Les vies d'une tonne de pétrole

Comme il est impossible de rediriger complètement l'énergie... (Photothèque Le Soleil)

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Comme il est impossible de rediriger complètement l'énergie d'une explosion, environ 20% seulement de l'énergie générée par la combustion d'un moteur à essence est transformée en mouvement.

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(Québec) CHRONIQUE / «Si je prends une tonne de pétrole brut et que je le transforme en essence, combien de kilomètres seront-ils franchis par un véhicule disposant d'un moteur à explosion? Et si je prends la même tonne de pétrole pour produire de l'électricité dans une centrale thermique, cela permettrait de faire combien de kilomètres à un véhicule électrique? On me dit que le moteur électrique est plus efficace que le moteur à explosion, et je veux bien le croire. Mais si l'électricité a été produite par un moteur à explosion, est-ce que cela ne revient pas au même?» demande Laval Tremblay de... Bamako (pour vrai!).

C'est la pure vérité que les moteurs électriques sont plus «efficaces» que les moteurs à essence - c'est-à-dire que sur la quantité totale d'énergie consommée par le moteur, il y en a plus qui est transformée en mouvement et moins qui est gaspillée. Comme l'indique très bien leur nom, les «moteurs à explosion» font exploser des vapeurs d'essence pour transformer l'énergie chimique du carburant en mouvement. Cette réaction se produit dans un cylindre afin que l'énergie de l'explosion, au lieu de s'éparpiller, soit canalisée dans une direction et pousse sur un piston. Le mouvement des pistons est ensuite transmis mécaniquement jusqu'aux roues.

Et ça fonctionne, bien évidemment. Mais c'est aussi une manière terriblement inefficace de faire avancer une voiture, parce qu'il est impossible de rediriger complètement l'énergie d'une explosion. Il y en a toujours une grande partie qui se perd en vibrations (que l'on sent très bien, d'ailleurs, quand l'auto est en marche) et en chaleur, si bien qu'en fin de compte et en tenant compte du frottement des pièces les unes sur les autres, il n'y a généralement qu'environ 20 % de l'énergie générée par la combustion qui est transformée en mouvement. Le cinquième seulement!

Les raffineries transforment environ 45 % du pétrole brut en essence (diesel non compris). En présumant 7 barils (ou 1113 litres au total) par tonne de pétrole brut, cela donne environ 500 litres de carburant raffiné. Et à, disons, 9,5 l/100 km, une voiture conventionnelle en a assez pour rouler 5263 km.

Les moteurs électriques, eux, n'ont pas besoin de passer par l'étape gaspilleuse de l'explosion et sont beaucoup plus efficaces. Ils ont des pertes qui leur sont propres (notamment quand la batterie produit de l'électricité), mais les voitures tout-électrique ont des taux d'efficacité d'environ 60 % au total, soit trois fois mieux que les moteurs à essence.

Centrales électriques

Maintenant, il faut clarifier une petite chose dans la question de notre lecteur : les centrales qui produisent de l'électricité en brûlant des hydrocarbures ne fonctionnent pratiquement jamais au pétrole ou à l'essence, mais plutôt au gaz naturel ou au charbon. Et la chaleur générée par le combustible ne sert pas à actionner directement des pistons, mais à faire bouillir de l'eau, dont la vapeur fera ensuite tourner une turbine qui, elle, produira de l'électricité.

Ce n'est pas particulièrement plus efficace qu'un moteur à explosion, remarquez, puisque seulement 30 %, environ, de la chaleur générée dans les centrales est convertie en électricité - encore que l'efficacité peut augmenter si une partie de la chaleur «perdue» est récupérée pour chauffer des bâtiments ou dans des procédés industriels.

Maintenant, si l'on brûle une tonne de pétrole, on obtiendra 11 630 kilowatts-heures (kWh) de chaleur, et 3500 kWh d'électricité au bout du compte (à 30 % de conversion). D'après des chiffres du département américain de l'Énergie (DoE), un véhicule tout-électrique consomme 0,2 kWh par kilomètre. Alors avec 3500 kWh, il franchira près de 17 500 km, laissant la voiture à essence loin derrière.

Cela dit, cependant, si l'on construit des véhicules électriques, ce n'est pas par souci d'efficacité, mais pour réduire nos émissions de CO2. Et le DoE a récemment fait l'exercice fort éclairant de calculer les émissions des véhicules électriques en tenant compte des sources d'énergie pour produire de l'électricité État par État. Il en ressort que l'efficacité du moteur électrique fait généralement une bonne différence dans les émissions de gaz à effet de serre, mais que cet avantage est en grande partie perdu dans les États qui tirent presque toute leur électricité des combustibles fossiles.

En présumant que les véhicules parcourent près de 19 000 km par année, le DoE calcule qu'une voiture à essence rejette en moyenne l'équivalent de 5200 kg de CO2 dans l'atmosphère. Au Vermont, État particulièrement écolo qui produit presque toute son électricité dans des centrales nucléaires (72 %) ou de sources renouvelables (27,9 %), les émissions de CO2 d'une voiture tout-électrique sont essentiellement de zéro. Chez le «voisin» du Maine, où «seulement» les deux tiers de l'électricité vient de sources renouvelables et 33 % de combustibles fossiles, le tout-électrique émet 710 kg de CO2 par année - quand même sept fois moins qu'un véhicule à essence.

Mais en Virginie occidentale, grosse productrice de charbon où presque toute l'électricité (96 %) est produite en brûlant, les centrales sont tellement polluantes que leurs émissions gomment presque tous les gains écolos des voitures électriques : 4300 kg/an, à peine 20 % de moins qu'une bagnole à essence.

Enfin, pour répondre à la dernière question de M. Tremblay, on peut imaginer une situation où un véhicule électrique était rechargé à l'aide d'une génératrice, qui produit de l'électricité à l'aide d'un moteur à explosion. Nous avons pris un exemple (marque Champion, 6500 watts de puissance maxime, réservoir de 23 litres) un peu au hasard sur le Web. Selon le site Web, à 50 % de sa capacité, elle donne une autonomie de huit heures, ce qui signifie qu'elle livre une énergie de 50 % X 6500w X 8h = 26 kilowatts-heure (kWh). En utilisant le même modèle que le DoE - soit 0,2 kWh par km parcouru et 19 000 km/an -, il faut 3800 kWh pour faire rouler le véhicule pendant un an, ce qui implique de remplir la génératrice 146 fois. Et à 23 litres par plein, multiplié par environ 2,3 kg de CO2 par litre d'essence brûlée, on arrive à 7730 kg de CO2/an. C'est-à-dire plus qu'une voiture à essence.

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