Présenté par le Gouvernement un an et demi après la signature de l’accord de Paris sur le climat, le Plan climat fixe un nouveau cap pour la lutte contre le changement climatique, celui de la neutralité carbone en 2050.

Parmi les objectifs inscrits dans ce plan, figure celui de « mettre fin à la vente de voitures émettant des gaz à effet de serre d’ici 2040 ».

Le transport routier, en particulier le parc de véhicules particuliers, est en effet l’un des principaux émetteurs de gaz à effet de serre, ainsi que de polluants atmosphériques.

Cet objectif de réduction de l’impact de la mobilité sur l’environnement s’inscrit dans le cadre d’une transformation rapide du paysage mondial de l’automobile, induite par les progrès technologiques, notamment dans le domaine des applications du numérique et des batteries, par les changements sociétaux, avec l’apparition de nouvelles pratiques en matière de mobilité, et par les stratégies industrielles, notamment celle de la Chine.

Les enjeux sont considérables, puisque la filière automobile représente 16 % du chiffre d’affaires de l’industrie manufacturière française, avec plus de 4 000 entreprises industrielles employant quelque 440 000 salariés, et, en aval, près de 130 000 entreprises de services employant 480 000 salariés.

Compte tenu des nombreuses incertitudes pesant sur l’évolution de ce secteur majeur et sur la faisabilité de l’ambition affichée par le Plan climat pour 2040, la commission du Développement durable et de l’aménagement du territoire ainsi que la commission des Affaires économiques de l’Assemblée nationale ont décidé de faire appel à l’Office en lui demandant de réaliser « une étude approfondie et prospective qui permettrait d’élaborer des scénarios technologiques permettant d’atteindre l’objectif fixé pour l’échéance de 2040. »

Le sujet de la décarbonation de la mobilité a été traité au cours de la précédente législature, notamment en 2014 au sein de l’Office, par M. Denis Baupin, député, et de Mme Fabienne Keller, sénatrice, au travers d’un rapport sur « les nouvelles mobilités sereines et durables »[1], et en 2016, au nom de la commission du développement durable, par Mme Delphine Batho, députée, dans le cadre d’une mission d’information sur « l’offre automobile française dans une approche industrielle, énergétique et fiscale ». Mais ces travaux au long cours ne s’inscrivaient pas dans la préparation du prochain examen d’un projet de loi, et ne s’appuyaient pas sur la réalisation de scénarios prospectifs.

Pour répondre à cette saisine dans un délai compatible avec le calendrier d’examen du projet de loi d’orientation des mobilités, les rapporteurs ont mené deux démarches en parallèle.

D’une part, compte tenu de l’expertise nécessaire pour mener à bien la réalisation de scénarios technologiques fondés sur des outils de modélisation complexes, ils ont fait appel à un appui extérieur.

Cette mission a été confiée, après appel à concurrence, à un groupement constitué du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et de l’IFP Énergies nouvelles, qui a permis de mobiliser les compétences de laboratoires de renommée mondiale dans des domaines aussi diversifiés que les batteries, les biocarburants, l’hydrogène et les piles à combustible, l’hybridation, les motorisations thermiques, ou encore les énergies renouvelables, ainsi que de bénéficier de la maîtrise de ces deux organismes en matière d’outils de modélisation de scénarios.

D’autre part, les rapporteurs ont suivi la démarche d’investigation habituelle de l’Office, en procédant à une large consultation des parties prenantes, chercheurs, associations, acteurs institutionnels, industriels et représentants des différentes filières impliquées, au travers d’auditions individuelles, d’une audition publique consacrée à la question des infrastructures de recharge des véhicules électriques, et de deux déplacements à Grenoble, au Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (LITEN) du CEA, et en Norvège, pays qui a la part la plus importante de véhicules électriques dans son parc automobile, avec un objectif de 100 % de ventes de nouveaux véhicules électriques à l’horizon 2025. Ils ont au total pu dialoguer avec près de 150 interlocuteurs impliqués dans ces questions.

Ces démarches parallèles ont permis de croiser les informations et les conclusions des travaux du groupement constitué du CEA et de l’IFPEN avec les informations recueillies au cours des différents entretiens. C’était là une condition nécessaire pour que les rapporteurs puissent pleinement analyser et évaluer les recommandations issues des propositions de scénarios technologiques résultant de l’étude réalisée à la demande de l’Office.

En outre, ces démarches ont permis d’approfondir certaines des conditions nécessaires au développement des différents types de véhicules décarbonés, afin d’identifier des recommandations opérationnelles complémentaires, susceptibles de compléter le projet de loi d’orientation des mobilités.

La première partie de ce rapport rappelle quels sont les principaux facteurs à l’origine de la transformation en cours de l’industrie automobile mondiale.

La deuxième partie présente la démarche par scénarios, les principes retenus par le CEA et l’IFPEN pour la réalisation des trois scénarios technologiques, ainsi que les principales conclusions et recommandations découlant de ces scénarios.

La troisième partie aborde plusieurs aspects complémentaires, tels que la nécessité de clairement réaffirmer la neutralité technologique pour redonner confiance aux particuliers aussi bien qu’aux professionnels, les conditions du développement ou du maintien d’une activité industrielle dans des domaines tels que les moteurs thermiques, les batteries, ou leur recyclage, les modalités de déploiement des infrastructures nécessaires aux nouveaux types de véhicules, etc.

Au terme de leurs travaux, les rapporteurs sont globalement confiants dans la capacité de l’industrie et de la recherche française à tirer parti des transformations en cours dans l’industrie automobile. Néanmoins, ils considèrent qu’il convient de ne pas sous-estimer les risques associés à un tel bouleversement. Aussi les pouvoirs publics devront-ils savoir les accompagner en laissant aux différents acteurs la possibilité de jouer pleinement leur rôle.

I. La convergence de multiples facteurs de changement

Depuis quelques années, une conjonction de changements techniques, réglementaires, et sociétaux contribue à accélérer la mutation du secteur des transports, et singulièrement des véhicules particuliers, vers des solutions plus respectueuses de l’environnement.

Le renforcement de la réglementation européenne en matière de mesure des émissions des véhicules, notamment à la suite du scandale provoqué par Volkswagen en 2015, dit dieselgate, est sans aucun doute un facteur majeur de cette transformation en Europe.

Mais ce phénomène n’est pas limité au continent européen, et un pays tel que la Chine, confronté à des niveaux de pollution alarmants pour la santé de sa population dans les grandes villes, a pris une avance certaine dans le domaine de la mobilité décarbonée, dont le développement constitue également pour ce pays une opportunité inespérée de prendre une position de premier plan dans l’industrie automobile mondiale, en faisant l’impasse sur le moteur thermique.

Les cinq facteurs principaux de cette mutation sont : la lutte contre le changement climatique, l’amélioration de la qualité de l’air, la diminution de la pollution sonore, la réduction de la dépendance énergétique et la nécessité de s’inscrire dans un marché automobile mondial en mutation rapide.

1. Combattre le changement climatique

Dans le cadre de l’accord de Paris sur le climat, l’Union européenne s’est engagée, en octobre 2016, à réduire de 40 % ses émissions de gaz à effet de serre entre 1990 et 2030.

Le trafic routier constitue le principal émetteur de gaz à effet de serre en France, sa contribution représentant 28 % des émissions totales. En effet, les véhicules routiers produisent de grandes quantités de CO2, principal gaz à effet de serre, qui génère 71 % du potentiel de réchauffement global, contre 14 % pour le méthane, 10 % pour le protoxyde d’azote et 5 % pour les hydrofluorocarbures. Un peu plus de la moitié des émissions du transport routier proviennent des véhicules particuliers.

Émissions de GES par mode de transport en France en 2016 (source : CITEPA)

Si les émissions de CO2 ont baissé en France de 15 % entre 1990 et 2017, tel n’est pas le cas dans le secteur des transports, où elles ont augmenté de 9 % sur la même période, du fait d’un accroissement du trafic de 34 %.

Après une période d’amélioration, les émissions de CO2 dans les transports sont reparties à la hausse depuis trois ans, en raison de la croissance de la part de l’essence dans les ventes de véhicules légers, au détriment du diesel, les moteurs à essence produisant plus de CO2 que ces derniers.

Selon un accord intervenu le 17 décembre 2018, les voitures neuves issues des usines des constructeurs installés dans l’Union européenne devront réduire leurs émissions de CO2 de 15 % d’ici à 2025 et de 37,5 % d’ici à 2030, par rapport à leur niveau de 2021. Par ailleurs, les émissions de CO2 des camionnettes doivent baisser de 31 % à l’horizon 2030.

Jusqu’à présent, l’Union européenne n’avait jamais fixé d’objectif de réduction des émissions pour les poids lourds, mais selon les termes d’un accord entre la Commission européenne et le Parlement, qui doit encore être validé par ce dernier en session plénière ainsi que par les 28 États membres, les poids lourds devront aussi réduire leurs émissions, de 15 % d’ici 2025 et de 30 % d’ici 2030.

2. Améliorer la qualité de l’air

La pollution de l’air est en baisse depuis les années 1990 en France, à l’exception notable de celle liée à l’ozone. Ainsi, d’après les mesures d’Airparif, de 2000 à 2010, la pollution de l’air a diminué à Paris de 53 % pour les particules fines PM2.5 [2] et de 44 % pour les oxydes d’azote, alors que la part due au trafic routier a chuté de 64 % pour les particules fines PM2.5 et de 53 % pour les oxydes d’azote dans la même période.

Principaux polluants atmosphériques générés par les transports routiers

Oxydes d’azote (NOx) – Les oxydes d’azote, notamment le monoxyde (NO) et le dioxyde (NO2) d’azote sont générés par la combustion. Ils participent à la formation d’ozone dans la basse atmosphère et contribuent au déclenchement de pluies acides. Le NO2 est irritant pour les bronches et peut faciliter les infections pulmonaires.

Ozone (O3) – Polluant secondaire produit par les oxydes d’azote, de soufre et de carbone, l’ozone est irritant pour les yeux et le système respiratoire. Il contribue à la pollution photochimique et perturbe la photosynthèse.

Particules fines (PMx) – Classés par taille maximale, notée en indice et exprimée en micromètres (µm) : PM10, PM2.5 et PM1.0. Certaines PMx sont naturelles et certaines sont créées par l’activité humaine. L’OMS les classe comme cancérogène pour l’homme. En général, plus la particule est petite, plus elle peut être inhalée profondément, et plus le risque de transfert dans la circulation sanguine ou les tissus du corps est important.

Monoxyde de carbone (CO) – Gaz incolore, inodore et très toxique, il provient d’une combustion incomplète. Il ne se trouve normalement pas en concentration dangereuse dans l’air mais peut nuire à la santé des personnes fragiles.

Les composés organiques volatils non méthaniques (COVNM) – Les COVNM proviennent principalement des moteurs et chaudières brûlant de la biomasse ou des hydrocarbures fossiles, ainsi que de certaines activités industrielles. Ils peuvent être cancérigènes, mutagènes ou reprotoxiques et exacerbent la production d’ozone troposphérique.

Malgré ces progrès, en 2016, près de 30 % de la population urbaine de l’Union européenne était exposée à des niveaux de polluants supérieurs aux seuils fixés par la réglementation européenne et 98 % à des niveaux dépassant ceux des lignes directrices de l’OMS, plus exigeantes.

D’après l’Agence européenne de l’environnement et l’OMS, la pollution atmosphérique provoque des maladies cardiovasculaires, pulmonaires, des infections respiratoires et de l’asthme. La pollution de l’air pourrait également entraîner ou faciliter un certain nombre de pathologies physiques (obésité, diabète de type 2, inflammation systémique, etc.), ou mentales (Alzheimer, démence, schizophrénie, etc.) Elle aurait également des impacts sur la fertilité et pourrait entraîner des retards de croissance intra-utérine, selon l’INSERM [3].

Les expositions aux particules fines (PM2.5), au dioxyde d’azote (NO2) et à l’ozone (O3) sont considérées par l’Agence européenne de l’environnement (AEE), comme responsables respectivement de 391 000, 76 000 et 16 400 décès prématurés au sein de l’Union Européenne dont respectivement 35 800, 9 700 et 1 800 en France [4].

3. Rendre les villes plus silencieuses

Le bruit de la circulation nuit également à la santé humaine et à l’environnement. Encore trop souvent ignorées, les conséquences sanitaires du bruit sont aujourd’hui démontrées, notamment par plusieurs études publiées par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) : l’exposition au bruit perturbe le sommeil, accroît les risques d’hypertension et de maladies cardiovasculaires, et génère des difficultés d’apprentissage [5].

Impact sanitaire du bruit des transports dans la zone dense francilienne (source : Bruitparif)

Au sein de la zone dense francilienne, le bruit dû aux transports est ainsi responsable, chaque année, de 107 766 années de vie en bonne santé perdues au total. Le bruit lié au transport routier est responsable de 61 % de ces impacts sanitaires [6].

4. Réduire la dépendance énergétique

La consommation française annuelle d’hydrocarbures s’élève à 77 millions de tonnes d’équivalent pétrole (tep), dont 20 millions de tonnes de produits raffinés. Seulement 1 % de cette consommation est produite sur le territoire français, qui dispose de 64 gisements pétroliers et gaziers en exploitation, majoritairement situés dans les bassins aquitain et parisien. La France est donc très dépendante des importations d’hydrocarbure. En 2015, la facture pétrolière de la France, incluant les achats de pétrole brut et de produits raffinés, a atteint 31,6 milliards d’euros.

Le 19 décembre 2017, a été adoptée en lecture définitive la loi mettant fin à la recherche ainsi qu’à l’exploitation des hydrocarbures et portant diverses dispositions relatives à l’énergie et à l’environnement. Cette loi interdit l’exploitation des gaz et pétroles de schiste en France et met fin à l’attribution de permis de recherche d’hydrocarbures sur le territoire français. De plus, aucune concession d’exploitation existante ne sera renouvelée au-delà de 2040.

L’origine des importations de pétrole brut étant assez diversifiée, le risque de dépendance énergétique à un seul pays se trouve néanmoins limité.

Origine des importations françaises de pétrole brut en 2015 par pays (©Connaissance des Énergies)

5. S’inscrire dans une industrie automobile mondiale en mutation

Plusieurs évolutions récentes de la filière automobile mondiale conduisent à anticiper une transformation rapide du marché au profit des véhicules à faible émission. Dans ce contexte, les constructeurs qui n’auraient pas pris la mesure de ces évolutions pourraient assez rapidement perdre pied, comme cela a été le cas, à la fin du XIXe siècle, pour les fabricants de véhicules hippomobiles, ou plus récemment, à petite échelle, pour le constructeur japonais Mazda, dépourvu d’offre en matière de véhicules électriques sur le marché norvégien.

Certains pays ont, comme la France, défini des objectifs d’arrêt des ventes des véhicules particuliers à moteur thermique à échéance plus ou moins rapprochée, par exemple la Norvège et les Pays-Bas en 2025, l’Irlande en 2030, la Grande-Bretagne et Taïwan en 2040. Mais ces objectifs sont rarement contraignants, parfois mal définis, et susceptibles d’être révisés en cours de route, pour prendre en compte l’évolution du marché. En définitive, c’est avant tout ce dernier qui imprimera le rythme, plus ou moins rapide, de l’évolution de l’industrie automobile.

i. Une croissance très rapide des ventes de véhicules électriques dans le monde

À cet égard, les ventes mondiales de véhicules électriques ont connu une croissance soutenue, qui peut même être qualifiée d’exponentielle, ces dernières années : de 47 000 unités en 2011 à plus de 2 millions en 2018.

Ventes des véhicules électriques à batterie et hybrides rechargeables dans le monde (source : EV Volumes)

En 2018, 93 % des ventes de véhicules électriques à batterie et hybrides rechargeables ont été réalisées en Chine, avec quelque 1,18 million d’unités, en Europe, avec 408 000 unités, et aux États-Unis, avec 358 000 unités.

La progression d’une année sur l’autre a dépassé les 75 % en Chine (alors même que les ventes de véhicules légers, toutes motorisations confondues, déclinaient pour la première fois depuis plus de 20 ans, de 6 %, sur la même période) et aux États-Unis, elle n’a été que de 34 % en Europe, principalement en raison d’une offre insuffisante au regard de la demande. Néanmoins, si ce rythme se maintient, dans seulement dix ans les véhicules électriques représenteront plus de 50 % des ventes en Europe.

En France également, alors que la progression des ventes de véhicules légers en 2018 par rapport à 2017 est restée mesurée, celles des véhicules électriques a connu une forte progression, à hauteur de 26,64 %, avec une nette accélération en fin d’année, qui s’est prolongée début 2019 (+ 60 % pour les deux premiers mois de 2019 par rapport à 2018).

ii. Des investissements élevés, et pour une bonne part concentrés en Chine

Simultanément, les annonces d’investissement des constructeurs automobiles dans les véhicules électriques, l’année dernière évaluées à 80 milliards d’euros, se sont accélérées, pour atteindre un niveau inédit, supérieur à 265 milliards d’euros, dont près de la moitié serait réalisée en Chine. Par comparaison, ceux des constructeurs français, à hauteur de 9 à 10 milliards d’euros, apparaissent limités.

Cet afflux d’investissements en Chine s’explique par la position dominante du marché chinois qui, comme le montre le graphique précédent, représente à lui seul plus de la moitié (56 %) des ventes mondiales de voitures électriques en 2018, à des barrières dissuasives aux importations (par exemple, une voiture électrique étrangère, ou dotée d’une batterie non chinoise, ne bénéficie pas des aides à l’achat), à la levée progressive des obstacles aux investissements étrangers dans ce domaine (telles que l’obligation de création d’une co-entreprise avec part minoritaire pour l’investisseur étranger), et à l’introduction, en 2019, du « double score », qui oblige les constructeurs présents en Chine à respecter à la fois une proportion minimum de véhicules électriques : 10 % en 2019, 12 % en 2020, etc. et un critère d’émissions de CO2.

L’investissement de l’industrie allemande en Chine, estimé à 120 milliards d’euros, constitue l’aboutissement d’une coopération de plusieurs années entre les deux pays, coordonnée par le ministère fédéral allemand de l’économie et de l’énergie (BMWi), en lien avec le ministère de l’industrie et des technologies de l’information chinois, le ministère des sciences et de la technologie, le ministère des transports, et la Commission nationale du développement et de la réforme (en anglais, National Development and Reform Commission of the People’s Republic of China ou NDRC). Dans ce cadre, « les entreprises allemandes se positionnent comme les principaux fournisseurs de technologies de mobilité électrique, une condition clef étant l’accès sans entrave aux marchés porteurs, tels que celui de la Chine… L’objectif de cette coopération accrue est de créer un environnement technique et stratégique propice au développement réussi de technologies de mobilité électrique permettant de résoudre les problèmes climatiques, environnementaux et de transport. »[7]

Investissement dans les véhicules électriques (source : Reuters analysis)

Pour faciliter la consolidation des entreprises locales et accroître la compétition, les autorités chinoises prévoient de mettre fin aux subventions pour les véhicules électriques dès 2020. Le programme stratégique chinois « Fabriqué en Chine 2025 » (en anglais, « Made in China 2025 »)[8] vise l’émergence d’un petit nombre de leaders nationaux, aptes à devenir des champions mondiaux de l’automobile, comme le sont déjà les fabricants de batteries chinois, qui détiennent 60 % du marché mondial, avec un objectif de 10 % de la production exportée en 2020.

Les principaux objectifs définis à l’horizon 2030 par le ministère chinois de l’industrie et des technologies de l’information dans la feuille de route pour les véhicules à économie d’énergie et les véhicules à énergies nouvelles publiée en 2016 sont résumés dans le tableau ci-dessous :

	2020	2025	2030
Production annuelle de véhicules	30 millions	35 millions	38 millions
Proportion de véhicules propres	7 %	15 %	40 %
Degré d’automatisation	50 % de véhicules partiellement autonomes	15 % de véhicules hautement autonomes	10 % de véhicules totalement autonomes
Réduction de la consommation	20 %	35 %	50 %
Consommation moyenne	5,0 l/100 km	4,0 l/100 km	3,2 l/100 km

Objectifs de la feuille de route pour les véhicules à économie d’énergie et les véhicules à énergies nouvelles (source : ministère de l’industrie et des technologies de l’information de la République populaire de Chine)

II. Scénarios technologiques : quels enseignements ?

La saisine adressée à l’Office par les présidents de la commission des Affaires économiques et de la commission du Développement durable et de l’aménagement du territoire de l’Assemblée nationale, définit un axe d’étude prioritaire : l’élaboration de scénarios technologiques permettant d’atteindre l’objectif fixé par le Plan climat d’un arrêt des ventes de véhicules à essence et diesel à l’horizon 2040.

Les premières auditions menées par les rapporteurs ont confirmé, d’une part, le degré très élevé d’incertitude sur l’évolution des solutions de mobilité, aussi bien à l’échéance de 2040 qu’à un horizon plus rapproché, d’autre part, la nécessité, pour mener à bien la réalisation des scénarios technologiques demandés, de disposer de connaissances approfondies de l’ensemble des solutions technologiques touchant à la mobilité, ainsi que d’une maîtrise de la démarche d’élaboration des scénarios et des modèles mathématiques sur lesquels ceux-ci sont fondés.

Ces constats initiaux ont conduit à rechercher un appui extérieur pour disposer, dans un temps très court compatible avec le calendrier d’examen du projet de loi d’orientation des mobilités, de l’ensemble des savoir-faire requis, un choix encore renforcé par le délai bref laissé pour la réalisation même des travaux de scénarisation et la préparation du rapport associé.

L’association de deux grands organismes de recherche, le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et l’IFP Énergies nouvelles (IFPEN), a permis de mobiliser les compétences de laboratoires de renommée mondiale dans des domaines aussi diversifiés que les batteries, les biocarburants, l’hydrogène et les piles à combustible, l’hybridation, les motorisations thermiques, ou encore les énergies renouvelables. En outre, ces deux établissements avaient déjà contribué récemment à des travaux de scénarisation, ou en avaient eux-mêmes mené.

Les rapporteurs tiennent à saluer ici la qualité du travail réalisé par les équipes du CEA et de l’IFPEN dans un délai extrêmement contraint, qui témoigne de l’attachement de ces deux organismes à leur mission de conseil vis-à-vis de la représentation nationale. Leur rapport, présentant en détail les résultats de leurs travaux, est présenté en annexe au présent document.

1. Les scénarios ou l’exploration des avenirs possibles

L’exploration des futurs possibles a souvent pris la forme d’utopies ou de dystopies, comme la cité idéale de Platon, ou l’Océania d’Orwell.

De façon similaire, les scénarios permettent d’explorer plusieurs avenirs envisageables, en fonction d’incertitudes identifiées au préalable, à l’inverse d’une démarche de prévision qui cherche à identifier l’avenir le plus probable.

Les militaires ont été les premiers à comprendre l’intérêt des scénarios et à systématiser leur usage à des fins de planification stratégique, souvent sous la forme de jeux de guerre.

Cependant les techniques modernes d’élaboration de scénarios n’ont été développées que dans la période de l’après deuxième guerre mondiale, essentiellement aux États-Unis, à partir de travaux menés au sein de la Rand Corporation, et, en France, de ceux du Centre d’études prospectives créé par Gaston Berger, auquel ont succédé Pierre Massé et Bertrand de Jouvenel, plus récemment Michel Godet.

À partir des années 1960, la technique des scénarios a été utilisée par de grandes sociétés, par exemple Shell et General Electric, ainsi que par des organisations gouvernementales, notamment le commissariat général du Plan, ou internationales. Les incertitudes créées par la première crise pétrolière ont considérablement accéléré la diffusion de la technique des scénarios [9].

La démarche par scénarios a encore gagné en visibilité avec la montée des préoccupations climatique, au travers du rapport spécial sur les scénarios d’émissions publié en 2000 par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).

2. Un outil central pour orienter les débats, mais par nature incertain

Les scénarios énergétiques constituent un élément central du débat sur la conception du système énergétique. Ainsi, le débat national sur la transition énergétique qui a précédé l’examen de la loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte, a donné lieu à la publication de multiples scénarios, par des agences publiques, des organisations non gouvernementales ou des institutions scientifiques.

Un scénario énergétique décrit une évolution possible du système énergétique et son état futur. L’étendue du système considéré et l’approche choisie dépendent des questions à examiner. Une étude peut, par exemple, s’intéresser au système énergétique d’une ville, d’un pays, d’un continent ou du monde entier. Certains scénarios traitent du système électrique, d’autres de la mobilité, sous l’angle du financement ou sous celui de la faisabilité technique.

Ces études constituent un défi scientifique, compte tenu de la complexité des facteurs techniques, économiques, sociaux et environnementaux en interaction. Afin d’analyser ces interactions, le système énergétique est décrit au travers de modèles mathématiques complexes, mais qui les simplifient nécessairement, avec des risques d’erreurs. S’ajoute au défi à relever le fait que les développements futurs du système énergétique dépendent de facteurs difficiles à cerner. En conséquence, les scénarios énergétiques sont par nature entachés d’une forme d’incertitude.

3. Les conditions de validité des scénarios énergétiques

Pour que des scénarios énergétiques contribuent utilement aux décisions politiques et éclairent vraiment le débat public, en fournissant des indications pertinentes sur les perspectives d’évolution du système énergétique, ils doivent répondre à des conditions de validité scientifique, de transparence et de neutralité, d’ailleurs intrinsèques à toute forme de conseil scientifique [10].

En premier lieu, pour que des scénarios soient considérés comme scientifiquement valables, la communauté scientifique doit s’accorder sur l’adéquation, au regard des objectifs poursuivis, des méthodes, des modèles mathématiques et des données qui ont permis de les générer.

En deuxième lieu, pour satisfaire à l’exigence de transparence, une étude doit fournir toutes les informations nécessaires pour permettre aux différentes catégories de personnes intéressées de comprendre ses résultats, et à d’autres scientifiques de les vérifier.

En troisième lieu, les études de scénarios doivent offrir des garanties de neutralité, ce qui implique avant tout que les commanditaires n’influencent pas les résultats et les conclusions. Cette ingérence pourrait, par exemple, prendre la forme de restrictions sur les méthodes à utiliser, ou d’un souhait d’écarter certains résultats. Les rapporteurs peuvent attester que tel n’a pas été le cas.

4. Les principes des scénarios technologiques retenus dans l’étude commandée au groupement CEA-IFPEN

Il n’existe pas de démarche unifiée pour réaliser des scénarios. Néanmoins, celle suivie par le CEA et l’IFPEN s’inscrit dans les pratiques établies de la prospective en France, notamment au travers de la mise en œuvre d’outils mathématiques élaborés d’analyse et de modélisation.

Pour la réalisation des scénarios technologiques, le CEA et l’IFPEN ont retenu le modèle MIRET (Model for Integrating Renewables in Energy and Transport ou modèle pour intégrer les énergies renouvelables dans l’énergie et les transports), spécifiquement développé par l’IFPEN pour la France. Ce modèle fait partie de la famille de modèles MARKAL.

MARKAL (concaténation de market et allocation, ou répartition des marchés) est un modèle numérique destiné à représenter l’évolution d’un système énergétique au niveau d’un pays sur une longue période. Différents paramètres, tels que les coûts énergétiques, les coûts des équipements ou installations, leurs performances, etc. peuvent être intégrés dans ce modèle, qui est ensuite à même d’en déduire une combinaison optimale de technologies, pour répondre à la demande à un coût minimal.

Ce choix est dûment justifié dans le rapport du CEA et de l’IFPEN et le fonctionnement du modèle y est expliqué en détail [11].

Les objets modélisés dans le cadre de l’élaboration des scénarios incluent : le système énergétique, les composants technologiques, et cinq grands types de véhicules.

Le système énergétique est constitué d’un mix électrique conforme au scénario AMPÈRE de RTE, des différents carburants liquides, du vecteur hydrogène, avec l’infrastructure de production décarbonée associée, centralisée ou décentralisée, les moyens de transport et le réseau de distribution.

Les composants technologiques regroupent les différents types de batteries lithium-ion destinés aux véhicules électriques à batterie ou hybrides, ainsi que les systèmes de piles à combustible et les réservoirs pour l’hydrogène.

Types de véhicules modélisés (source : CEA – IFPEN)

Enfin, cinq types de véhicules sont inclus dans l’étude :

– ICE (internal combustion engine vehicle), en français véhicule à moteur à combustion interne : véhicule doté d’un moteur à combustion interne, essence ou diesel ;

– HEV (hybrid electric vehicle), en français véhicule hybride électrique : véhicule doté d’un moteur à combustion interne et d’un moteur électrique, ainsi que d’une batterie ;

– PHEV (plug-in hybrid electric vehicle), en français véhicule hybride rechargeable : véhicule hybride électrique dont la batterie peut être rechargée par branchement à une source externe d’électricité ;

– BEV (battery electric vehicle), en français véhicule électrique à batterie : véhicule doté d’un moteur électrique et d’une batterie ;

– FCEV (fuel cell vehicle), en français véhicule à pile à combustible : véhicule électrique doté d’une pile à combustible à hydrogène.

Ces véhicules sont déclinés par segment, ou catégorie : citadine (segment A), moyenne gamme (segment B) et haut de gamme (segment C).

Seuls les véhicules à usage privé sont pris en compte, qu’il s’agisse de véhicules particuliers ou d’entreprise, c’est-à-dire achetés par des sociétés (véhicules de fonction) ou appartenant à des loueurs « longue durée ». Les véhicules commerciaux ne sont pas modélisés.

5. Des scénarios contrastés sur le plan des évolutions technologiques, mais fondés sur des hypothèses communes fortes.

Trois scénarios sont envisagés, intitulés : Médian, Pro-batterie et Pro-hydrogène.

Conformément à la saisine, ces trois scénarios se distinguent principalement par les hypothèses formulées en matière de rythme d’évolution des technologies mises en œuvre, pour les véhicules électriques à batterie, et les véhicules à hydrogène. Ces différences ont évidemment un impact sur l’évolution du prix de ces véhicules.

Par ailleurs, les scénarios diffèrent également en partie sur l’évolution des aides à l’achat (bonus écologique) accordées. Mais, ils sont également fondés sur un certain nombre d’hypothèses communes. Les plus marquantes sont mentionnées infra.

a. Trois jeux d’hypothèses sur les évolutions technologiques

Le détail de l’évolution des caractéristiques et des prix des différents composants technologiques est donné dans les scénarios technologiques, en pages 153 et suivantes. Les principaux points de divergence et de convergence sont résumés ci-après.

i. Scénario Médian

Dans le scénario de référence, dit Médian, l’amélioration des performances et la baisse des prix des batteries lithium-ion, des moteurs électriques, des piles à combustibles à hydrogène, et de la production de ce dernier, sont conséquentes, tout en restant conformes aux attentes des experts du domaine.

Ainsi, à l’horizon 2040, la densité d’énergie des packs de batteries lithium-ion atteindrait 210 Wh/kg (contre 130 Wh/kg en 2018), alors que leur coût baisserait jusqu’au niveau de 120 €/kWh (contre 230 €/kWh en 2018).

Pour l’hydrogène, le prix des piles à combustible se réduirait à 110 €/kW (contre 250 €/kW en 2018), et celui de l’hydrogène décarboné aux environs de 4,5 €/kg, compte tenu de l’évolution du prix de l’électricité et de l’amélioration des caractéristiques des électrolyseurs.

ii. Scénario Pro-batterie

Le scénario Pro-batterie est quant à lui caractérisé par des progrès techniques plus rapides pour les technologies liées au véhicule électrique à batterie, notamment pour les batteries lithium-ion, avec une densité d’énergie qui atteindrait cette fois 300 Wh/kg, et dont le prix descendrait jusqu’à 50 €/kWh (pour un pack de batterie complet).

A contrario, le rythme de développement des technologies hydrogène resterait identique à celui du scénario Médian.

iii. Scénario Pro-hydrogène

À l’inverse, pour le scénario Pro-hydrogène, les hypothèses sur l’évolution des technologies liées aux véhicules à batteries sont similaires à celles du scénario Médian.

En revanche, le prix des piles à combustible descendrait en 2040 à 40 €/kW, et celui de l’hydrogène à 3 €/kg, notamment du fait de progrès plus importants sur les électrolyseurs.

b. Les hypothèses sur les aides à l’achat

Une autre hypothèse qui diffère, pour partie, dans les trois scénarios concerne l’évolution des aides à l’achat (bonus écologique) pour les véhicules à faibles émissions de gaz à effet de serre.

Dans les trois scénarios, pour les véhicules électriques à batterie, le bonus est maintenu à 6 000 € jusqu’en 2030, puis passe à 3 000 €. De même, pour les véhicules hybrides rechargeables, le bonus baisse progressivement de 2 000 € à 0 € en 2040.

Par contre, pour les véhicules à hydrogène, le bonus est identique à celui des véhicules électriques à batterie dans les deux scénarios Médian et Pro-batterie, alors que, dans le scénario Pro-hydrogène, il est fixé à 10 000 € jusqu’en 2040.

c. Les hypothèses communes aux trois scénarios

Par ailleurs, plusieurs hypothèses communes fortes sous-tendent les trois scénarios.

En premier lieu, les scénarios prévoient une forte augmentation de la taxe carbone : 100 € la tonne en 2030 et 141 € la tonne en 2040, sur la période considérée. Les prix à la pompe des carburants pétroliers, essence et gazole, atteindraient pratiquement 2,5 € par litre en 2040. Cette augmentation progressive résulterait à la fois d’un accroissement de la composante carbone de la taxe intérieure de consommation sur les produits énergétiques (TICPE) et d’un doublement du prix du baril de pétrole sur la période.

Hypothèses d’évolution des prix des carburants, essence et gazole, à l’horizon 2040 (source : CEA-IFPEN)

En deuxième lieu, des hypothèses communes aux trois scénarios ont été formulées sur le mode de calcul du coût des véhicules, de leur maintenance, de leur exploitation, de leur consommation et de leur usage ([12]). Ces hypothèses conduisent à des coûts identiques pour les véhicules à essence, hybrides, et hybrides rechargeables.

À l’inverse, l’évolution de certains des composants n’étant pas identique dans les trois scénarios pour les véhicules électriques à batterie et les véhicules à hydrogène, le résultat obtenu varie d’un scénario à l’autre, même si les bases de calcul sont communes. Dans les trois scénarios, les coûts des véhicules thermiques augmentent de façon continue, en raison des contraintes réglementaires.

En troisième lieu, les trois scénarios se basent sur un mix électrique conforme au scénario AMPÈRE de RTE, comportant 49 % d’énergies renouvelables et 46 % d’énergie nucléaire à l’horizon 2035 (cf. ci-dessous), avec une extrapolation d’évolution à 2040.

Si la Programmation pluriannuelle de l’énergie pour 2019-2023 et 2024-2028 ne se conforme pas exactement au scénario AMPÈRE de RTE, elle s’en approche fortement, avec par exemple la fermeture de 14 réacteurs d’ici 2035, contre 16 dans ce dernier. Les hypothèses formulées pour les scénarios d’évolution du parc de véhicules particuliers, en termes de prix de l’électricité et d’émission de CO2, demeurent de ce fait pertinentes.

d. D’autres évolutions technologiques possibles, non prises en compte

Plusieurs évolutions technologiques possibles à moyen terme ne sont pas prises en compte dans ces scénarios : la possibilité d’un chargement des véhicules électriques en mouvement par la route, les carburants de synthèse, le gaz naturel pour véhicules, les batteries de quatrième génération : batteries lithium-ion tout solide, ou utilisant des couples électrochimiques autres que lithium-ion, les motorisations intégrant un prolongateur d’autonomie [13], ou les hybrides rechargeables à pile à combustible (PHFCEV)[14], tels que le Mercedes GLC F-Cell.

Types de véhicules non modélisés (source : CEA – IFPEN)

6. Des évolutions similaires du parc de véhicules thermiques

Comme le montrent les graphiques ci-après, les évolutions du parc des véhicules thermiques sont similaires dans les trois scénarios, avec une disparition totale des modèles non hybridés, et un volant résiduel de véhicules hybrides thermiques-électriques non rechargeables à peu près équivalent, supérieur à 5 millions de véhicules.

Pour les trois, la disparition progressive des motorisations purement thermiques se fera en faveur des hybrides thermiques-électriques non rechargeables dans un premier temps (jusqu’à 2025-2030), puis des véhicules partiellement ou intégralement électrifiés (à batterie et/ou à hydrogène selon le scénario).

De plus, dans tous les scénarios, les véhicules hybrides et hybrides rechargeables constituent encore une part significative du parc en 2040.

Le scénario Pro-batterie, qui correspond à des progrès technologiques plus rapides pour les batteries, conduit à des résultats similaires au scénario de référence Médian. Les ventes de véhicules électrifiés sont simplement anticipées de quelques années.

Le scénario Pro-hydrogène montre que cette technologie pourrait jouer un rôle important, si deux conditions sont réunies : des progrès techniques permettant une baisse rapide des prix, et un fort soutien public.

Évolution du parc de véhicules particuliers en milliers d’unités (source : CEA – IFPEN)[15]

7. Des émissions de CO2 en forte baisse

Dans les trois scénarios, les émissions de CO2 baissent fortement, après une hausse en début de période.

Évolutions comparées des émissions de CO2 entre le scénario Médian et les scénarios Pro-batterie et Pro-hydrogène

Dans les scénarios Médian et Pro-batterie, les émissions de CO2 sont divisées par 4,7 entre aujourd’hui et 2040.

Pour atteindre les objectifs de décarbonation des transports, notamment la neutralité carbone en 2050, le CEA et l’IFPEN soulignent qu’il resterait nécessaire de substituer aux carburants fossiles des biocarburants de deuxième ou troisième génération.

Ces biocarburants se distinguent de ceux de première génération par leurs intrants. En effet, les biocarburants de première génération sont produits à partir d’intrants alimentaires et fourragers, alors que ceux de deuxième génération sont produits à partir de déchets ou de biomasse ligno-cellulosique, et ceux de troisième génération à partir d’algues.

8. Les coûts associés à la transition

Les coûts associés à cette transition sont très élevés, de l’ordre de plusieurs centaines de milliard d’euros cumulés sur une période de 20 ans.

L’impact le plus important est lié à la disparition progressive de la TICPE qui devrait atteindre 37,7 milliards d’euros en 2019, 45,1 % de cette somme, revenant au budget général de l’État, 32,6 % aux collectivités territoriales, 20,1 % au compte d’affectation spéciale « transition énergétique », notamment pour soutenir les énergies renouvelables électriques et le biométhane, et 3,2 % à l’Agence de financement des infrastructures de transport de France (AFITF).

Les coûts liés à la mise en place de l’infrastructure nécessaire (bornes de recharge et stations hydrogènes) sont évalués, pour le scénario Médian entre 30,7 et 100,6 milliards d’euros, pour le scénario Pro-batterie entre 32,8 et 108 milliards d’euros, et pour le scénario Pro-hydrogène entre 42 et 103,9 milliards d’euros.

9. Un point de divergence sur le rôle du bioGNV

Les auditions menées par les rapporteurs, ainsi que le recueil de documents complémentaires (cf. point suivant) leur ont permis de recouper les informations fournies dans le cadre de l’élaboration des scénarios technologiques de l’étude CEA – IFPEN.

Un seul point de divergence majeur est apparu, sur la question des biocarburants liquides et du bioGNV.

En effet, la production de biogaz connaît en France une croissance rapide, en synergie avec les activités agricoles et le réseau de stations-service GNV, destinées principalement aux véhicules lourds, se développe à un rythme soutenu.

Par ailleurs, les conditions de développement de nouvelles filières de biocarburants de deuxième et troisième générations restent à préciser, dans un contexte où la demande en carburants liquides pour le segment routier pourrait fortement diminuer entre 2018 et 2040, comme le montrent les scénarios technologiques.

De plus, les différences de densité énergétique et de facilité de manipulation entre carburants liquides et gazeux, qui sont a priori en défaveur du bioGNV, peuvent aussi être vues comme avantageuses dans une période de transition vers la mobilité électrique et hydrogène.

Enfin, en termes d’émission de CO2 et de polluants, le bioGNV pourrait présenter un net avantage par rapport aux carburants liquides. La différence de rendement entre les deux filières mériterait aussi d’être prise en compte.

Aussi, les rapporteurs considèrent qu’il conviendrait d’approfondir la comparaison entre le bioGNV et les biocarburants liquides dans un usage complémentaire à l’électricité pour la décarbonation du parc de véhicules particuliers et utilitaires légers.

10. Les études et scénarios complémentaires

En parallèle de la réalisation des trois scénarios technologiques, une revue de la littérature a été menée pour identifier les études récentes consacrées à la décarbonation des transports en France ou à des problématiques complémentaires, par exemple le développement du gaz « vert ». De plus, plusieurs études internationales ont été examinées, afin de disposer de points de comparaison avec les études nationales.

Les différentes études prises en compte ont été publiées entre février 2017 et octobre 2018. Elles ont été réalisées par des institutions publiques, des agences internationales, des organismes de recherche et des organisations gouvernementales. Elles ont été choisies sur les critères de temporalité, par rapport à l’horizon 2040, ainsi que de crédibilité scientifique, compte tenu des modèles mis en œuvre et des hypothèses retenues, au regard des informations collectées lors des auditions.

Les huit études suivantes ont été analysées et prises en compte.

Nom organisme(s) et intitulé de l’étude	Thématique de l’étude	Date de parution	Périmètre
Carbon Tracker Initiative : Electric vehicles : The catalyst to further decarbonisation	Bilan socio-économique/Coûts véhicules électriques/Demande énergétique	févr-17	Monde
Commissariat général au développement durable (CGDD) : Analyse coûts/bénéfices des véhicules électriques	Analyse du coût total de possession (TCO)/ Bilan socio-économique/Potentiel V2G	juil-17	France
Mix de gaz 100 % renouvelable en 2050 ? ADEME	100 % EnR/75% EnR/100 % EnR + biomasse limitée/100% EnR + pyrogazéification intensive	janv-18	France
UFC-Que Choisir : Coût de détention des véhicules	Analyse du coût total de possession (TCO)	oct-18	France
IEA	Bilan socio-économique/Accords de Paris/ 2 degrés/- 2 degrés	oct-18	Monde
IFPEN Scenarios for the electrification of transports in Europe (SCelecTRA)	Développement de la mobilité électrique horizon 2030	juin-15	Europe
ADEME-IFPEN : Étude économique, énergétique et environnementale pour les technologies du transport routier français (E4T)	Analyse TCO/Bilan environnemental	avr-18	France
Commission de régulation de l’énergie (CRE) : Les réseaux électriques au service des véhicules électriques	Analyse de l’intégration des véhicules électriques aux réseaux	oct-18	France

11. Les principaux enseignements des scénarios

Le CEA et l’IFPEN présentent sept enseignements principaux issus des scénarios technologiques :

- « À l’horizon 2040, avec les hypothèses d’amélioration des coûts et performances des motorisations, tous les véhicules à faible empreinte carbone étudiés seraient sensiblement dans la même zone de compétitivité (TCO comparables).

- Les politiques publiques auront un rôle majeur et des conséquences directes sur le parc de véhicules, mais aussi sur les budgets de l’État, des collectivités et des ménages.

- Les simulations effectuées modélisent le développement des ventes de véhicules à faible empreinte carbone via leur compétitivité pour les acheteurs, en fonction des politiques publiques. Avec les hypothèses considérées, les objectifs poursuivis sont atteints pour les trois scénarios. L’électrification du parc commence tôt avec les petits véhicules tout électriques pour les usages urbains et hybrides pour les gros véhicules à usage péri-urbains. Le recours à l’hydrogène s’avère également possible, dès lors que les conditions sont réunies, et permet de garantir des performances comparables à celles des véhicules thermiques.

- Les performances de décarbonation des parcs simulés dans le rapport aboutissent à une diminution d’un facteur 5 des émissions directes de gaz à effet de serre en 2040. Ceci pourrait être encore amélioré grâce au recours aux biocarburants de seconde génération.

- Le coût de la transition de la mobilité via les véhicules particuliers, tel qu’approché dans cette étude serait de l’ordre de quelques dizaines de milliards d’euros par an. Une bonne part de ce coût proviendrait des effets fiscaux, avec une quasi-disparition de la TICPE (sauf nouveau mécanisme), puis des subventions et enfin de la mise en place de l’infrastructure publique. Cet ordre de grandeur est en correspondance avec d’autres études. Une question politique forte sera de savoir comment les principaux agents (État, collectivités, entreprises, ménages) se répartiront l’effort. Au total, le coût de la décarbonation du parc automobile français tel qu’envisagé dans cette étude serait (avec toutes les précautions d’usage) de l’ordre de 500 milliards d’euros sur 20 ans. Ce montant s’avère en ordre de grandeur voisin de l’amélioration de la balance commerciale du pays, même si ces agrégats ne sont pas directement comparables.

- L’atteinte des objectifs de décarbonation du parc de véhicules particuliers à l’horizon 2040 nécessite une augmentation majeure des performances technologiques. La France dispose de nombreux atouts en matière de recherche, développement en innovation sur l’ensemble des segments concernés. Elle est de plus structurée pour accompagner la compétitivité des acteurs industriels sur toute la chaîne de valeur de la mobilité décarbonée. Pour être dans la course suffisamment tôt, c’est-à-dire dès maintenant, il faut augmenter l’effort de recherche et développement, tant sur les technologies elles-mêmes, sur leur intégration et leur digitalisation, que sur leur expérimentation.

- L’enjeu industriel de la transformation du parc des véhicules est de grande ampleur pour l’industrie automobile qui compte près de 400 000 emplois, auxquels il faut ajouter les groupes pétroliers dont la reconversion, déjà amorcée, pourrait s’accélérer, et pour les producteurs et distributeurs d’électricité. Les opportunités de créer de nouvelles filières industrielles sont nombreuses qui devront être encouragées et accompagnées sur la durée. »

12. Recommandations issues des scénarios CEA – IFPEN

Dans la perspective notamment de l’examen prochain du projet de loi d’orientation des mobilités, le CEA et l’IFPEN formulent les seize recommandations suivantes :

« Mettre en œuvre des politiques d’accompagnement fortes (subventions, obligations d’émissions des constructeurs) pour favoriser le développement au niveau de l’achat des véhicules « bas-carbone » par les ménages ou les entreprises. Ceci demandera un effort important (de l’ordre d’une dizaine de milliards d’euros/an) d’ici quelques années pour aider les marchés à atteindre des tailles significatives, en fournissant une base pour les constructeurs français et européens qui sont bien placés (électricité, via les batteries) ou en capacité de se positionner (H2).
Piloter le rôle des subventions, de la taxation des carburants et d’autres modalités d’accompagnement de façon à ne pas pénaliser les ménages les plus précaires (ce que l’étude ne permet pas de modéliser), et plus généralement l’ensemble des ménages.
Décider à court terme les principes d’une politique fiscale anticipant la baisse des recettes de TIPCE (CCE comprise), laquelle tendrait vers zéro en fin de période.
Refonder le pacte automobile entre tous les acteurs de la filière (industrielle et de services) autour des grands enjeux de ce contrat, en partageant davantage les prévisions d’évolution des besoins du marché, afin de permettre à chacun de mieux anticiper les tendances.
Adapter/développer/consolider les filières énergétiques en amont : électricité (maintien des très bonnes performances actuelles en CO2, adaptation des modèles tarifaires, évolutions de la réglementation nécessaires), batteries (réfléchir à la possibilité d’organiser une filière complète avec Gigafactory en France ou Europe, en y intégrant la seconde vie potentielle et le recyclage), piles à combustible notamment.
Faciliter la production d’hydrogène à faible empreinte carbone (subventions, détaxes, adossement de l’hydrogène « transport » à l’hydrogène « industriel »). Plus spécifiquement, pour l’hydrogène, connecter un plan de mobilité (à moyen et long terme) avec le plan hydrogène actuel, de plus court terme et axé d’abord sur l’usage de l’H2 par les industriels.
Prévoir une place significative aux biocarburants dans les objectifs de décarbonation, tant il paraît difficile d’éliminer totalement les ventes de véhicules hybrides d’ici 2040, notamment en termes d’approvisionnement pour être en capacité de mobiliser la ressource forestière.

Accélérer fortement les dispositions favorables à l’émergence quantitative des biocarburants de générations 2 et 3 (démonstrateurs, accompagnement de la construction de bioraffineries).
Mettre en place les réseaux de distribution adaptés : stations de recharge électrique, stations hydrogène. Les objectifs fixés dans la LTECV pour les stations de recharge électrique apparaissent (largement) dimensionnés.
Accompagner de façon décisive la R&D sur les composants clés de ces filières, pour lesquels la France dispose d’une réelle avance : batteries, piles à combustible, biocarburants, systèmes embarqués, systèmes annexes (recharge intelligente, mobilité solaire, recyclage via des tris séparatifs des matières…). Réduire l’empreinte écologique des matériels (notamment les batteries). Travailler à limiter le recours aux matériaux rares et développer des technologies avancées de recyclage.
Ne pas négliger la R&D sur les moteurs à combustion interne. D’une part, il est crucial d’augmenter encore leurs performances, car ces moteurs vont constituer encore pendant une vingtaine d’années l’essentiel du parc. Toute amélioration pendant cette période aura des effets très significatifs sur le sentier de décarbonation. D’autre part, parce que la filière automobile française et européenne exporte aussi sur d’autres marchés moins contraints.
Annoncer et mettre en œuvre une politique de prix du CO2 (CCE), volontariste, inscrite dans la durée et accompagnée fortement des corrections des effets anti-redistributifs induits par cet outil.
Renforcer l’information des consommateurs sur le coût d’utilisation kilométrique d’un véhicule afin que ceux-ci puissent correctement estimer et comparer le coût global de la voiture avant l’achat.
Mettre en place une politique de suivi avec des indicateurs sur les évolutions des technologies et leurs localisations géographiques (localisation des industriels et des emplois des filières de la mobilité), le développement des infrastructures, les prix des biens et services et sur le parc automobile et son usage. En fonction, piloter la stratégie de mobilité.
Coordonner les actions françaises d’accompagnement de l’évolution de la mobilité (industrie, recherche) avec les autres pays européens (via des outils comme les IPCEI - Important Projects of Common European Interest). »

III. CrÉer les conditions du changement

En parallèle de la réalisation de scénarios par le consortium constitué du CEA et de l’IFPEN, les rapporteurs ont procédé à de nombreuses auditions, dont l’audition publique du 29 novembre 2018 consacrée aux infrastructures de recharge des véhicules électriques, ainsi qu’à deux déplacements.

Cette démarche leur a permis d’approfondir certaines des conditions nécessaires au développement des différents types de véhicules décarbonés, afin d’identifier des recommandations opérationnelles complémentaires, susceptibles de compléter le projet de loi d’orientation des mobilités.

Le présent chapitre présente les différents aspects pour lesquels les rapporteurs ont considéré qu’une information plus détaillée sur les enjeux s’avérait nécessaire, tels que la neutralité technologique, le maintien ou le développement d’une activité industrielle dans des domaines comme celui des moteurs thermiques, les batteries, ou leur recyclage, les modalités de déploiement des infrastructures nécessaires aux nouveaux types de véhicules, etc.

1. Redonner confiance et visibilité aux acteurs

a. Une incertitude porteuse de risques

Plusieurs des interlocuteurs rencontrés au cours de cette étude ont évoqué, en public ou en privé, le désarroi provoqué, chez les industriels du secteur comme chez les consommateurs, par la brutalité du revirement survenu en 2015, à la suite de l’affaire Volkswagen, dite du dieselgate, à l’encontre d’une motorisation jusque-là largement favorisée par les pouvoirs publics nationaux et européens.

Les consommateurs européens subissent le contrecoup de ce scandale industriel et sanitaire, qui concerne quelque onze millions de véhicules du groupe Volkswagen, provoqué par l’utilisation, sur une période de plusieurs années, de techniques visant à réduire frauduleusement les émissions polluantes des véhicules lors des tests d’homologation.

Ainsi, M. Xavier Horent, délégué général du Conseil national des professions de l’automobile (CNPA), constate : « Aujourd’hui, le consommateur est complètement perdu : que doit-il acheter, avec quelle motorisation, à quel horizon de temps, à quel coût, etc. ? » Il en va de même pour les industriels nationaux, qui s’interrogent sur les marges de manœuvre qui leur seront laissées par les nouvelles réglementations (une récente décision de la Cour de Justice de l’Union européenne remet d’ailleurs en cause leurs modalités d’application [16]).

Si elles devaient se prolonger, ces incertitudes pourraient avoir, à long terme, un impact aussi bien sur le dynamisme du marché automobile français, certains clients préférant attendre d’avoir plus de visibilité sur les évolutions à venir pour prendre une décision d’achat, que sur les investissements des industriels, qui peuvent difficilement en engager de nouveaux en France et en Europe si des inconnues sérieuses quant à leur adéquation perdurent.

b. Privilégier les objectifs ou les moyens ?

Le débat sur le projet de loi d’orientation des mobilités constitue une occasion de redonner aux parties prenantes une visibilité de moyen terme sur l’avenir de la mobilité automobile en France.

Sur ce plan, il convient de décider si les pouvoirs publics doivent fixer des objectifs, en les accompagnant si nécessaire d’incitations, mais en laissant aux consommateurs et aux industriels la responsabilité finale de retenir les solutions techniques qui leur apparaissent les plus appropriées, ou s’ils doivent au contraire orienter fortement les choix vers telle ou telle solution technologique, voire en interdire certaines.

Les enseignements de l’affaire Volkswagen incitent à faire preuve de prudence en matière de choix technologiques. Même s’il est toujours facile de réécrire l’histoire a posteriori, il est probable qu’une plus grande neutralité sur ce plan dans le passé aurait permis l’émergence d’une offre française et européenne plus étoffée en matière de véhicules hybrides, de nouveaux développements sur les moteurs à essence, ou des avancées sur les véhicules électriques, ou même hydrogènes.

En outre, privilégier une option technologique peut avoir des conséquences inattendues, voire conduire à contrarier les objectifs visés. Ainsi, la remise en cause subite du diesel pourrait ralentir le remplacement des véhicules les plus polluants du parc français, comme l’a expliqué M. Rémi Cornubert, associé au cabinet Advancy : « L’une des conséquences de la crise du diesel est que les propriétaires des véhicules les plus anciens ne peuvent plus les renouveler. Leur valeur résiduelle est passée de quelques milliers d’euros à zéro après le dieselgate et les annonces de bannissement dans certaines villes ».

Enfin, les inconnues sur l’évolution des différentes technologies disponibles : véhicules électriques à batterie, véhicules hybride rechargeables ou non, véhicules électriques à hydrogène ou à prolongateur hydrogène, biocarburants, e-carburants, bioGNV, etc., à la fois en termes de performances, de prix, ou de parts de marché, sont telles que les risques de se tromper à nouveau apparaissent relativement élevés.

c. Réaffirmer le principe de neutralité technologique

Quelques années après le dieselgate, l’intérêt du principe de neutralité technologique, qui faisait à l’époque consensus, semble avoir été quelque peu perdu de vue. Les rapporteurs estiment qu’il convient de l’affirmer à nouveau, afin d’optimiser l’impact des innovations sur la société et l’environnement. Il revient aux pouvoirs publics d’imposer des objectifs, tels que la réduction des émissions de CO2, et de laisser les acteurs libres d’innover et de choisir les meilleurs moyens pour les atteindre. Les entreprises seront ainsi en mesure de proposer des solutions plus efficaces et moins coûteuses, et les consommateurs de choisir celles correspondant le mieux à leurs besoins.

2. Préparer les transformations industrielles

Indépendamment des évolutions à venir, les grands industriels européens de l’automobile ont d’ores et déjà engagé des investissements pour s’adapter aux conséquences du dieselgate sur la réglementation européenne et à l’évolution du marché automobile mondial, ainsi que l’ont confirmé les représentants des deux constructeurs français lors de leur audition.

Mais au-delà des grands constructeurs, la filière automobile française comprend, en amont, plus de 4 000 entreprises industrielles employant quelque 440 000 salariés, et, en aval, près de 130 000 entreprises de services employant environ 480 000 salariés. Le secteur automobile représente 16 % du chiffre d’affaires de l’industrie manufacturière française. Les enjeux des changements en cours sont donc considérables.

Pour préparer cette transformation, les représentants de l’industrie automobile et l’État ont signé en mai 2018 le Contrat stratégique de la filière automobile qui trace une feuille de route pour la filière automobile et comporte des engagements en termes d’objectifs et de conditions à créer pour les atteindre.

Plusieurs pistes pourraient faciliter cette transformation et en limiter les inconvénients éventuels.

a. Un marché mondial de l’automobile en transition

Longtemps considéré comme scindé suivant plusieurs grandes régions distinctes, le marché automobile est progressivement devenu mondial. Aussi, toute décision sur l’avenir de la filière automobile doit-elle nécessairement prendre en compte son évolution globale.

La Chine, premier marché automobile mondial depuis 2009, avec 29 millions de véhicules légers [17] (voitures particulières et utilitaires légers) vendus en 2017, constitue, comme mentionné précédemment, l’un des principaux facteurs de développement de la mobilité électrique. Mais le ralentissement de la croissance chinoise a conduit en 2018 à un repli de 1,8 % des ventes de véhicules légers. L’accélération de ce repli en fin d’année et en début d’année 2019 (-20 % en janvier) ne permet pas d’avoir de certitude sur l’échéance d’une reprise à venir, même si le marché des véhicules électriques continue certainement à progresser fortement en 2019.

L’Europe (29,8 millions de véhicules légers vendus en 2017, dont 18,2 millions dans les vingt-huit pays de l’Union européenne, et les quatre de l’Association européenne de libre-échange) et l’Amérique du nord (19,7 millions de véhicules légers vendus en 2017) constituent deux autres marchés majeurs mais matures, aux perspectives de développement limitées. Le premier s’est stabilisé en 2018, malgré le choc induit par l’entrée en vigueur des nouvelles normes européennes de mesure des émissions en septembre 2018. Le second a connu une légère croissance.

Une différence notable entre l’Europe et l’Amérique du nord concerne la mobilité électrique. Si les nouvelles normes européennes impriment un rythme de développement soutenu de cette dernière dans les prochaines années, malgré la réussite de la société Tesla, les États-Unis ne semblent pas décidés à imiter les Européens, puisque le gouvernement fédéral a annoncé, en décembre 2018, que l’achat de voitures électriques ne serait plus aidé à compter de 2020 ou 2021.

Il est assez logique que les Américains, devenus premier producteur mondial de pétrole, ne souhaitent pas voir disparaître les motorisations thermiques. Leurs constructeurs font d’ailleurs preuve d’une certaine prudence sur l’offre en matière de véhicules électriques, malgré les premiers produits proposés et les annonces. General Motors, Ford et Chrysler-Fiat continuent d’ailleurs à développer de nouveaux moteurs thermiques, respectivement un bi-turbo à 8 cylindres en V, un 3 cylindres essence, et un turbo 6 cylindres.

En définitive, avec la Chine, les marchés présentant des potentiels de croissance se situent en Inde, en Asie du Sud-Est, et en Afrique (1,2 million de véhicules légers vendus en 2017, dont 560 000 en Afrique du Sud). En 2018, le Brésil (2,2 millions de véhicules légers), la Russie (1,6 million de véhicules légers) et l’Inde (4 millions de véhicules légers) ont connu une forte croissance (respectivement de 14 %, 13 % et 8,5 %).

Dans l’ensemble de ces pays, le développement de la mobilité électrique sera nécessairement très progressif, pour des raisons variées, même si certains types de véhicules légers peuvent être électrifiés plus rapidement. L’infrastructure de recharge, la nécessité de renforcer les réseaux électriques, les conditions climatiques, les distances à parcourir, ou encore le coût à l’achat, constituent autant de freins potentiels, suivant la situation de chacun de ces pays.

Le moteur thermique pourrait donc encore représenter une part majeure de ces marchés à fort potentiel de développement pendant une période assez longue, du moins tant qu’un certain nombre d’obstacles à la mobilité électrique dans ces pays n’auront pas été levés.

Par conséquent, du point de vue de la mobilité électrique, le marché mondial apparaît actuellement divisé en deux grands ensembles, d’une part la Chine et l’Europe, fortement engagées pour assurer son développement rapide, et, d’autre part, les autres marchés, dans lesquels le moteur thermique devrait conserver une place significative pour une période plus longue.

b. Le moteur à combustion interne : un avantage compétitif européen à préserver

L’avance considérable de l’industrie automobile européenne dans le domaine des moteurs à combustion, issue de plus d’un siècle de recherche et développement, lui a jusqu’à présent permis de résister à la montée en puissance des constructeurs chinois qui ne sont pas parvenus à atteindre le même niveau de maîtrise de cette technologie.

La disparition de cet avantage compétitif constituerait l’une des principales conséquences d’un abandon complet du moteur à combustion au profit du moteur électrique. Compte tenu de la simplicité de ce dernier, et du niveau de performance élevé atteint par les produits actuellement disponibles, par exemple en termes de rendement, il semble en effet difficile d’espérer reconstituer un tel différentiel concurrentiel.

Une autre conséquence directe d’un abandon rapide du moteur à combustion au profit du moteur électrique concerne les emplois du secteur automobile. Comme l’a rappelé M. Gilles Le Borgne : « En comparant un moteur électrique et un moteur à combustion interne de dernière génération de trois cylindres, avec quatre soupapes par cylindre, l’ensemble des systèmes d’échappement, une boîte de six vitesses, etc. Il n’est nullement nécessaire d’être spécialiste pour constater que dans un cas la valeur ajoutée est beaucoup plus importante que dans l’autre. »

Qui plus est, la disparition pure et simple des moteurs à combustion des véhicules des marchés français et européen, alors que ceux-ci continueront nécessairement à être commercialisés dans d’autres pays, impliquerait à relativement court terme, pour des raisons de rationalisation industrielle, le transfert des emplois correspondant vers les pays où ce type de motorisation sera toujours demandé.

De fait, les limites actuelles des véhicules à batterie, notamment en termes d’autonomie, vont laisser un espace au développement de motorisations hybrides, faisant appel à la fois à la motorisation électrique et thermique.

En outre, le moteur thermique restera incontournable pour certaines applications, par exemple dans le domaine des véhicules militaires, pour lesquels la densité énergétique des carburants liquides continuera à représenter un atout indispensable dans des situations de combat.

Continuer à laisser se développer, au côté des véhicules électriques à batterie, plusieurs autres options technologiques de décarbonation des transports, par exemple les véhicules hybrides rechargeables à moteur à combustion, permettrait une transition plus progressive, limitant les impacts sur le tissu industriel et les emplois.

c. La perspective d’un « airbus des batteries »

i. Un marché des batteries lithium-ion en forte croissance

L’augmentation rapide de la demande de véhicules électriques à l’échelle internationale est largement imputable à la réduction du coût des batteries lithium-ion, qui représentent encore aujourd’hui de 35 % à 50 % de leur prix. Cette réduction résulte d’améliorations technologiques et d’économies d’échelle réalisées en raison de la demande accrue de batteries pour le stockage stationnaire, ainsi que pour les véhicules électriques eux-mêmes.

Le prix des batteries lithium-ion a ainsi chuté de 1 000 dollars par kilowattheure en 2010, à 209 dollars par kilowattheure en 2017, et devrait tomber à moins de 100 dollars par kilowattheure au milieu des années 2020.

Évolution du prix des batteries lithium-ion (source : BNEF)

Le marché des batteries lithium-ion représentait 17,4 milliards de dollars en 2017 et devrait atteindre environ 95 milliards de dollars d’ici 2025. En Europe, le marché des batteries s’élevait à environ 6 milliards d’euros en 2017 et pourrait atteindre 60 milliards d’euros en 2025 [18].

ii. Une domination des acteurs asiatiques, y compris en Europe

Le Japon, la Corée du Sud et la Chine, qui dominent actuellement ce marché, représentaient respectivement 48 %, 27 % et 25 % de l’offre mondiale en 2016 (la Chine étant également en tête de la production de véhicules électriques, avec 43 % de l’offre mondiale).

Ces constructeurs asiatiques ont d’ores et déjà annoncé leur intention de produire des batteries en Europe, ou d’augmenter leurs capacités de production existantes.

Ainsi, la nouvelle usine du coréen Samsung SDI située près de Budapest a commencé à produire des batteries, avec un volume annuel permettant d’équiper 50 000 véhicules. Samsung SDI dispose déjà d’une autre usine en Autriche fournissant Volkswagen et BMW.

Par ailleurs, la société coréenne LG Chem a indiqué viser une production annuelle d’environ 4 GWh dans sa nouvelle usine située près de la ville de Wroclaw en Pologne, pour fournir plusieurs constructeurs allemands : Audi, Porsche, Volkswagen et Daimler.

De même, le coréen SK Innovation prévoit de produire à partir de 2020 7,5 GWh de batteries par an dans une première usine en cours de construction en Hongrie, et a confirmé récemment la construction d’une deuxième.

Quant au plus grand fabricant mondial de batteries, le chinois Contemporary Amperex Technology Co (CATL), il a annoncé en 2018 la construction d’une usine de batteries destinées à la firme BMW en Allemagne, avec une cible de production de 14 gigawattheures (GWh) en 2022.

Projets de construction et d’expansion de gigafactory (source : Galaxy Ressouces)

La plupart de ces projets concernent l’assemblage des packs de batteries, plus rarement la production des cellules qui en constituent le composant de base.

iii. Une volonté européenne de préserver l’indépendance de l’industrie

La domination des entreprises asiatiques sur le marché des batteries lithium-ion présente deux inconvénients majeurs pour l’industrie automobile européenne. D’une part, les constructeurs automobiles européens voient une part importante de la valeur ajoutée, de 35 % à 50 % par véhicule, leur échapper. D’autre part, une situation de dépendance est ainsi créée vis-à-vis de pays qui disposent de leur propre industrie automobile, ce qui place les constructeurs européens dans une situation périlleuse.

Les risques résultant de cette dépendance sont tout à fait réels, comme l’illustre un épisode survenu fin 2018 en Allemagne, LG Chem, principal fournisseur de batteries de Volkswagen, ayant vivement réagi à l’annonce par celui-ci d’une alliance avec son concurrent SK Innovation pour construire trois usines de batteries communes à proximité des centres de production de véhicules électrique de la marque. Les négociations se poursuivent depuis.

Il n’est donc pas surprenant que la Commission européenne, l’Allemagne et la France s’interrogent sur la possibilité de constituer un consortium industriel européen pour acquérir la maîtrise de la filière des batteries, en quelque sorte un « Airbus des batteries ».

Mi-décembre 2018, la France et l’Allemagne ont signé à cette fin un accord stratégique, en lien avec la Commission européenne. Les deux pays ont par ailleurs annoncé un financement pour la création d’une filière des batteries, respectivement à hauteur de 1 milliard et 700 millions d’euros. Début janvier 2019, le ministère de l’Économie et des finances a lancé un appel à manifestation d’intérêt pour « identifier les entreprises qui pourraient participer, sur le territoire français, à ce premier projet d’envergure concernant la conception et la production en Europe de cellules et de modules de batteries innovantes et respectueuses de l’environnement ».

Plusieurs des interlocuteurs rencontrés au cours de l’étude ont confirmé les atouts dont dispose la France pour prendre une position sur ce marché.

Ainsi, M. Paul Parnière, ancien membre du conseil d’administration de l’Institut supérieur de l’automobile et des transports, délégué territorial Sud-Ouest de l’Académie des technologies, a souligné qu’en France « nous avons la chance de disposer d’une chaîne de recherche et développement très structurée sur la question des batteries, avec le Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E), qui regroupe les plus grands laboratoires français et la plupart des industriels du secteur. De plus, SAFT, qui appartient désormais à TOTAL, est un industriel important du secteur des batteries. En se dotant d’une vision claire à long terme, il est encore possible de remporter la bataille industrielle sur la prochaine génération de batteries, sachant que nous l’avons perdue sur la génération actuelle. »

Compte tenu de l’expérience acquise par les constructeurs asiatiques sur la génération actuelle de batteries lithium-ion, il ne serait en effet envisageable de les affronter qu’à l’occasion d’un nouveau « saut technologique » permettant de rétablir un certain équilibre.

La nature de ce « saut technologique » a été explicitée par M. Patrice Simon, professeur à l’université Toulouse III-Paul Sabatier, directeur-adjoint du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie : « Toutes les technologies de batterie ont été découvertes en Europe, à l’exception de la batterie lithium-ion traditionnelle à électrolyte liquide, brevetée au Japon. Nous avons donc perdu la guerre sur ce segment. Toutefois, tous les industriels et les universitaires s’intéressent aujourd’hui aux batteries solides, dans lesquelles l’électrolyte liquide est remplacé par un électrolyte solide… Le tout solide a deux avantages majeurs. D’une part, il supprime quasiment totalement les problèmes de sécurité qu’engendre l’emploi d’un électrolyte liquide. D’autre part, il permet d’augmenter l’énergie massique des moteurs, donc l’autonomie, car on gagne à la fois en place et en masse. Cette technologie a aussi l’avantage de rendre possibles les montages bipolaires qui permettent une densification de la batterie. »

Ce point de vue a été confirmé, lors de la visite du CEA-LITEN, par sa directrice, Mme Florence Lambert.

Malgré les obstacles, un projet européen d’usine de production de batteries a d’ores et déjà été lancé en Suède par deux anciens cadres de Tesla, qui ont fondé la start-up Northvolt, à laquelle se sont associés ABB, Scania et Siemens. Elle doit lancer les travaux de construction de son usine de démonstration dans les prochains mois. Celle-ci servira à démontrer la viabilité du concept, à homologuer les produits et à industrialiser leur production, en vue d’une future usine de production à grande échelle de batteries lithium-ion à Skellefteå, dont la production annuelle pourrait atteindre 32 GWh. Si ce projet devait se concrétiser, la production de ces batteries bénéficierait de la très faible intensité carbone de l’électricité suédoise (75 g CO2 / kWh).

iv. Une introduction nécessaire de critères environnementaux

Toutefois, un certain nombre de voix discordantes se sont fait entendre, pour alerter sur les risques d’échec d’un tel « Airbus des batteries », compte tenu de l’ampleur de l’avance technologique des fabricants asiatiques et des pratiques de certains d’entre eux.

À cet égard, la comparaison avec l’échec européen dans le domaine des panneaux photovoltaïques s’avère éclairante. En effet, celui-ci ne résulte nullement d’une absence d’investissement dans la fabrication de ces panneaux, puisque plusieurs jeunes entreprises européennes ont connu un développement rapide sur ce marché avant de faire faillite, la dernière étant l’allemand SolarWorld, en 2017. Toutes ces entreprises ont été victimes de la concurrence de l’industrie chinoise, qui est parvenue, en quelques années, à supplanter ses concurrents, en pratiquant des tarifs inférieurs au coût de production constaté en Europe.

Il est probable que les entreprises qui détiennent aujourd’hui plus de 95 % du marché des batteries lithium-ion ne resteront pas sans réaction face à la perspective de l’apparition d’une nouvelle concurrence européenne.

Conscient de ce risque, M. Patrick de Metz, directeur des affaires environnementales et gouvernementales de SAFT a posé trois conditions préalables au lancement d’un tel projet en Europe. Tout d’abord, « un soutien des pouvoirs publics » qui irait, sur le plan financier, au-delà des annonces déjà formulées. Ensuite, « la possibilité de signer des accords avec des constructeurs automobiles, soit sous forme de contrats de fourniture fermes, passés très en amont pour pouvoir lancer des investissements deux ou trois ans avant livraison des premiers produits, soit des accords capitalistiques, soit sous forme de groupement d’intérêt économique (GIE) ». Enfin, une dernière condition concerne la définition de critères environnementaux pour les batteries utilisées en Europe, notamment en termes d’empreinte CO2, de recyclage avancé, et d’approvisionnement responsable en matières premières.

Ce dernier critère apparaît d’autant plus pertinent qu’il est cohérent avec les objectifs environnementaux français et européens.

Indépendamment de la suite qui sera donnée à « l’Airbus des batteries », les rapporteurs jugent souhaitable de proposer la définition, au niveau européen, de critères environnementaux pour la production des batteries, notamment pour les véhicules électriques.

d. Le recyclage et la seconde vie des batteries

Le recyclage des batteries lithium-ion des véhicules électriques pourrait apporter une réponse, au moins partielle, à la question de l’accès aux deux matériaux rares qui constituent les batteries lithium-ion, en l’occurrence le lithium et le cobalt. Mais cette possibilité ne pourra se concrétiser avant 2030, compte tenu de la durée de vie, d’une dizaine d’années, de ces batteries.

Même si les volumes de batteries en fin de vie ne croissent que très progressivement, le sujet du recyclage mérite d’être examiné dès à présent, ne serait-ce que pour en évaluer la faisabilité, déterminer les besoins éventuels en recherche et développement, et réexaminer les critères qui devraient être imposés aux fabricants des batteries, ou aux constructeurs qui les commercialisent dans leurs véhicules.

i. Une réglementation datant de plus de 10 ans

La réglementation européenne applicable au recyclage des batteries de véhicules électriques comprend trois directives datant de plus d’une dizaine d’années, de 2000, 2002 et 2006, toutes transposées dans le droit français.

La directive 2000/53/CE du 18 septembre 2000 relative aux véhicules hors d’usage organise les filières de récupération, recyclage et transformation des épaves automobiles. Elle oblige les constructeurs automobiles à respecter un taux de réutilisation et de valorisation d’au moins 95 % du poids moyen par véhicule, et un taux de réutilisation et de recyclage de 85 %.

Par ailleurs, la directive 2002/96/CE relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE ou WEEE) requiert le démontage et la collecte séparée des batteries usagées d’un appareil électrique ou électronique et définit le responsable du recyclage.

Enfin, la directive 2006/66/CE relative aux piles et accumulateurs ainsi qu’aux déchets de piles et d’accumulateurs impose le recyclage de tous les accumulateurs au plomb à hauteur d’au moins 65 %, au nickel/cadmium à hauteur d’au moins 75 %, ainsi que le recyclage de 50 % des matériaux contenus dans les autres types de piles et accumulateurs. Cette dernière directive ne traite donc pas spécifiquement des batteries lithium-ion, auxquelles s’applique, en conséquence, le taux par défaut de 50 %.

ii. Une seconde vie pour les batteries ?

L’une des solutions envisagées pour retarder le recyclage des batteries lithium-ion des véhicules électriques consiste à leur donner une seconde vie, en les réutilisant dans le cadre d’applications stationnaires moins exigeantes, par exemple le stockage de l’électricité produite en journée par des panneaux photovoltaïques.

Compte tenu de son intérêt économique potentiel, la faisabilité de cette solution fait l’objet de nombreuses études scientifiques. À l’occasion d’une visite au CEA-LITEN, les rapporteurs ont d’ailleurs pu mesurer leur complexité. En effet, l’absence de standardisation des batteries lithium-ion et une utilisation nécessairement diverse dans leur « première vie » rendent délicate la prévision de leur comportement en « deuxième vie ». Malgré tout, les chercheurs du CEA sont parvenus à mieux cerner les conditions pour qu’une batterie de voiture soit effectivement réutilisable.

Néanmoins, un travail considérable de recherche et développement reste à mener dans ce domaine, ainsi que sur la question du vieillissement des batteries lithium-ion, ne serait-ce que pour s’assurer de la viabilité économique de cette solution [19]. En tout état de cause, elle ne pourrait concerner qu’une part réduite des batteries qui seront issues, à terme, des véhicules électriques, les besoins en batteries pour les applications stationnaires étant plus limités [20].

Les rapporteurs considèrent qu’il convient de poursuivre les travaux de recherche sur le vieillissement des batteries et leur utilisation en seconde vie.

iii. Un processus de recyclage complexe mais viable

Le recyclage des batteries lithium-ion présente de multiples difficultés, liées à la complexité intrinsèque de ce type de batterie, aux risques de réaction entre les éléments qui la constituent, et à l’hétérogénéité de la composition de leur cathode (LiCoO2, LiNiO2, LiFeOI4, NCM, etc.)[21]. Il nécessite en général de combiner plusieurs procédés : mécanique, pyrométallurgique et hydrométallurgique, voire biométallurgique.

Malgré ces obstacles, M. Éric Nottez, président de la Société nouvelle d’affinage des métaux (SNAM), a précisé que les procédés et les diagnostics prédictifs que sa société a développés avec le CEA pourraient rendre le recyclage des batteries lithium-ion rentable. D’une part, ils permettent de dépasser un taux de 85 % d’efficacité du recyclage. D’autre part, ils autorisent une réutilisation des matériaux recyclés pour fabriquer des batteries neuves à bas coût.

À ce stade, les obstacles au développement du recyclage des batteries lithium-ion apparaissent d’abord réglementaires.

Par exemple, faute d’un statut de recycleur spécifiquement adapté à cette activité, des réglementations différentes peuvent s’appliquer, suivant la localisation des installations. À ce sujet, M. Éric Nottez note que « nous sommes confrontés à un problème de différence d’interprétation. Un seul droit européen est transposé dans le droit français, par contre les interprétations sont différentes à Lyon, à Rodez, ou à Châteauroux. »

Pour ne pas freiner le développement des activités de recyclage, les rapporteurs recommandent de mieux coordonner les conditions d’application à celles-ci des différentes réglementations existantes, en attendant la création d’un statut adapté de recycleur, fixant des exigences en termes de respect de l’environnement et de performance du recyclage.

e. La question de l’approvisionnement en métaux rares

L’approvisionnement en métaux rares, notamment en lithium et en cobalt, tous deux indispensables aux batteries lithium-ion, constitue un point de vigilance pour le développement de la mobilité électrique (les batteries ne contiennent pas de terres rares, utilisées dans la fabrication des aimants permanents équipant les moteurs électriques synchrones sans balais, mais dont d’autres technologies de moteurs pour véhicules électriques sont exemptes).

En effet, si le développement de cette dernière conduit à remplacer une dépendance aux produits pétroliers par une autre aux métaux critiques, il convient d’en évaluer les conséquences en amont, afin de s’assurer que les ressources disponibles seront suffisantes pour couvrir les besoins à venir, et qu’il sera possible de disposer de plusieurs sources d’approvisionnement sûres permettant de limiter la dépendance ainsi que les risques.

La situation de ces deux métaux étant différente, à la fois sur le plan des ressources géologiques disponibles et sur celui des options techniques alternatives, il convient de les examiner séparément.

i. Lithium, une vigilance indispensable

Comme pour toute autre matière première, il convient de distinguer entre les réserves et les ressources en lithiuM. Les premières désignent le lithium récupérable, aux conditions techniques et économiques du moment, dans des gisements exploités ou en passe de l’être. Les secondes correspondent à une estimation de l’ensemble du lithium contenu dans le sous-sol terrestre.

L’Institut d’études géologiques des États-Unis (en anglais, United States Geological Survey ou USGS) estime les réserves et les ressources mondiales en lithium respectivement à environ 14 et 62 millions de tonnes [22].

L’essentiel des réserves de lithium est réparti dans des pays développés de la sphère occidentale, notamment le Chili (8 millions de tonnes), l’Australie (2,7 millions de tonnes) et l’Argentine (2 millions de tonnes), suivis par la Chine (1 million de tonnes).

En 2018, l’Australie assurait plus de la moitié de la production mondiale (51 000 tonnes), suivie du Chili (16 000 tonnes), de la Chine (8 000 tonnes) et de l’Argentine (6 200 tonnes).

Répartition des réserves (cercles en traits pointillés) et de la production (cercles en trait plein) primaire mondiale avec les principales entreprises présentes sur les sites de production actuels et les projets en cours (source : IFPEN-ADEME USGS)

Une étude de l’ADEME et de l’IFPEN publiée en octobre 2018 [23] met en évidence, à l’horizon 2050, sur la base d’une modélisation prospective de la contribution du secteur du transport dans l’évolution du marché du lithium en fonction des politiques énergétiques et environnementales mondiales, une marge assez faible entre la demande de lithium et les réserves actuelles pour les scénarios les plus ambitieux de développement des véhicules électriques.

Si les réserves apparaissent dans l’absolu suffisantes, comme pour toute matière première critique, l’approvisionnement en lithium devra continuer à faire l’objet d’une vigilance particulière, notamment au regard des politiques des pays producteurs de lithium et de celles des pays consommateurs, en premier lieu la Chine qui a déjà par le passé mis en œuvre des pratiques commerciales restrictives, telles que des quotas voire des embargos, sur des ressources comme les terres rares.

Source : ADEME - IFPEN

ii. Cobalt, la nécessité de la substitution et du recyclage

Le cobalt représente un deuxième métal rare actuellement indispensable à la production des batteries lithium-ion.

L’USGS estime les réserves et les ressources mondiales en cobalt respectivement à environ 6,9 et 25 millions de tonnes. À ces dernières s’ajoutent 120 millions de tonnes contenues dans des nodules de manganèse situés au fond des océans atlantique, indien et pacifique [24].

Près de la moitié de ces réserves en cobalt est localisée en République Démocratique du Congo (3,4 millions de tonnes), pays suivi par l’Australie (1 million de tonnes) et Cuba (0,5 million de tonnes). De même, plus de la moitié de la production mondiale de cobalt en 2018 (140 000 tonnes) provenait de la République Démocratique du Congo (90 000 tonnes), suivie de très loin par la Russie (5 900 tonnes).

L’instabilité politique et économique de la République Démocratique du Congo constitue un risque majeur pour l’approvisionnement en cobalt. De plus, les conditions d’exploitation de ce dernier ont été dénoncées par plusieurs organisations non gouvernementales. Une autre difficulté résulte du fait que le cobalt est majoritairement un coproduit minier du nickel et du cuivre, si bien que son exploitation est directement liée à celle de ces deux métaux. Ainsi, en 2016, malgré une forte demande en cobalt, sa production a baissé de 2,5 %.

Une étude récente du Joint Research Centre (JRC) de la Commission européenne [25] conclut que la croissance rapide de la demande mondiale de cobalt liée au développement des véhicules électriques pourrait se traduire dès 2020 par un déficit de 8 000 tonnes, qui atteindrait 64 000 tonnes en 2030.

Ce défi nécessitera d’accroître les investissements dans l’exploitation minière, notamment en Europe (cf. carte ci-dessous), et de passer des accords avec des pays tels que l’Australie et le Canada, dont la production en cobalt est susceptible de monter en puissance et présente de meilleures garanties sur le plan éthique.

Carte prédictive du potentiel minéral de cobalt en Europe (source : ProMine)[26]

Par ailleurs, il conviendra de poursuivre les efforts de recherche pour réduire la teneur en cobalt des électrodes de batteries lithium-ion. C’est ce qu’a indiqué le professeur Patrice Simon, directeur adjoint du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie : « Concernant le cobalt, qui est très important pour la production des batteries actuelles, nous travaillons sur des électrodes riches en nickel, afin de diminuer leur teneur en cobalt. Tous les industriels tentent aujourd’hui de faire des progrès sur cet axe de recherche. D’ailleurs, la teneur en cobalt des électrodes, de 30 % au début de la décennie, se situe désormais entre 15 % et 20 %. Il semble possible que ce taux descende à 10 % dans les années à venir. »

Enfin, le recyclage mentionné précédemment pourrait progressivement devenir une source complémentaire significative de cobalt.

3. Assurer le déploiement des infrastructures

L’utilisation au quotidien d’un véhicule électrique à batterie ou hybride rechargeable nécessite de pouvoir accéder facilement à un point de chargement. L’angoisse de l’autonomie, ou range anxiety en anglais, qui correspond à la crainte de ne pas trouver de borne pour recharger son véhicule, constitue encore un frein au développement de la mobilité électrique à ne pas négliger.

C’est ce qu’a souligné M. Jean-Philippe Hermine, directeur du plan environnement de Renault : « Pour réussir, un certain nombre de freins doivent être levés sur le déploiement des infrastructures de recharge, sur le droit à la prise, et sur le développement des bornes dans l’espace public ».

Une enquête d’opinion parue en octobre 2018 concernant le regard des Français sur la mobilité électrique le confirme : 62 % des personnes interrogées jugent prioritaire de multiplier les bornes de recharge accessibles au public, 65 % d’assurer leur adaptation à tous types de véhicules, indépendamment de la marque et du modèle, et 50 % de permettre la recharge à domicile.

Il est donc essentiel d’assurer, sur tout le territoire, un accès aisé à un point de charge. La facilité à en implanter un à son domicile, la disponibilité de points de recharge publics à proximité de ce dernier et sur les voies de communication pour les longs parcours, sont des éléments déterminants dans le choix du passage à un véhicule électrique.

De la même façon, bien que les véhicules roulant à l’hydrogène ou aux biogaz soient à un stade de développement moins avancé, il convient de préparer la mise en place progressive d’une infrastructure de distribution de ces énergies.

a. Les infrastructures de recharge pour véhicules électriques

Les infrastructures de recharge pour les véhicules électriques (IRVE) comprennent, d’une part, des équipements à usage privé, installés dans l’habitat ou en entreprise, et, d’autre part, des équipements ouverts au public, dans l’espace public ou dans des espaces privés ouverts au public.

En France, à la fin 2018, le nombre total de points de recharge s’élevait à 239 761, dont 26 100 points accessibles au public (11 %), 86 360 chez les particuliers (36 %), et 127 301 en entreprise (53 %)[27], avec une progression globalement de près de 40 % en un an (cf. graphique ci-dessous).

Évolution du nombre de points de recharge depuis 2015 (source : ENEDIS)

Dans le cadre des scénarios technologiques étudiés par le groupement CEA – IFPEN, le nombre total de points de recharge nécessaires à l’horizon 2040 a été évalué, dans le scénario médian, à quelque 30,2 millions, sur la base de 1,2 point de recharge par véhicule électrique, pour un coût total de 20 à 80 milliards d’euros, en prenant en compte les baisses de coûts unitaires des bornes et de leur raccordement.

i. Les infrastructures de recharge à usage privé

La possibilité de recharger à domicile représente un atout majeur des véhicules électriques. Bien qu’une simple prise électrique puisse suffire, l’accès à celle-ci s’avère beaucoup plus compliqué en habitat collectif qu’en habitat individuel, et, même pour ce dernier, elle n’est pas toujours assurée.

En France, le parc de logements est constitué de 19,1 millions de maisons individuelles, dont 4,4 millions sans parking, et de 14,9 millions de logements collectifs, dont 8 millions sans parking. Deux tiers (64 %) des logements sont donc susceptibles d’être équipés d’une station de recharge, c’est-à-dire d’une borne associée à un emplacement de stationnement.

Comme l’a relevé M. Yannick Perez, professeur associé à CentraleSupélec, ces données sont à examiner avec prudence : « L’INSEE estime qu’un habitat individuel dispose d’une place de parking dès lors que la surface du terrain adjoint est suffisante, ce qui n’implique pas nécessairement que la place soit électrifiable. Il faut donc considérer les statistiques avec attention, car les critères d’observation ne sont pas toujours adaptés aux problématiques récentes. ».

De fait, lorsque cela s’avère possible, l’acquisition d’un véhicule électrique s’accompagne souvent de l’installation d’une borne permettant une recharge dite normale « standard », d’une puissance de 3,7 ou 7,4 kilovoltampères (kVA), en monophasé, ou normale « accélérée », d’une puissance de 11 ou 22 kVA, en triphasé.

L’utilisation d’une borne dédiée permet d’améliorer les performances de la recharge et de la sécuriser, notamment en assurant la mise à la terre du véhicule, en limitant le courant de charge en fonction du type de câble, en protégeant contre les surcharges, les courts-circuits et les défauts d’isolement, voire contre la foudre. Celle-ci peut également permettre un pilotage de la recharge, par exemple pour profiter de la tarification heures pleines et heures creuses.

Dans les bâtiments résidentiels collectifs, la loi du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l’environnement, dite Grenelle II, a créé un « droit à la prise », qui peut être invoqué par un utilisateur de véhicule électrique, propriétaire ou locataire, pour installer une borne de charge individuelle dans le parking de son immeuble.

Cette disposition, entrée en vigueur le 1er novembre 2014 [28], se heurte en pratique à des obstacles, principalement liés au délai de six mois laissé au syndic de l’immeuble pour s’opposer à une demande d’installation, ainsi qu’à la nécessité de réaliser les travaux dans les parties communes.

Lors de l’audition publique du 29 novembre 2018, M. Joseph Beretta, président de l’AVERE-France a insisté sur l’importance de « la question de l’installation d’une prise de recharge dans les immeubles en copropriété, qui demeure encore aujourd’hui un véritable parcours du combattant, avec des délais qui peuvent s’allonger fortement. »

Les conditions d’exercice du « droit à la prise » doivent donc être significativement améliorées, pour permettre aux propriétaires ou locataires des quelque 7 millions de logements du parc résidentiel collectif équipés d’un emplacement de parking de pouvoir disposer d’une borne dans un délai suffisamment court pour engager sans hésiter l’acquisition d’un véhicule électrique.

Les rapporteurs considèrent que pour accélérer l’exercice du « droit à la prise », dans toute copropriété susceptible d’être équipée, il convient de prévoir que le syndic doive soumettre à la prochaine assemblée générale des copropriétaires une proposition de mode de raccordement et de comptage standardisé pour les places de parking de la copropriété, ainsi que les travaux de pré-équipement éventuellement nécessaires. En l’absence d’une telle décision préalable ou d’une impossibilité technique, la solution de raccordement individuel soumise par un propriétaire ou locataire au titre du « droit à la prise » devrait être retenue par défaut, sauf contestation dans un délai de deux mois par le syndic, pour un motif sérieux.

ii. Les infrastructures de recharge ouvertes au public

Les infrastructures de recharge ouvertes au public concernent principalement deux catégories d’utilisateurs : ceux dépourvus de moyen de recharge à domicile, ou ceux en déplacement. À ces deux usages principaux correspondent des bornes de caractéristiques différentes, avec, dans le premier cas, des bornes permettant une recharge « normale » et, dans le deuxième, des bornes permettant une « recharge rapide » en courant alternatif ou continu.

Comme l’a rappelé, à l’occasion de l’audition publique du 29 novembre 2018, M. Francis Vuibert, préfet honoraire, coordinateur interministériel pour la mobilité électrique, la France a très tôt engagé le déploiement des infrastructures de recharge publiques : « La loi de juillet 2010 portant engagement national pour l’environnement a donné compétence aux communes pour créer et entretenir les infrastructures de recharge nécessaires à l’usage des véhicules électriques ou hybrides rechargeables, sous réserve d’une offre inexistante, insuffisante, ou inadéquate sur leur territoire, ce qui était manifestement le cas en 2010.

Alors que les premiers véhicules électriques de nouvelle génération arrivaient à peine dans les concessions automobiles, l’État a mis en place dès 2011, puis en 2013, des dispositifs d’accompagnement financiers, gagés sur le Programme d’investissements d’avenir (PIA), et opérés par la Caisse des dépôts et consignations, puis par l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), afin d’encourager l’émergence de réseaux territoriaux d’infrastructures de recharge portés par les collectivités territoriales. »

À la fin de l’année 2018, 26 100 points de recharge étaient accessibles au public pour 163 179 véhicules légers électriques immatriculés, soit 6,25 véhicules par point de recharge, un ratio nettement meilleur que celui de dix pour un préconisé par la directive 2014/94/UE du 22 octobre 2014 sur le déploiement d’une infrastructure pour carburants alternatifs.

Toutefois, la répartition géographique de ces bornes sur le territoire s’avère inégale. Par exemple, l’Île-de-France, région la mieux dotée en nombre de points de recharge (3 708), comptabilise près de onze véhicules par borne. Surtout, il reste quelques « zones blanches », dépourvues de toute infrastructure de recharge, en particulier dans le Territoire de Belfort et dans la Creuse. Celles-ci constituent un frein à l’itinérance pour les territoires avoisinants, comme l’a souligné M. Emmanuel Charil, directeur général des services du Syndicat intercommunal d’énergies de Maine-et-Loire, à l’occasion de la même audition publique.

N° 1766		N° 380
ASSEMBLÉE NATIONALE		SÉNAT
CONSTITUTION DU 4 OCTOBRE 1958 QUINZIÈME LÉGISLATURE		SESSION ORDINAIRE 2018 - 2019
Enregistré à la présidence de l’Assemblée nationale		Enregistré à la présidence du Sénat
le 14 mars 2019		le 14 mars 2019