Voiture thermique ou voiture électrique ?

Exercice de TD · niveau 2 · enseignement scientifique (terminale), chapitre 6 — Énergie, choix de développement et futur climatique

Énoncé

Une voiture thermique consomme $6, 0$ L d'essence aux $100$ km ; un litre d'essence libère $2, 3$ kg de $CO_{2}$ . Une voiture électrique comparable consomme $18$ kWh aux $100$ km. Contenu carbone de l'électricité : France $60$ g $\cdot$ kWh $^{- 1}$ , Allemagne $380$ g $\cdot$ kWh $^{- 1}$ , Pologne $650$ g $\cdot$ kWh $^{- 1}$ . La fabrication d'une batterie de $60$ kWh émet environ $70$ kg de $CO_{2}$ équivalent par kWh de capacité. 1. Calculer les émissions par kilomètre de la voiture thermique (usage seul). 2. Faire de même pour l'électrique dans les trois pays. 3. Calculer les émissions liées à la batterie, puis les répartir sur $200000$ km. 4. Conclure pour chaque pays. 5. Quels éléments manquent encore pour une comparaison complète ?

Corrigé

1. $6, 0 \times 2, 3 = 13, 8$ kg pour $100$ km, soit $138$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ .

2. $18 \times 0, 060 = 1, 08$ kg / $100$ km $= 10, 8$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ en France ; $18 \times 0, 380 = 6, 84$ kg / $100$ km $= 68$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ en Allemagne ; $18 \times 0, 650 = 11, 7$ kg / $100$ km $= 117$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ en Pologne.

3. $60 \times 70 = 4200$ kg $= 4, 2$ t, soit $4, 2 \times 1 0^{6} /2 \times 1 0^{5} = 21$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ .

4. Total pour l'électrique : environ $32$ g $\cdot$ km $^{- 1}$ en France, $89$ en Allemagne, $138$ en Pologne. La voiture électrique divise donc les émissions par plus de quatre en France, par environ un et demi en Allemagne, et fait jeu égal en Pologne. La réponse dépend du pays, ce qui est précisément l'enseignement de l'exercice : la voiture électrique n'est pas « propre » ou « sale » en soi, elle transfère les émissions du pot d'échappement vers le lieu de production de l'électricité et vers l'usine de batteries.

5. Manquent : la fabrication du reste du véhicule (comparable dans les deux cas), l'extraction et le raffinage du pétrole (qui ajoutent environ $20 %$ aux $138$ g de la thermique), l'évolution du contenu carbone de l'électricité pendant les quinze ans de vie du véhicule, la fin de vie et le recyclage de la batterie, et la question des matériaux critiques, qui n'est pas une question de carbone mais de ressources.

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