentation a lieu dans la ville de Strasbourg. Cette voiture essence hybride est rechargeable sur une prise électrique domestique, ce qui permet pour les petits trajets de rouler exclusivement à l'électricité, la propulsion essence étant dans ce cas réservée aux trajets plus longs. Les premiers tests en utilisation normale débutent fin 2007, une flotte de cent Toyota Prius est louée à des entreprises et organismes publics pour l'usage personnel et professionnel des employés désirant participer à l'opération. Schneider Electric fournit 135 bornes de recharge, installées sur les sites des entreprises partenaires et au domicile des particuliers engagés ainsi qu'un système de gestion de l'énergie. La fin 2010 est une période importante pour le grand public désirant une automobile électrique : pour la première fois, deux offres de constructeurs établis sont disponibles, qui sont des véhicules conçus dès le départ en tant que voitures électriques. Le constructeur américain General Motors commercialise aux États-Unis depuis décembre 2010 un véhicule à moteur électrique et générateur d'appoint thermique, la Chevrolet Volt. Ce véhicule a ensuite été commercialisé en Europe sous le nom d'Opel Ampera début 2012. En parallèle, Nissan lance d'abord aux États-Unis, puis en Europe, sa LEAF, dont l'énergie est seulement stockée dans des batteries. En 2011, en Norvège, la E14 a bénéficié d'une aide de l'Europe (Interreg, projet, dit « Green Highway ») pour l'équipement sur 400 km, entre Trondheim et Sundsvall, de stations service permettant le rechargement électrique (électricité renouvelable et « propre » uniquement, d'origine hydroélectrique essentiellement), biogaz, biodiesel et éthanol. La ville de Trondheim s'est équipée en véhicules « verts » qui pourront bénéficier de ce réseau. En France, le constructeur français Eon Motors a mis au point une petite voiture électrique sans permis à bas prix, la Weez : trois places, 295 kg, 60 km d’autonomie, laquelle, homologuée en août 2012, devrait être commercialisée lors du Mondial de l’automobile à Paris en octobre 2014. En juillet 2017, le constructeur suédois Volvo annonce qu'il ne lancerait plus de voitures dotées de moteur 100 % thermique à compter de 2019 ; tous les futurs modèles de la marque adopteront des motorisations hybrides ou 100 % électriques. C'est la première fois qu'un constructeur traditionnel abandonne les moteurs à combustion, essence ou Diesel. Volvo Cars a pour objectif affiché de vendre un million de voitures électriques en 2025. Volkswagen lance à l'automne 2017 son programme d’électrification « Roadmap E », qui vise à fabriquer jusqu’à trois millions de véhicules électriques par an et à commercialiser nouveaux modèles au sein des différentes marques du groupe. En mars 2018, il promet une accélération à compter de 2019, où un nouveau véhicule électrique doit être lancé « pratiquement tous les mois ». Le nombre de sites sur lesquels il produit des véhicules électriques passera de trois en 2018 à seize en 2022. En avril 2018, le président de l’Alliance Renault-Nissan-Mitsubishi, Carlos Ghosn, déclare que la problématique d’autonomie est désormais réglée pour une grande partie des utilisateurs et que le principal frein est désormais le prix ; il note : « Quand vous regardez les voitures électriques chinoises qui se vendent, ce sont des voitures très, très abordables ». Nissan a donc présenté la Sylphy électrique adaptée au marché chinois, Dacia réfléchit à la commercialisation de modèles électriques et Renault à une Twingo électrique. Mary Barra, directrice générale de General Motors, s'engage en faveur de la mobilité électrique dans un article publié en mai 2018 : « Le changement climatique est réel. Nous reconnaissons que le secteur des transports y contribue pour une part importante et que nous devons faire partie de la solution ». Elle s'engage à réduire les émissions polluantes et à investir dans un avenir entièrement électrique. « Nous nous attendons à ce qu’au fil du temps, le prix des voitures électriques soit compétitif par rapport à celui des véhicules à combustion interne. D’ici là, nous appuierons toutes les mesures de soutien qui convaincront davantage de consommateurs à opter pour les voitures électriques ». Elle promet que General Motors sera, au plus tard en 2021, le premier constructeur de voitures électriques à gagner de l’argent ; dès 2023, au moins 20 modèles de véhicules à batterie ou à hydrogène seront proposés dans le catalogue, et GM prévoit de vendre un million de voitures électriques par an dès 2026. En 2019, les grands constructeurs automobiles japonais annoncent tous de petits véhicules électriques susceptibles de casser la barrière de prix qui freine le développement de ce segment : nouvelle Honda e, Nissan IMk, petit modèle Toyota ultra-compact électrique à deux places destiné aux conducteurs débutants, aux personnes âgées et aux ruraux. En février 2020, Citroën présente l'AMI, « solution de mobilité urbaine » de deux places destinée aux centres-villes, véhicule sans permis d'une autonomie de 70 kilomètres à petit prix : 6 900 € hors bonus écologique de 900 €. En décembre 2020, Honda annonce que les motorisations 100 % thermiques disparaîtront entièrement de son catalogue à partir de 2022 en Europe. En décembre 2021, Peugeot annonce son intention de cesser tout lancement de modèles à moteurs thermiques dès 2030 en Europe : « en 2030 en Europe, tous nos modèles seront électriques ». Statistiques d'immatriculationsEn 2018, le principal fabricant de voiture électrique était BYD, comptant 247 811 voitures 100 % électriques vendues. Le deuxième fabricant était Tesla, avec 2 305 véhicules de moins.Monde entierLes statistiques mondiales du site EV-Volumes évaluent les ventes de véhicules électrifiés (100 % électriques et hybrides rechargeables, y compris les utilitaires et petits camions) en 2021 à 6,75 millions d'unités, en progression de 108 % contre 4,7 % seulement pour le marché automobile dans son ensemble ; leur part de marché atteint 8,3 %, elle comptait pour 4,2 % en 2020. Les véhicules à batterie (100 % électriques) représentent 71 % de ce total, qui se répartit en 3,396 millions de ventes en Chine (+155 %), 2,332 millions en Europe (+66 %), 735000 ventes en Amérique du Nord (+96 %) et 286000 ventes dans le reste du monde (+115 %).Selon le rapport annuel de l'Agence internationale de l'énergie, les ventes de voitures à batterie (100 % électriques et hybrides rechargeables) ont progressé de 41 % en 2020, à 3 millions d'unités dans le monde, atteignant une part de marché de 4,6 %, alors que le marché automobile chutait de 6 % du fait des conséquences de la pandémie de Covid-19. Le parc mondial de ces voitures branchées atteint désormais 10 millions d’unités, auxquelles s'ajoutent environ 1 million d’utilitaires, de camions lourds et de bus électriques. L’offre mondiale de véhicules électriques se compose de 370 modèles, soit 40 % de plus qu’en 2019. L'AIE fournit également les statistiques concernant les voitures hybrides rechargeables : 1 594 493 immatriculations en 2020, dont 625 459 en Europe, 228 291 en Chine et 64 311 aux États-Unis. Le parc 2020 atteint 4 747 134 voitures ; avec les voitures électriques, il atteint 13 356 847 voitures. Les ventes de voitures à piles à combustible atteignent 10 480 immatriculations en 2020, dont 5 783 en Corée du sud, 1 182 en Chine, 938 aux États-Unis et 800 au Japon. Le parc mondial de voitures à hydrogène atteint 33 627 voitures en 2020, dont 10 041 en Corée du sud, 9 135 aux États-Unis, 5 446 en Chine, 4 100 au Japon et 2 402 en Europe. Au premier semestre 2020, les immatriculations mondiales de voitures électriques se sont élevées à 643 000 unités, dont 28 % de Tesla, 10 % de l'alliance Renault-Nissan, 10 % du groupe Volkswagen, 7 % du Chinois BYD et 7 % du groupe coréen Hyundai-Kia. En comptant les hybrides rechargeables, le total s'élève à 950 000 immatriculations. Aux États-Unis : les immatriculations ont reculé de 1,256 million à 1,204 million en Chine et de 361 300 unités à 329 500 unités aux États-Unis ; par contre, les Pays-Bas et le Danemark ont connu des progressions de 101 %, la Suisse de 84 %, la Finlande de 66 % et l'Allemagne de 61 % ; les ventes en France ont progressé de 29 % à 69 470 unités. Les immatriculations de voitures électriques ont continué à progresser rapidement au premier semestre 2019, alors que le marché des voitures thermiques recule (-12 % en Chine, -2,3 % aux États-Unis, etc.) : elles ont progressé de 52 % en Chine, dépassant le demi-million en six mois (628 000 véhicules, y compris véhicules commerciaux), et atteignant une part de marché de 5 % (hybrides rechargeables incluses) ; aux États-Unis, 149 000 voitures électriques ont été vendues au premier semestre 2019, en progression de 20 %, mais plus de 40 % de ces ventes sont concentrées sur la Californie et les quelques autres États qui ont adopté le programme « Zero Emission Vehicle » ; sur l’ensemble du territoire américain, la part de marché du véhicule électrique reste encore légèrement inférieure à 2 %, mais les analystes et les experts pronostiquent que d’ici cinq ans les ventes annuelles devraient dépasser le million d‘unités. L'Allemagne est devenue le 3e marché, dépassant la Norvège avec 48 000 ventes de véhicules électrifiés, en augmentation de 41 % ; pour les voitures 100 % électriques, la progression atteint 80 %, alors que les hybrides régressent de 1 % ; en Norvège, les ventes progressent de 22 %, en France de 38 % et aux Pays-Bas de 122 %. En 2018, la voiture électrique la plus vendue a été la Tesla Model 3 avec 145 846 immatriculations, soit 7 % de l’ensemble des voitures électriques et hybrides rechargeables vendues dans l'année, suivie par la chinoise BAIC EC-Series et la Nissan Leaf (4 % des ventes chacune) ; avec les Tesla Model S et Model X placées respectivement en quatrième et cinquième positions, Tesla totalise 12 % de part de marché. Sur les vingt modèles les plus vendus, onze sont chinois ; les constructeurs européens sont peu présents : la Renault ZOE figure au 11e rang avec 40 313 immatriculations et BMW occupe les 12e et 18e places avec la version hybride rechargeable de la Série 5 et la BMW i3. 2021La part de marché des voitures 100 % électriques atteint 11,2 % en Europe en 2021 contre 6,7 % en 2020. La Norvège est en tête avec 64,5 %, suivie par la Belgique (22,8 %), les Pays-Bas (19,8 %), la Suède (19,1 %), l'Autriche (13,9 %), l'Allemagne (13,6 %), le Danemark (13,5 %), la Suisse (13,3 %), le Royaume-Uni (11,6 %, la Finlande (10,3 %), la France (9,8 %). Les ventes ont atteint 1 191 000 voitures, dont 356 000 en Allemagne, 190 700 au Royaume-Uni, 162 100 en France et 113 700 en Norvège. Avec les hybrides rechargeables, la part de marché de l'électrique atteint 20,9 %.La part de marché des constructeurs chinois est de 0,6 % sur le marché automobile européen des sept premiers mois de 2021, mais atteint 3,7 % sur le segment des voitures 100 % électriques et 4 % en juin et juillet ; elle atteint même 10 % en Norvège. Les droits de douane de 10 % et les coûts logistiques ne les empêchent pas d'offrir des prix très compétitifs. Par ailleurs, plusieurs constructeurs européens ont choisi de construire dans leurs usines chinoises certains de leurs modèles, afin de les importer ensuite en Europe, dont Dacia, Citroën, DS et BMW. En septembre 2021, pour la première fois, la voiture la plus vendue en Europe est électrique. La Tesla Model 3 cumule ainsi 24 591 exemplaires vendus. 2020Alors que les ventes de voitures neuves en Europe de l'Ouest ont plongé de 24 % en 2020, celles de voitures 100 % électriques ou hybrides rechargeables ont totalisé 1 334 393 ventes, soit une part de marché de 12,4 %, contre 545 532 ventes en 2019. Les voitures 100 % électriques ont totalisé 727 927 ventes (352 167 ventes en 2019) et les hybrides rechargeables 606 466 ventes. L'Allemagne arrive en tête avec 394 632 ventes (100 % électriques + hybrides rechargeables) devant la France (185 891 ventes) et le Royaume-Uni (175 082 ventes). Les parts de marché les plus élevées sont celles de la Norvège (74,7 %), de la Suède (32,2 %), des Pays-Bas (24,2 %), de la Finlande (18,1 %), du Danemark (16,4 %), de la Suisse (14,4 %), du Portugal (13,6 %), de l'Allemagne (13,5 %), de la France (11,3 %), du Royaume-Uni (10,7 %) et de la Belgique (10,7 %) ; l'Espagne est à 4,8 % et l'Italie à 4,3 %.Au 1er trimestre 2020, les ventes de voitures électriques en Europe se sont élevées à 130 297 unités contre 82 362 unités au 1er trimestre 2019, soit +58 % ; leur part de marché atteint ainsi 4,3 %. L'Allemagne prend la tête avec 26 030 ventes (+63 %), suivie par la France : 25 960 ventes (+146 %), le Royaume-Uni : 18 256 ventes (+204 %) et la Norvège : 16 347 ventes (-12 %). En juillet 2020, Renault annonce avoir passé le cap des 300 000 véhicules électriques vendus en Europe. En 2020, les trois voitures électriques les plus vendues en Europe sont Renault Zoe, Tesla Model 3 et Volkswagen ID.3. 2019 En 2019, les ventes de voitures 100 % électriques dans l'Union européenne ont progressé de 94 %, atteignant 290 923 unités ; en incluant la Norvège, la Suisse et l’Islande, le volume progresse à 365 372 unités, en progression de 81 % ; ces chiffres prennent en compte les voitures à hydrogène. La part de marché des voitures électriques atteint 42 % en Norvège et 15 % aux Pays-Bas. Les ventes d'hybrides rechargeables ont progressé de 14 % dans l’UE, à 174 103 exemplaires, dont 42 348 ventes en Allemagne, 34 984 ventes au Royaume-Uni et 24 810 ventes en Suède. Tesla a livré 109 500 voitures en Europe de l'Ouest en 2019, soit un tiers du marché de la voiture électrique (350 000 voitures au total). Ses ventes ont bondi de 274 % en un an, grâce à la Tesla Model 3, qui a assuré 85 % de ses ventes. Le groupe Volkswagen, deuxième sur ce marché, n'a écoulé que 51 000 voitures (e-Golf et Audi e-Tron), suivi par Renault avec 45 700 voitures. La Model 3 a été le modèle électrique le plus vendu en Europe, très loin devant la Renault ZOE, deuxième du palmarès avec 46 000 exemplaires écoulés, et le BMW i3 (30 700 exemplaires). Plus d'une voiture électrique sur quatre vendues en Europe en 2019 est une Tesla 3 ; aux Pays-Bas, les acheteurs se sont précipités sur la marque pour profiter d'une réduction fiscale sur les véhicules électriques qui prenait fin au 1er janvier 2020 ; sur le seul mois de décembre, Tesla a immatriculé plus de 24 000 voitures en Europe, soit une part de marché de 47 %. Sur les neuf premiers mois de 2019, le marché européen de la voiture électrique atteint 257 511 immatriculations, soit près du double des 133 334 immatriculations de 2018. La Norvège et l’Allemagne se disputent la première place avec respectivement 49 483 et 48 055 unités immatriculées ; la France arrive troisième avec 30 378 unités vendues sur la période. Au 3e trimestre, la progression atteint 102 % et même 146 % aux Pays-Bas et 129 % en Allemagne, qui devient le premier marché devant les Pays-Bas et la Norvège. Les immatriculations de voitures électriques ont continué à progresser rapidement au premier semestre 2019, alors que le marché des voitures thermiques recule (-10,4 % aux Pays-Bas, etc.) : l'Allemagne est devenue le 3e marché mondial, dépassant la Norvège avec 48 000 ventes de véhicules électrifiés, en augmentation de 41 % ; pour les voitures 100 % électriques, la progression atteint 80 %, alors que les hybrides régressent de 1 % ; en Norvège, les ventes progressent de 22 % à 44 000 véhicules, portant la part de marché des véhicules électriques à 56 % ; en France, les ventes atteignent 29 000 véhicules (+38 %) et la part de marché des véhicules électrifiés passe de 1,8 à 2,1 % ; le Royaume-Uni connait un léger recul (-7 %) à 27 000 ventes ; les Pays-Bas bondissent de 122 % à 20 000 ventes et la part de marché des électriques passe à près de 8 % (9 % avec les hybrides rechargeables). Au total, l'Europe de l'Ouest a enregistré au premier semestre près de 80 500 ventes de véhicules hybrides rechargeables et 160 600 voitures 100 % électriques, soit une augmentation du parc électrifié de 241 000 unités. La part de marché de ces voitures varie de 56,2 % des ventes en Norvège à 2,6 % de l'Allemagne et 2,5 % de la France. Sur les cinq premiers mois de 2019, le modèle le plus vendu a été la Model 3 de Tesla (26 200 voitures), suivie par la Renault Zoe (19 400), la Nissan Leaf (14 100), la BMW i3 (13 850), et la Volkswagen e-Golf (10 400). FranceEn 2020, selon les données du Comité des constructeurs français d’automobiles (CCFA), la voiture électrique totalise 110 912 immatriculations, soit une part de marché moyenne de 6,4 % et une progression de 169 % par rapport à 2019. La Renault Zoe représente 34 % du marché avec 37 409 immatriculations. Le segment hybride rechargeable passe de 18 592 immatriculations en 2019 à 74 587 immatriculations en 2020, soit une augmentation de 300 % et une part de marché moyenne de 4,5 %. Au total, électrique et hybride rechargeable totalisent 185 499 immatriculations, soit 11 % de l’ensemble des véhicules particuliers neufs vendus en 2020.ChineLa Chine est le premier marché mondial de véhicules électriques et hybrides rechargeables depuis 2015.En 2021, 3,52 millions de voitures électriques et hybrides rechargeables ont été vendues en Chine, soit une hausse de 167,5 % par rapport à 2020. Leur part de marché atteint 13,4 % et même 19 % en décembre. Les ventes de voitures 100 % électriques atteignent 2,734 millions et celles d'hybrides rechargeables 0,6 million. En cinq ans, 7,7 millions de voitures électriques ou PHEV ont été vendues, soit à peu près la moitié du parc mondial150. La part de marché des voitures 100 % électriques atteint 12,5 %, celle des hybrides rechargeables 2 % et celle des modèles à prolongateur d’autonomie 0,5 %. Les trois marques les plus vendues sont BYD (588 918 voitures), Wuling (426 484 voitures) et Tesla (320 743 voitures). Les ventes de véhicules électriques ou hybrides ont atteint 1,37 million en 2020, soit 10,9 % de plus qu'en 2019. L'objectif du gouvernement est que les véhicules électriques représentent 20 % des ventes en 2025 et 50 % en 2035, contre environ 5 % en 2020. Le plan prévoit également un abandon progressif des véhicules hybrides rechargeables d'ici à 2035 au profit du 100 % électrique152. À la fin de l'année, la Wuling Hongguang Mini EV, surnommée la « voiture du peuple », est devenue la voiture électrique la plus vendue en Chine pour le quatrième mois consécutif, surpassant la Tesla Model 3, grâce à son prix très bas : à partir de 3 500 € pour une autonomie de 120 ou 170 kilomètres selon le modèle de batteries. En 2019, les ventes de véhicules électriques et hybrides rechargeables ont progressé de 50 % au premier semestre, atteignant 617 000 ventes, alors que le marché automobile chinois est en repli de 12 %. Mais sur l'ensemble de l'année, elles ont reculé de 4 %, à 1,24 million de ventes, alors qu'elles avaient bondi de 62 % en 2018 ; la cause de cette chute est la décision du gouvernement chinois, à l'été 2019, de réduire de moitié les subventions à l'achat, et de les supprimer complètement fin 2020. La Chine prévoit malgré cela 25 % de véhicules « à énergie nouvelle » (NEV : électriques ou hybrides) en 2025 contre 5 % en 2019. En 2018, 984 000 voitures 100 % électriques ont été vendues en Chine. En 2015, avec 331 000 ventes, la Chine est devenue, devant les États-Unis, le premier marché mondial des voitures à nouvelles énergies, baptisées « NEV », soit les véhicules électriques et hybrides rechargeables, et le constructeur automobile vendant le plus de NEV au monde n'est pas Tesla ou Nissan, mais le groupe chinois BYD, qui compte parmi ses actionnaires le milliardaire Warren Buffett : BYD a écoulé plus de 60 000 voitures « NEV », contre 50 000 pour Tesla. En 2013, 17 600 voitures électriques ou hybrides rechargeables ont été vendues, et 20 000 au premier semestre 2014 ; cette progression est cependant insuffisante pour atteindre l'objectif gouvernemental d'un parc automobile électrique de 500 000 véhicules en 2015. Le gouvernement a donc annoncé en juillet de nouvelles mesures de soutien : exemption de taxe (10 % du prix de vente) à l'achat, harmonisation des systèmes de subventions des régions et municipalités et ouverture aux constructeurs étrangers, alors que le marché était jusqu'ici réservé aux groupes nationaux BYD (55 %) et Chery (39 %) ; il envisage d'investir 16 milliards de dollars pour accélérer le déploiement des bornes de recharge. La Nissan Leaf et les BMW i3 et i8 ont commencé leur commercialisation en Chine et seront suivies par la e-Up de Volkswagen, Daimler, Toyota et Renault. EnjeuxLe véhicule électrique permet des déplacements plus propres, plus économes en énergie et en entretien, plus agréables par rapport à une voiture à moteur thermique.Selon plusieurs études récentes (2015), le taux de satisfaction des automobilistes est beaucoup plus élevé dans le cas des motorisations électriques que pour les voitures classiques. Ainsi, chez Renault, il atteint 98 % pour la Renault Zoe et 95 % pour la Kangoo ZE, contre 50 % en moyenne pour les véhicules thermiques ; un sondage du magazine Consumer Reports place la Model S de Tesla en tête des taux de satisfaction aux États-Unis devant les Porsche Boxster et Cayman, Corvette, Dodge Challenger et autres sportives de luxe. L’industrie automobile, notamment dans le cadre de la crise de 2008 (en Europe et en Amérique du Nord) y a parfois vu l'opportunité de relancer sa production (par le remplacement des véhicules actuels par des véhicules hybrides puis totalement électriques ou à pile à hydrogène) ; et selon une étude financée par le gouvernement français, c'est aussi « un moyen pour les constructeurs de se préserver contre de potentiels nouveaux entrants et de défendre les sites industriels des pays à hauts salaires ». La production de batteries moins consommatrices de métaux rares, précieux, toxiques ou se raréfiant, la production d'électricité supplémentaire et la mise en place d'un réseau de bornes et prises de recharge, ainsi que les millions de kilomètres de fil de cuivre et les coûts d'enfouissement et de renforcement des lignes électriques que cela nécessite, alourdissent cependant le bilan énergétique et écologique de cette évolution, alors que la tendance à l'hybridation permet de conserver le réseau des anciennes stations-services (fuel, essence, GPL, agrocarburants...) ; il ne s'agit pas de remplacer un réseau par un autre, mais d'en ajouter un. Dans le même temps, l'apparition des deux-roues électriques ou à assistance électrique est également source de consommation d'électricité et de ressources naturelles supplémentaires. En 2015, la plupart des recharges se font sur des prises normales. Dans le contexte de la troisième révolution industrielle, Jeremy Rifkin propose de connecter les véhicules électriques, via les réseaux intelligents, à ce qu'il appelle « l'internet de l'énergie » et de donner aux véhicules électriques une valeur et une fonction supplémentaires en faisant jouer à leurs batteries le rôle de stockage-tampon temporaire, réversible et mobile d'électricité. Les batteries pourraient ainsi absorber le surplus de production d'électricité quand il a lieu et le restituer partiellement au réseau au moment opportun, en complément de l'effacement de consommation électrique déjà développé depuis quelques décennies. Un tel système de véhicule-réseau éviterait que la surcharge quotidienne du réseau, au moment du branchement d'un grand nombre de véhicules sur les prises chaque soir, ne coïncide avec la pointe de consommation des ménages ; au contraire, la réserve d'énergie des premiers estomperait partiellement la seconde. Au-delà du simple changement de motorisation, dans le cadre de la transformation sociale et écologique et de la transition énergétique, ce sont les modèles de mobilité qui seront peut-être amenés à évoluer (covoiturage, moindre mobilité, mobilité douce, alternatives à la mobilité physique, etc.). Avant le débat du 10 septembre 2018 de la commission Environnement du parlement européen sur les objectifs de réduction des émissions de CO2 des automobiles, l’Association des constructeurs automobiles européens (ACEA) s’oppose à ce qu’elle appelle une « marche forcée » vers le véhicule électrique, qui serait pénalisante pour l’industrie européenne et encore plus pour les équipementiers ; la construction et la maintenance des véhicules électriques nécessite moins de main d’œuvre parce que leur mécanique est moins complexe et qu’ils nécessitent moins de pièces ; les constructeurs européens estiment que le passage à l’électrique entraînerait une perte de 17 % du nombre d’heures de travail pour la production des véhicules et de 38 % chez les équipementiers. Mais une enquête de la Fondation Européenne pour le Climat (ECF), réalisée avec la collaboration des constructeurs et des syndicats, montre que le recours à l’électromobilité permettrait à l’Europe de réduire d‘ici 2030 ses importations de pétrole de 49 milliards d'euros ; remplacer le pétrole par des énergies produites localement permettrait donc de créer de très nombreux emplois. De plus, une étude de l’organisation Transport & Environment (T&E) démontre que la transition vers la voiture électrique engendrerait une création nette de 200 000 emplois, les pertes d'emplois dans la fabrication et la maintenance d'automobiles thermiques étant plus que compensées par les gains dans la fabrication de batteries, l’industrie des métaux pour batteries, celle de leur recyclage, les fabricants de moteurs et de composants électriques et électroniques ainsi que le secteur de la production et de la distribution d’électricité. Le lobbying de l'ACEA a échoué : la commission Environnement a finalement voté pour des objectifs plus ambitieux que ceux proposés par la Commission européenne ; la réduction des émissions de CO2 des voitures d’ici 2025 est portée de 15 à 25 % et de 30 à 45 % pour 2030 ; les députés européens ont également fixé un quota de vente de 40 % de véhicules « propres » en 2030 (électriques ou hybrides rechargeables). PerformancesProspective et projets à court termeLe président de la fédération du secteur automobile allemand (VDA), Matthias Wissmann, espère fin 2015 qu'à l'horizon des années 2025 à 2030 environ 15 % des voitures mises sur le marché allemand seront électriques ou hybrides rechargeables, soit près d'un demi-million de véhicules immatriculés par an, contre 14 900 entre janvier et octobre 2015 ; il appelle le gouvernement à accorder des avantages fiscaux ou une prime à l'achat pour ces véhicules.BatteriesLe véhicule-réseau (en anglais : vehicle-to-grid) est un concept qui consiste à utiliser l’énergie stockée dans les véhicules électriques pour soutenir le réseau électrique en période de pic de consommation, de production insuffisante des éoliennes et du solaire, ou en cas d’urgence (orage, coupure de câble, surcharge du réseau…). L'énergie stockée dans la batterie du véhicule pourrait en particulier suppléer aux besoins électriques de l’habitation. Cette technologie nécessite que le chargeur embarqué dans le véhicule ainsi que l’interface entre le véhicule et le réseau électrique soient bidirectionnels (l’énergie y circule dans les deux sens) et que la charge du véhicule puisse être pilotée par le gestionnaire de réseau selon des modalités définies contractuellement avec le propriétaire de la voiture.En 2018, le standard de recharge CHAdeMO, soutenu par Nissan et Mitsubishi, est le seul qui permette la recharge bidirectionnelle nécessaire pour l'utilisation des batteries de véhicules électriques comme unités de stockage pour le réseau électrique. Le standard concurrent, CCS, privilégié en Europe, prévoit d'intégrer cette fonction vers 2025. Solutions technologiquesTechnologies de propulsionLe système traditionnellement retenu pour les conversions de véhicules conventionnels en véhicules électriques consiste à remplacer le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses par des éléments électriques (moteur et réducteur, ou moteur et boîte de vitesses), en conservant le reste des éléments de transmission (arbres de transmission...).Des solutions alternatives sont cependant envisageables : en octobre 2008, la société Michelin a présenté son système Active Wheel de motorisation électrique, qui intègre la propulsion du véhicule à la roue, mais également une suspension active. Le concept du moteur-roue électrique est né en 1900 grâce à Lohner-Porsche et a déjà été perfectionné entre autres par Pierre Couture d'Hydro-Québec avec le moteur-roue d'Hydro-Québec en 1994. Pour les automobilistes qui souhaitent disposer d'une autonomie importante afin de pouvoir effectuer de longs trajets, la solution est soit le véhicule hybride rechargeable, soit la voiture électrique avec prolongateur d'autonomie ; cette dernière solution, moins coûteuse que l'hybride rechargeable ou que les voitures 100 % électriques dotées de batteries de grande capacité, avec recours à des bornes de recharge ultra-rapides, est également moins émettrice de gaz à effet de serre dans les cas où les longs trajets ne sont qu'occasionnels : ainsi, la BMW i3 REx, modèle à prolongateur d'autonomie, ressort nettement en tête des véhicules les plus économes en carburant comparativement aux véhicules hybrides rechargeables récents. Plate-forme distincteLes constructeurs qui ont misé sur l'électrique (en particulier Renault et Volkswagen) ont fait le choix d'une plate-forme distincte pour les véhicules électriques, ce qui leur permet de bénéficier des atouts de l'électrique, notamment pour le confort intérieur. En effet, la batterie, le plus souvent placée sous la voiture, autorise un plancher plat, le moteur est plus compact (parfois plusieurs moteurs, deux ou quatre, sont directement montés sur les roues), et le réservoir à carburant est absent ; tout cela dégage de la place dans l'habitacle. L'investissement se situe entre 700 et 900 millions d'euros, qui sont amortis à condition de vendre au moins 100 000 voitures.Les constructeurs disposant d'une plateforme distincte cherchent à la partager avec d'autres afin d'en amortir le coût plus rapidement. Ainsi, Ford utilisera la plateforme Modular Elektro Baukasten (MEB) du groupe Volkswagen pour lancer une première voiture électrique en 2023 à destination du marché européen. Coût des voitures électriques Le coût des voitures électriques en 2016 était plus élevé que celui d'une voiture thermique, aussi bien à l'achat initial qu'à l'usage, dans les conditions du début d'année (bas prix des carburants, anciens modèles de batteries). En France, grâce au bonus de 6 000 € en 2018, selon l'UFC-Que Choisir, le « coût total de propriété » d'une voiture électrique (qui comprend achat, carburant, entretien, assurance, etc.) est inférieur à celui de toutes les autres technologies de propulsion, que ce soit en première main ou d'occasion ; de plus, grâce à la baisse des coûts de production, les véhicules électriques et hybrides rechargeables devraient rivaliser avec les voitures thermiques, même sans bonus, d’ici à 2025. En juin 2021, une étude de plus grande ampleur, financée par l’European Climate Foundation et commandée par le Bureau européen des unions de consommateurs (BEUC) et neuf de ses membres, dont l’UFC-Que Choisir pour la France, montre que le coût total de détention d'une voiture électrique de petite taille ou de taille moyenne est déjà inférieur à celui des voitures thermiques, et qu'il le sera également pour celles de grande taille dès 2025. Une étude menée en 2020 par l’entreprise de location LeasePlan révèle que le coût mensuel de détention d’une voiture électrique est désormais compétitif face à celui des moteurs thermiques dans 14 pays ; en France, le coût moyen mensuel de détention d’une voiture électrique de taille moyenne est estimé à 840 €, contre 895 € pour un véhicule Diesel et 944 € dans le cas d’un moteur essence. Une voiture électrique nécessite moins d'entretien qu'une voiture thermique, du fait d'un nombre bien moins important de pièces en mouvement (pas de vidange, etc.) : une enquête de l'association de consommateurs Consumer Reports montre qu'en 2020 le budget réparation et entretien des voitures électriques est divisé par deux par rapport aux modèles thermiques équivalents228 ; l'économie atteint en moyenne 4 600 $ (3 900 €) sur la durée de vie du véhicule. Une étude publiée par Bloomberg Energy Finance en mai 2021 prévoit que le prix de vente des voitures électriques sera inférieur à celui des voitures thermiques à partir de 2025 pour les utilitaires électriques légers, 2026 pour les utilitaires lourds, les voitures moyennes (segment C) et petites (segment B) et 2027 pour les citadines du segment D. L'étude 2019 de BNEF, comparant les prix d’achat des véhicules électriques et ceux des voitures équivalentes à moteur thermique, prévoit en avril 2019 qu’en Europe les véhicules électriques ne seront pas plus onéreux que leurs semblables thermiques dès 2022, alors que l'étude de 2017 prévoyait ce seuil pour 2026 et en 2018 pour 2024. Cette évolution est surtout due à la réduction spectaculaire des prix des batteries : leur part dans le coût de production d'une voiture américaine de taille moyenne était de plus de 57 % en 2015 ; en 2019, elle est passée à 33 % et en 2025 elle devrait tomber à 20 %. Une baisse de 25 à 30 % est également prévue sur les coûts du groupe motopropulseur électrique232. En décembre 2019, une actualisation de cette étude révèle que le prix moyen par kWh des batteries de traction lithium-ion est de 156 $ (140 €) en 2019, en baisse de 87 % par rapport à 2010. Il prévoit que le seuil des 100 $ (90 €) sera franchi en 2023 et que ce prix pourrait descendre à 61 $ (55 €) par kilowatt-heure en 2030233. Selon l’indice de Bloomberg New Energy Finance, une batterie lithium-ion a coûté en moyenne 540 $/kWh au premier semestre 2014, en baisse de 20 % en deux ans, et les prix de situaient autour de 1 000 $/kWh en 2010. En novembre 2019, le PDG de Volkswagen, Herbert Diess, révèle que le coût de fabrication de la Volkswagen ID.3 est inférieur de 40 % à celui de la précédente génération de Golf électrique (ou e-Golf). La plus grande partie de cette baisse vient des cellules et des batteries, 5 à 10 % venant de l’utilisation d’une usine spécifique pour véhicules électriques. Selon une étude menée par les chercheurs du Stockholm Environment Institute, publiée dans Nature Climate Change, les prix des batteries lithium-ion pour les véhicules électriques ont baissé, entre 2007 et 2014, au rythme de 14 % par an, passant de 1 000 $/kWh (880 €/kWh) à environ 410 $/kWh (360 €/kWh). L'Agence internationale de l'énergie (AIE), dans ses projections, prédisait qu'un tel niveau ne serait atteint qu'en 2020. En 2016, deux nouvelles usines de batteries pour voitures électriques ont été annoncées en Europe : Samsung en Hongrie (50 000 batteries par an en 2018) et LG en Pologne (229 000 batteries par an) ; Nissan dispose déjà d'une usine à Sunderland au Royaume-Uni et Panasonic d'une autre à Bratislava en Slovaquie. Dans une étude publiée le 28 novembre 2016, le Bureau européen des unions de consommateurs (BEUC) prédit que les voitures électriques à batterie deviendront compétitives par rapport aux voitures thermiques (à essence ou au Diesel), grâce à la baisse des coûts des batteries, d'ici la fin des années 2020, si l'on considère le coût total de possession, qui comprend le coût d'achat et le coût d'utilisation du véhicule sur toute sa durée de vie238. Les subventions ne seront donc plus nécessaires en 2030 et pourront être fortement réduites dès 2020. Renault prévoit qu'en 2022, la profitabilité du véhicule électrique sera au niveau moyen de celle du groupe, soit une marge opérationnelle de 7 %. Ses ventes de véhicules électriques s'élèveront alors à 250 000 véhicules par an contre 26 500 véhicules en 2016 et 40 000 véhicules prévus en 2017. Le coût des batteries devrait baisser de 30 % avant 2022 et celui du moteur électrique de 20 %. Droits d'émissionsFiat Chrysler Automobiles a acheté à Tesla des crédits CO2 à hauteur de 594 millions de dollars américains en 2019 et de 1,58 milliard en 2020. Toutefois, après la fusion avec Groupe PSA dans Stellantis, producteur de véhicules électriques, ces crédits pourraient ne pas être renouvelés.Consommation de ressourcesÉlectricitéUne importante flotte de véhicules électriques rendra l'ajustement offre-demande d'électricité plus délicat, si tous sont rechargés simultanément lors de la pointe de consommation électrique journalière, mais devrait demander un accroissement de la production électrique modéré si la recharge « intelligente » est adoptée par des véhicules-réseau.En France, selon RTE, un parc électrifié à 40 %, soit 15 millions de véhicules électriques, représenterait ainsi +8 % de consommation électrique ; le réseau électrique absorberait sans difficulté cet accroissement, s'il est réparti uniformément au fil de la journée. L'automobile-club allemand estime que la consommation annuelle de dix millions de voitures électriques s'élève à 30 TWh. En Allemagne, la transition énergétique pose un défi de taille : « il s'agit de compenser les volumes d'électricité qui disparaîtront avec la sortie du nucléaire d'ici à 2022 (...) notamment parce que le courant éolien et solaire ne peut être produit que si la nature joue le jeu ». Il faudrait que les recharges soient majoritairement lentes, ce qui est le cas en 2020 puisque 90 % des recharges sont effectuées à domicile ou sur le lieu de travail ; les stations de recharge publiques viennent en complément, pour des utilisations occasionnelles. Les géologues américains Stephen Kesler et Adam Simon estimaient en 2015 qu'« aux États-Unis, si tout le monde remplaçait sa voiture par une Tesla entièrement électrique, la consommation annuelle d’électricité doublerait ». Cependant, à cette époque, Tesla ne commercialisait que des modèles haut de gamme : Model S (18 à 20 kWh/100 km) ; en 2021, le modèle le plus vendu est la Tesla Model 3, dont la consommation est de 15 à 17 kWh/100 km. Ressources géologiquesL'Agence internationale de l'énergie (AIE) alerte, dans un rapport intitulé Le rôle des minerais essentiels dans la transition vers les énergies propres publié en mai 2021, sur les risques de pénuries de certains matériaux critiques du fait de la transition énergétique, en particulier du développement des véhicules électriques : il faut compter plus de 200 kg de minerais par véhicule électrique, contre six fois moins pour une voiture thermique. Le dernier n’utilise que du cuivre et du manganèse, alors que six minéraux sont généralement utilisés pour un véhicule électrique : du cuivre et du graphite, mais aussi, pour constituer la batterie, du lithium et parfois du nickel ou du cobalt248. De plus, la production d'électricité par l'énergie solaire et surtout par les éoliennes consomme beaucoup plus de matériaux critiques par mégawatt que par les centrales nucléaires, à charbon ou à gaz. Au total, la consommation de ces matériaux sera multipliée par quatre pour atteindre l'objectif de l'accord de Paris et par six pour atteindre la neutralité carbone en 2050. La demande de lithium sera multipliée par 42 en 2040 par rapport à 2020, celle de graphite par 25, celle de cobalt par 21, celle de nickel par 19 et celle de terres rares par sept. L'AIE préconise la diversification des approvisionnements, la constitution de stocks stratégiques, le développement de la filière de recyclage, la recherche de technologies innovantes pour remplacer certains matériaux et la recherche d’autres possibilités d’approvisionnement.La Fédération européenne pour le transport et l'environnement estime au contraire que grâce aux progrès techniques et au recyclage, peu de contraintes pèsent sur la fabrication des batteries, mais son analyse se limite à 2035 et ne prend pas en compte la consommation de matériaux pour la production d'électricité. Selon une étude publiée le 31 août 2021 par le Centre énergie & climat de l'Institut français des relations internationales (Ifri), la concentration de la chaîne de valeur autour de la Chine inquiète les pays européens. Par ailleurs, au niveau mondial, le recyclage commence à devenir indispensable. LithiumLe lithium est nécessaire à la fabrication des batteries de voitures électriques et hybrides actuelles ; l'approvisionnement en lithium est disponible dans un nombre limité de pays, au sujet desquels le journal argentin La Nación parle de « guerre du lithium ». Le risque de pénurie, en l'état actuel des technologies, est estimé important par plusieurs études. Le cabinet Meridian International Research estimait en 2007 que les réserves ne suffiront pas même au remplacement initial du parc mondial de voitures.Les réserves de lithium identifiées augmentent d'année en année : les estimations de réserves (gisements techniquement exploitables à des coûts économiquement avantageux) de l'USGS étaient en février 2019 de 14 Mt (millions de tonnes) et celles de ressources ultimes de 62 Mt256, et un an plus tard elles sont passées à 17 Mt de réserves prouvées et 80 Mt de ressources ultimes dans 23 pays, dont sept européens. La production mondiale était de 77 000 tonnes en 2019, dont 65 % destinés à la fabrication de piles et batteries (tous usages confondus). Des alternatives sont recherchées : des batteries sodium-ion pourraient être moins chères et ne pas poser de problème de réserves, mais elles sont encore peu performantes, de même pour les accumulateurs lithium fer phosphate. Cela pourrait changer avec les batteries au sodium sans anode conçues par l'Université Washington de Saint-Louis. En juillet 2021, la fabricant de batteries chinois CATL (30 % du marché mondial) présente une nouvelle batterie sodium-ion qui offre une meilleure capacité de recharge et une stabilité thermique améliorée ; la densité énergétique reste toutefois limitée à 160 Wh/kg contre 285 Wh/kg pour une batterie au lithium. CATL promet que la densité de ses batteries au sodium atteindra bientôt 200 Wh/kg. Du fait de ce manque de densité, la technologie sodium-ion pourrait mieux convenir aux véhicules de faible gabarit. CATL présente aussi une batterie mixte qui combine des cellules sodium-ion et des cellules lithium-ion afin de bénéficier des avantages de chaque technologie, l'ensemble étant contrôlé par un algorithme de précision. Le déploiement des batteries sodium-ion a déjà débuté et CATL compte les industrialiser à grande échelle dès 2023. Selon une étude du cabinet Adamas Intelligence, la consommation de carbonate de lithium pour la fabrication des batteries des voitures électriques et hybrides rechargeables atteignait 83 500 tonnes en 2020, en progression de 39 % par rapport à 2019. La part de Tesla dans cette consommation mondiale est de 22,4 %, loin devant BYD, Volkswagen et Renault. Terres raresLes terres rares, qui ne sont ni des terres ni particulièrement rares, sont disponibles en quantité sur tous les continents ; leurs réserves mondiales prouvées étaient estimées par l'USGS américain à 120 millions de tonnes en 2019 détenues à 37 % par la Chine, devant le Brésil (18 %), le Vietnam (18 %), la Russie (10 %), l'Inde (6 %), l'Australie (2,8 %), etc. La production mondiale d'oxydes de terres rares s'est élevée à 210 000 tonnes en 2019, dont 132 000 tonnes en Chine (63 %) et 26 000 tonnes aux États-Unis (12 %) ; les réserves assurent donc près de 600 ans de production au rythme actuel, et les ressources ultimes sont beaucoup plus élevées.Les batteries lithium-ion ne contiennent pas de terres rares. Les batteries NiMH (nickel métal hydrure) des véhicules hybrides de la première génération contenaient une dizaine de kilos de lanthane, avant que cette technologie ne cède la place au lithium-ion. Des terres rares sont présentes dans les moteurs de certaines voitures électriques, principalement les hybrides : néodyme, dysprosium, samarium sont les terres rares les plus utilisées pour fabriquer les aimants permanents qui équipent les moteurs synchrones sans balais ; mais la plupart des voitures électriques, en particulier la Renault Zoe et les Tesla, utilisent une bobine d’excitation au lieu des aimants, et ne contiennent donc pas de terres rares. La nouvelle architecture conçue par BMW pour sa chaîne de traction électrique à partir de 2020 ne contient plus de terres rares. Les terres rares utilisées dans le monde servent en 2020, pour 26 %, de catalyseurs dans l’industrie du pétrole et dans les pots catalytiques des voitures à moteur thermique. Leur utilisation dans la fabrication d’aimants permanents pour moteurs électriques est l’autre application la plus consommatrice (20 à 23 % des usages), car ils permettent une miniaturisation intéressante des micromoteurs électriques dans l’automobile (lève-vitres, rétroviseurs, sièges réglables…), les ordinateurs, les têtes de lecture des disques durs, les appareils électroménagers, etc.. CobaltLa fabrication d'une batterie de voitures électriques consomme en moyenne 10 kg de cobalt. Certaines n'y ont pas recourt, par exemple les Tesla Model 3 et Model Y fabriquées en Chine. En 2018, des ingénieurs allemands ont découvert à l'aide de la rétro-ingénierie non seulement que des Tesla Model 3 n'utilisaient pas de terres rares, mais que la teneur en cobalt est passée de 8 % sur une batterie conventionnelle à seulement 2,8 % sur les batteries de ce modèle.Plus de 40 % de la production de cobalt est utilisée par le secteur des batteries ; son prix a été multiplié par 3,7 en deux ans (2016-2017), mais, depuis 2019, est revenu à son niveau d'avant cette bulle spéculative. La République démocratique du Congo (RDC) a produit 50 % du cobalt mondial en 2016269 et cette proportion pourrait passer à 70 % dans cinq ans . Amnesty International estime qu'en 2016, en RDC, 20 % du cobalt est extrait manuellement, notamment par des enfants270 ; en 2019 et 2020, selon Jonas Schneiter et Marc Muller, les petites mines illégales et familiales représentent à peine 5 % de la production mondiale de cobalt. Selon une analyse des chercheurs de l’Institut Helmholtz Ulm (HIU) parue en 2018, l’approvisionnement en cobalt pourrait devenir critique à l’horizon 2050 ; d'ici 2050, la demande de cobalt pour les batteries pourrait être deux fois plus élevée que les réserves identifiées en 2018. L'entreprise chinoise GEM, fournisseur de Contemporary Amperex Technology (CATL), premier fabricant chinois de batteries pour automobiles, a signé en mars 2018 un accord pour l’achat de près d’un tiers de la production de cobalt de Glencore, considéré comme le premier producteur mondial. NickelLa demande de nickel de qualité supérieure devrait être multipliée par 16 d'ici 2030, d'après Bloomberg, et ceci, pour moitié, pour les batteries de voitures. Toutes les voitures électriques n'en utilisent pas. |
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