Lorsque j’ai écrit mon livre «Rouler sans pétrole» en 2008 (Éditions MultiMondes), j’avais évalué le pourcentage de l’électricité consommée au Québec que cela représenterait si tous les véhicules routiers étaient électrifiés. Toutefois, à l’époque je présupposais qu’il y aurait beaucoup de véhicules hybrides branchables, surtout pour les véhicules lourds. Mais, pour toutes sortes de raisons, dont le leadership de Tesla dans les véhicules 100% électrique, et les lois zéro émission qui valorisent bien plus ces véhicules, les véhicules hybrides branchables sont en perte de vitesse. Or, il est important de savoir à quoi s’attendre pour nos réseaux électriques. Quelle sera l’augmentation de la demande en électricité attribuable à la mobilité?
Dans le présent article, je vais donc évaluer, EN PREMIÈRE APPROXIMATION, quelle quantité d’électricité consommeront tous les véhicules routiers canadiens et québécois s’ils étaient tous électriques à 100%. Tesla nous a montré avec son tracteur semi-remorque, ou Semi pour être plus succinct, que c’était tout à fait envisageable. Afin d’avoir des statistiques normales sur les véhicules et leur consommation d’énergie, nous prendrons l’années 2019, avant la pandémie, comme référence.
J’ai écrit cet article afin qu’il soit une référence pour les différents intervenants en mobilité électrique, y compris nos gouvernements et les différentes agences et organisations paragouvernementales qui y sont impliquées. Je comprends que le présent article est plus étoffé, avec un peu de mathématique, et qu’il ne soit pas aussi attrayant que d’autres que j’ai écrit. Mais, chers lecteurs, lisez au moins la conclusion puisque les résultats sont très importants. Et, pour les «nerdz», ne vous gênez pas de faire des commentaires constructifs.
La flotte canadienne de véhicules légers (< 4,5 tonnes)
Selon Statistique Canada, en 2019 il y avait 23,5 millions de véhicules légers au Canada.
Le kilométrage annuel moyen de ces véhicules est plus difficile à établir car le rapport annuel «Enquête sur les véhicules au Canada» a été discontinué en 2010. Cette année-là, on a eu droit à la version révisée du «2008 Enquête sur les véhicules au Canada». Au Chapitre 3 sur les véhicules légers, à la page 14, on apprend que leur kilométrage annuel moyen est passé de 17 000 km/an en 2000 à 15 200 km/an en 2008, parce qu’il y a eu sur cette période plus de familles qui ont acheté un deuxième véhicule personnel. D’où le fait que le kilométrage moyen par véhicule a diminué. Avec la crise économique de 2008, il est vraisemblable que les achats de nouveaux véhicules personnels ont ralentis et que le kilométrage s’est stabilisé.
Il est dommage que nos gouvernements aient fait des coupures dans les services de statistiques. Nous en sommes réduits à des estimations vraisemblables. Les statistiques qui ont été maintenues concernent le nombre d’immatriculation de véhicules neufs, par catégorie et trimestres, ainsi que les quantités de carburants vendues. Nous poserons donc, pour les fins de notre évaluation sommaire, que le kilométrage moyens annuel des véhicules légers au Canada est autour de 15 000 km/an. C’est la réponse que Google nous donne si on met dans la boîte de recherche « “kilométrage annuel moyen” Canada ».
En multipliant le 15 000 km/an par 23,5 millions de véhicules légers (plus haut), on obtient 352,5 milliards véhicules-kilomètres (v-km) pour l’année 2019.
Il reste à établir la consommation moyenne d’énergie électrique par 100 km en supposant que 100% des véhicules sont entièrement électriques (pas d’hybrides branchables). Voici les consommations électriques d’une berline ( Tesla Model 3), d’un VUS (Tesla Model X ) et d’une camionnette (Ford F-150 Lightning) 100% électriques, tirées du site www.fueleconomy.gov du Département de l’Énergie des États-Unis, qui donne les évaluations de l’EPA (Environment Protection Agency). J’ai choisi deux véhicules Tesla car ils sont les plus efficaces sur le marché pour leur poids. J’ai converti les consommations en kWh/100 km, en rouge.
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Pour le moment, le Cybertruck de Tesla n’est pas sur le site Fuel economy, mais des évaluations 43 kWh/100 miles ont été avancées par Tesla vs 48 kWh/100 miles pour le Ford F-150. C’est à suivre.
Maintenant, référons nous à l’outil de visualisation de Statistique Canada pour les statistiques de vente des différentes catégories de véhicules légers, pour 2019. Cet outil est interactif, ce qui nous permet de pointer sur une courbe et d’avoir les valeurs numériques correspondant à l’endroit où l’on clique, comme dans la fenêtre noire à droite de la figure ci-dessous. Voici les informations pertinentes pour le 3e trimestre de 2019. J’ai exclus les véhicules électriques à batterie et les véhicules hybrides branchables dans les filtres de l’outil, car on ne retrouvait pas de camionnettes ni de fourgonnettes dans ces catégories en 2019.
La dénomination Véhicules à usages multiples correspond aux VUS. Comme il n’y a pas encore de fourgonnettes légères sur le site Fuel Economy, nous leur attribuerons la même consommation d’énergie que les camionnettes et additionnerons les deux chiffres de ventes, ce qui va donner 142 168 pour les deux, sur un total de 514 370 véhicules légers neufs vendus au 3e trimestre 2019. La proportion des ventes pour les trois catégories; voitures particulières, VUS, et camionnettes/fourgonnettes, sera respectivement 23,8%, 48,5% et 27,7%. Il reste à calculer la consommation électrique moyenne des véhicules légers, en pondérant les consommations (en rouge) des trois catégories, sur la figure des consommations, avec leur portion des ventes que nous venons d’établir. On obtient ainsi une consommation moyenne de 22,2 kWh/100 km pour les véhicules légers, selon l’EPA.
Mais, pour être plus précis, et tenir compte de l’hiver au Canada, il faudrait ajouter 12% à cette valeur, car, en hiver la consommation peut atteindre 25% de plus en moyenne, selon mon expérience. De plus, les pertes en chaleur lors de la recharge (dans le chargeur et la batterie) sont de l’ordre de 8%, qu’il faut ajouter aussi. Car les évaluations EPA sont faites à partir de l’énergie électrique stockée dans la batterie et non celle fournie par le réseau électrique. Il faudrait donc majorer le 22,6 kWh/100 km d’environ 20%, ce qui donne dans la vraie vie 26,6 kWh/100 km pour la consommation électrique moyenne des véhicules légers 100% électriques, au Canada (< 4,5 tonnes).
Pour obtenir la consommation électrique totale du parc de 23,5 millions de véhicules légers en 2019, en supposant qu’ils soient tous électriques à 100%, il faut multiplier les 352,5 milliards véhicule-km que le parc a parcouru en 2019 (voir plus haut) par la consommation moyenne de 26,6 kWh/100 km-véhicule que nous venons d’établir. On aboutit à une consommation électrique totale du parc de véhicules légers canadiens de 2019 de 93,8 TWh. Or, selon Statistique Canada, cette année-là le Canada a produit 632 TWh d’énergie électrique dont 47 TWh d’exportations nettes. Les Canadiens ont donc consommé 585 TWh d’électricité en 2019. Si le parc de véhicules légers avait été constitué en entier de véhicules 100% électrique et avait consommé 93,8 TWh pour les faire rouler, la portion requise pour les VÉs légers représente 16,1 % de l’énergie électrique consommée cette année là pour les autres utilisations que le transport.
Cette évaluation ne tient pas compte des améliorations technologiques des 15 prochaines années (batteries beaucoup plus légères, meilleure électronique…) qui vont nécessairement apporter des réductions de la consommation électrique. Je n’ai pas tenu compte non plus de l’avènement des robotaxis et des robobus utilisant des véhicules autonomes plus légers et offrant du covoiturage à grande échelle avec un service porte à porte et bien des avantages. On pourrait alors très vraisemblablement réduire ce 16,1 % à 10 % ou 11 %, en refaisant une exercice comme celui que je viens de faire, dans 10 à 15 ans.
La flotte canadienne de véhicules moyens et lourds
Pour les véhicules routiers de plus de 4,5 tonnes, les fabricants ne sont pas tenus de transmettre à l’Environmental Protection Agency (EPA) étatsunienne les données sur la consommation d’énergie de leurs véhicules, avant 2027. L’exercice que nous venons de faire, pour l’évaluation de la consommation électrique de la flotte canadienne de véhicules légers s’ils sont tous électriques à batterie (pas d’hybrides branchables), va donc être plus compliqué pour la flotte de véhicules lourds. En effet, il n’y a pas de base de données officielle sur les consommations électriques standardisées des véhicules moyens et lourds.
Qu’à cela ne tienne, pour y arriver, je vais passer par la consommation d’énergie sous forme de carburants des différentes catégories de véhicules et par la consommation électrique de 93,8 TWh que nous avons évaluée à la section précédente. L’idée de base est d’établir le ratio entre la consommation d’énergie requise pour faire rouler la flotte de véhicules moyens et lourds par rapport à l’énergie requise pour faire rouler la flotte de véhicules légers. Une fois ce ratio établi, nous pourrons estimer la consommation électrique de la flotte de véhicules moyens et lourds à partir de la consommation électrique de la flotte de véhicules légers, que nous connaissons.
Bien sûr, on ne peut pas faire cela n’importe comment. Il faut tenir compte de l’efficacité moyenne des moteurs diesel (véhicules lourds en Amérique du Nord) vs celle des moteurs à essence (véhicules légers en Amérique du Nord), et se rappeler qu’on vise à obtenir un résultat en première approximation. Le point de départ est le graphique ci-dessous compilant l’énergie consommée au Canada en 2019 pour les différents types de carburants. Ce graphique est tiré du document «Cahier d’information sur l’énergie – 2022-2023» de Ressources Naturelles Canada, à la page 90. Notons que PJ symbolise une unité d’énergie, le pétajoule.
D’autres données essentielles à la démonstration sont disponibles dans le document «Enquête sur les véhicules au Canada : annuelle – 2009» de Statistique Canada. Comme nous l’avons déjà mentionné, ce document annuel a été discontinué en 2010, malheureusement. L’information pertinente se trouve dans le Tableau 3-4 (page 18) qui donne le nombre total de véhicules dans chaque catégorie ainsi que le nombre qui ont une motorisation diesel et le nombre qui ont une motorisation à essence. On en déduit qu’en 2009 au Canada 97,2 % des véhicules légers (< 4,5 tonnes) étaient équipés de moteurs à essence alors que 97,5% des véhicules lourds (> 15 tonnes) avaient un moteur diesel. Les véhicules moyens (> 4,5 tonnes et < 15 tonnes) , pour leur part, fonctionnaient au diesel à 72%. Par ailleurs, le 28% des véhicules de cette catégorie qui avaient un moteur à essence n’ont parcouru que 1,08 milliards véhicules-kilomètres sur un total de 29,7 milliards véhicules-kilomètres pour l’ensemble de la flotte de véhicules moyens et lourds (Tableau 4-4 de la page 19). C’est seulement 3,6% des véhicules-km, sans compter que les véhicules lourds (> 15 tonnes) ont parcouru 72% des véhicules-kilomètres, en consommant bien plus de carburant par kilomètre que les véhicules moyens. Par conséquent, le 28% des véhicules moyens consommant de l’essence ne représente que 2% de la consommation d’énergie des véhicules moyens et lourds.
Nous sommes donc justifiés de considérer, en première approximation, que l’énergie consommée en carburant diesel de la figure plus haut représente la consommation d’énergie des véhicules moyens et lourds au Canada en 2019, soit 0,28 x 2 951 PJ = 826 PJ. Il est également justifié de considérer que l’énergie consommée en essence et en éthanol représente l’énergie consommée par la flotte de véhicules légers au Canada en 2019, soit (0,55 + 0,02) x 2 951 PJ = 1 682 PJ.
Maintenant, nous allons définir l’énergie requise (ER) pour faire fonctionner les véhicules par ERL et ERML pour respectivement les flottes de véhicules légers (L) et de véhicules moyens/lourds (ML = ensemble des véhicules moyens ET lourds). D’autre part, nous définirons l’énergie contenue dans les carburants (EC) par ECe et ECd pour respectivement l’énergie contenue dans l’essence (incluant celle de l’éthanol) et l’énergie contenue dans le carburant diesel. Rappelons qu’on a
ECe = 1 682 PJ (1),
ECd = 826 PJ (2).
Ensuite, définissons l’efficacité des groupes de traction à essence et au diesel respectivement par Fe et Fd. Nous aurons alors :
ERL = Fe x ECe (3),
ERML = Fd x ECd (4).
En divisant ces deux équations et en utilisant les valeurs numériques de ECe et ECd, on obtient
ERML/ERL = (Fd / Fe) (ECd/ECe) = 0,49 (Fd/Fe) (5).
On peut également éliminer les paramètres Fd et Fe en sachant que l’efficacité des moteurs diesel est environ 30% supérieure à celle des moteurs à essence, en moyenne. On aura alors (Fd/Fe) = 1,3 et la dernière équation se simplifie à
ERML = 0,64 x ERL (6).
Cette équation signifie que l’énergie requise pour faire fonctionner la flotte canadienne de véhicules moyens et lourds est égale à 64% de l’énergie requise pour faire fonctionner la flotte canadienne de véhicules légers, en 2019. Maintenant, si les véhicules étaient tous électriques et que les groupes de traction électriques ont des efficacités FéML et FéL respectivement pour les véhicules moyens/lourds et pour les véhicules légers, on pourra réécrire les équations (3) et (4) comme suit
ERL = FéL x EéL (7),
ERML = FéML x EéML (8),
où les énergies EéL et EéML sont les énergies électriques qui doivent être fournies par le réseau pour recharger respectivement les flottes de véhicules légers et de véhicules moyens/lourds en une année. La beauté ici c’est que l’efficacité des groupes de traction électriques des véhicules moyens et lourds est la même que celle des groupes de traction des véhicules légers (FéML = FéL), contrairement aux véhicules thermiques (diesel vs essence). À preuve, Tesla a mis trois moteurs de sa berline Model S Plaid dans leur tracteur semi-remorque électrique. En divisant les deux dernières équations on a donc
(ERML/ ERL) = (EéML/EéL) (9).
On peut donc réécrire l’équation (6) comme suit
EéML = 0,64 x EéL (10).
C’est donc dire que l’énergie que doit fournir le réseau électrique canadien pour recharger la flotte de véhicules moyens et lourds, en supposant qu’ils soient tous électriques à 100% (pas d’hybrides branchables), est 64% de l’énergie requise pour recharger la flotte de véhicules légers, en supposant que tous ceux-ci soient également électriques à 100%. Et, comme nous l’avons démontré à la section précédente,
EéL = 93,8 TWh .
On aboutit finalement à l’énergie électrique requise, pour recharger la flotte de véhicules moyens et lourds tout électrique, de
EéML = 60 TWh .
Ce qui représente un besoin en énergie électrique totale pour les transports routiers entièrement électriques de 153,8 TWh, si les flottes étaient celles de 2019 au Canada. Sachant, comme nous l’avons vu plus haut, qu’il s’est consommé 585 TWh d’électricité par les Canadiens cette année-là, cela représente 10,2 % pour les véhicules moyens et lourds, et 26,3% pour la consommation électrique totale qu’il faudrait ajouter pour les transports routiers (véhicules légers, moyens et lourds), car en 2019 la portion d’électricité dédiée aux véhicules électriques était infime (très peu de véhicules électriques légers et pas de camions électriques). Si la population augmente de 20%, il faudra, bien sûr, augmenter ces chiffres de consommation électrique de 20%, mais le pourcentage de l’énergie électrique requise pour les transports routiers (26,3%) devrait rester sensiblement le même.
Toutefois, je suis conscient que l’électrification de tous les véhicules routiers sur les routes ne se fera pas avant 2050 et que, d’ici là, beaucoup d’améliorations technologiques vont arriver sur le marché (batteries beaucoup plus légères, véhicules plus légers, électronique de puissance plus efficace, robotaxis et minibus autonomes style robotaxis avec covoiturage à grande échelle et service porte à porte). Pour les camions lourds, ils vont consommer 50% moins en trains routiers de trois camions semi-remorques avec conduite autonome et sans liens mécaniques entre les camions, selon l’estimation de Tesla. Bref, je suis très confiant qu’on pourra réduire le 26,3% dédié aux transports routiers électriques à moins de 20% de l’énergie électrique consommée au total.
Qu’en est-il au Québec?
Selon le document «Données et statistiques 2019» de la Société d’Assurance Automobile du Québec (SAAQ), à la page 22, il y avait 5 316 627 véhicules légers sur les routes du Québec en 2019.
Pour la répartition dans les différentes catégories, nous pouvons utiliser l’outil de visualisation de Statistique Canada pour les statistiques de vente de véhicules neufs, car les chiffres sont donnés pour les Provinces également. Comme pour le Canada, j’ai choisi l’année 2019 et éliminé avec les filtres les véhicules électriques à batterie et les véhicules hybrides branchables, pour éviter un biais en faveur des voitures et VUS, puisqu’il n’y avait pas de camionnettes ni fourgonnettes électriques en 2019. Voici les informations pertinentes pour le 3e trimestre de 2019, selon cet outil.
La dénomination Véhicules à usages multiples correspond aux VUS. Comme il n’y a pas encore de fourgonnettes légères électriques sur le site Fuel Economy qui donne les consommations électriques selon l’EPA, nous leur attribuerons la même consommation d’énergie que les camionnettes et additionnerons les deux chiffres de ventes, ce qui va donner 26 235 pour les deux, sur un total de 119 390 véhicules légers neufs vendus au Québec au 3e trimestre 2019. La proportion des ventes pour les trois catégories; voitures particulières, VUS, et camionnettes/fourgonnettes, sera respectivement 29,8%%, 48,2% et 22%. La consommation électrique moyenne des véhicules légers au Québec est obtenue en pondérant les consommations électriques des trois catégories avec leur portion des ventes que nous venons d’établir. La consommation électrique de chaque catégorie est indiquée en rouge sur la figure illustrant la consommation des trois types véhicules, plus haut (avec photo des véhicules électriques). On obtient ainsi une consommation moyenne de 21,3 kWh/100 km pour les véhicules légers au Québec, légèrement inférieure à la consommation moyenne canadienne de 22,2 kWh/100 km, car il y a moins de camionnettes et fourgonnettes. Comme antérieurement, il faut majorer cette consommation de 20% pour tenir compte de l’hiver et des pertes à la recharge dans les chargeurs et la batterie, ce qui donne finalement 25,6 kWh/100 km au Québec pour la consommation moyenne des véhicules légers.
En utilisant la valeur moyenne canadienne de 15 000 km/an pour le kilométrage annuel des véhicules légers, on obtient, en multipliant par les 5 316 627 de véhicules légers sur les routes du Québec en 2019 et par leur consommation électrique moyenne de 25,6 kWh/100 km, une consommation électrique totale pour la flotte de véhicules légers québécoise de 20 TWh par année.
Maintenant, en 2019 le Québec a produit 212,9 TWh d’énergie électrique, en a importé de Churchill Falls au Labrador et exporté dans d’autres Provinces et aux États-Unis. Ces achats et ventes se sont traduits par une exportation nette de 3,4 TWh. Ces données proviennent de la Régie de l’énergie du Canada. La consommation d’électricité du Québec a donc été de 209,5 TWh en 2019. C’est donc dire que si tous les véhicules légers du Québec avaient été électriques, le 20 TWh requis pour les recharger aurait représenté 9,5% de la consommation de 209,5 TWh cette année-là, qu’il aurait fallu ajouter. Rappelons que pour recharger la flotte canadienne de véhicules légers, si elle avait été toute constituée de véhicules électriques, on aurait eu besoin de 16% de la consommation d’électricité canadienne , en 2019. La différence est essentiellement due au fait que le Québec produit 33% de l’électricité canadienne tout en ne représentant que 22% de la population.
En ce qui concerne la flotte de véhicules moyens et lourds, en prenant la moyenne canadienne, on arrive, comme nous l’avons démontré plus haut, à une consommation qui représente 64% de celle des véhicules légers, soit 12,8 TWh ou encore 6,1% de la consommation électrique de 2019.
Au total, c’est 32,8 TWh d’énergie électrique qu’il aurait fallu pour recharger la flotte entière de véhicules routiers au Québec, en 2019 s’ils avaient été tous électriques, à 100% (pas d’hybrides branchables), ce qui représente 15,6% de la consommation électrique du Québec de cette année-là. Mais, comme je l’ai expliqué pour la flotte canadienne, les améliorations technologiques de 15 prochaines années vont diminuer de beaucoup la consommation des véhicules, vraisemblablement de près du tiers.
CONCLUSION
Rappelons le but du présent article : évaluer, en première approximation, la consommation électrique totale des flottes de véhicules routiers en supposant que TOUS les véhicules des flottes sont des véhicules électriques à batterie (pas d’hybrides branchables), pour le Canada et le Québec.
Nous avons d’abord établi la consommation de la flotte de véhicules légers (< 4,5 tonnes), en nous basant sur la portion de véhicules dans chaque catégorie (voitures, VUS et camionnettes / fourgonnettes) en 2019 ainsi que la consommation EPA de véhicules électriques représentatifs de ces catégories. Nous avons ajusté cette consommation en la majorant de 20% pour tenir compte de l’hiver canadien et de l’énergie perdue lors de la recharge (dans les chargeurs et la batterie).
Pour les véhicules moyens (> 4,5 t et < 15 t) et lourds (> 15 t), les consommations électriques n’étant pas encore disponibles, nous avons fait un détour par les consommations de carburant diesel vs essence pour établir la consommation des flottes de véhicules moyens et lourds, sous forme d’un pourcentage de la consommation des flottes de véhicules légers. Pour ce faire, nous avons tenu compte de la différence moyenne d’efficacité entre les moteurs diesel et les moteurs à essence. Nous avons ainsi déterminé que la flotte de véhicules moyens et lourds requiert 64% de l’énergie de la flotte de véhicules légers pour fonctionner, en première approximation.
C’est ainsi que nous avons obtenu les énergies annuelles requises, en TWh, pour chacune des flottes, au Canada et au Québec. Finalement, en divisant les consommations des flottes par la consommation électrique totale des Canadiens et des Québécois en 2019, nous obtenons le pourcentage de l’énergie totale consommée requis pour faire rouler les différentes flottes de véhicules (en supposant que tous les véhicules des flottes sont des véhicules électriques à batterie). Il faudra, bien sûr, à terme, augmenter la production électrique de ces pourcentages.
Les deux tableaux ci-dessous synthétisent les résultats que nous avons obtenus.
Si les pourcentages de consommation des flottes par rapport à de la consommation électrique totale des Québécois sont aussi faibles c’est essentiellement parce que le Québec est un super producteur d’électricité. La Belle Province produit 33% de l’électricité canadienne alors qu’elle ne représente que 22% de la population.
N’oublions pas que cette évaluation ne tient pas compte des améliorations technologiques des 15 prochaines années (batteries beaucoup plus légères, meilleure électronique…) qui vont nécessairement apporter des réductions de la consommation électrique. Je n’ai pas tenu compte non plus de l’avènement des robotaxis et des robobus utilisant des véhicules autonomes plus légers et offrant du covoiturage à grande échelle avec un service porte à porte et bien des avantages, en plus des trains de 3 camions semi-remorques autonomes (50% moins de consommation selon Tesla). Je suis personnellement convaincu qu’on pourrait réduire les consommations des flottes vraisemblablement de 30%, si une autre évaluation comme celle que je viens de faire était faite dans 10 à 15 ans.
Une chose est certaine, le Québec n’est pas loin d’être le paradis de la mobilité électrique,car une augmentation de notre consommation électrique de 10% à 15% en 25 ans cela veut dire 0,5% par année. On pourrait facilement combler ce manque avec de l’efficacité énergétique et de la géothermie résidentielle et commerciale. Et c’est sans compter que l’énergie électrique du Québec est renouvelable à 99%! Sans compter non plus toutes les ressource naturelles critiques pour les batteries qui sont sur le territoire. Le Canada dans son ensemble n’est pas loin derrière.
Et vous, qu’en pensez-vous?
