Champ de betterave ou centrale solaire ? / Illustration : Révolution Énergétique, avec Getty.
La réduction de notre dépendance aux combustibles fossiles passe obligatoirement par la transformation de notre parc de véhicules automobiles. Hydrogène, électrique « pur », bioéthanol, biogaz : les solutions sont nombreuses, mais il est complexe de déterminer laquelle est la meilleure pour l’environnement. Une des manières de le savoir est d’évaluer la surface de terrain nécessaire pour les fournir en énergie. Dans cet article, nous évaluons qui d’une voiture électrique alimentée au photovoltaïque ou d’une voiture au superéthanol issu de betteraves, occupe le moins d’espace.
Imaginons que vous ayez hérité d’une parcelle d’un hectare (ha) et que vous souhaitez utiliser cette surface pour alimenter votre voiture personnelle, sans utiliser de combustible fossile, c’est-à-dire du diesel ou de l’essence. Une première possibilité pourrait être d’y cultiver des betteraves et de produire grâce à elles un agrocarburant pour le réservoir de votre voiture thermique, comme le superéthanol (E85). Une alternative pourrait être d’installer une centrale photovoltaïque sur ce terrain, pour recharger la batterie de votre voiture électrique. Quelle solution vous apporterait le plus d’autonomie pour votre véhicule ? Répondre à cette question, c’est connaître quel est le meilleur usage du sol qui peut en être fait.
Première option : la voiture au superéthanol
Il serait possible d’utiliser votre parcelle pour produire des betteraves sucrières. En France, il s’agit de la première culture industrielle, et elle est destinée principalement à la production de sucre. Pour l’anecdote, cette tradition n’est pas sans rapport avec nos préoccupations de production énergétique locale. En effet, la culture de la betterave sucrière s’est développée en France au XIXᵉ siècle, sous l’impulsion de Napoléon, dans l’objectif de faire face au blocus de la Grande-Bretagne sur les importations de sucre de canne. Les betteraves sont aujourd’hui essentiellement cultivées au nord de la Loire, notamment dans le Nord, le Nord-Est, en Île-de-France, en Normandie et dans le Centre.
Les sucres de la betterave peuvent être transformés en éthanol, et cet éthanol peut se substituer à l’essence dans un moteur thermique. La plupart des véhicules peuvent fonctionner de manière ordinaire avec 5 à 10 % d’éthanol (carburant dit « E10 »). Par ailleurs, il existe de plus en plus de véhicules susceptibles de fonctionner jusqu’à 85 % d’éthanol (E85, véhicules dits « FlexFuel ») de série ou après adaptation. Enfin, si en théorie un véhicule peut fonctionner à 100 % d’éthanol, cela n’est pas recommandé par les constructeurs.
Mais partons sur cette idée. Il faut savoir que l’éthanol contient moins d’énergie par litre que l’essence. Ainsi, un véhicule qui consommerait 7,5 L/100 km en essence, aurait besoin d’environ 11 L/100 km d’éthanol. Par ailleurs, un hectare de terrain mis en culture de betterave est susceptible de produire, selon les estimations, de 6 000 à 9 000 L de bioéthanol par an. Avec la production de votre parcelle de 1 hectare, vous seriez ainsi capable de rouler environ 70 000 km, soit environ 7 fois plus que le parcours annuel moyen d’une voiture particulière en France. Vous pourriez donc même en céder à vos voisins.
Deuxième option : la voiture électrique
Dans l’alternative, vous pourriez installer sur votre terrain des panneaux photovoltaïques pour alimenter une voiture électrique. En moyenne, un tel véhicule consomme autour de 17 kWh/100 km. En France, on peut se fonder sur une puissance d’environ 400 kWc par hectare pour une centrale photovoltaïque au sol, dont on peut espérer une production entre 800 et 1 400 kWh par kWc et par an. En conséquence, votre terrain serait susceptible de produire environ 400 MWh/an, soit de quoi rouler environ 2 millions de km.
La voie électrique permet donc de produire l’énergie pour rouler environ 25 fois plus de distance que la voie agrocarburant, et ce, à partir de la même surface de terrain. Une autre manière de le voir serait de considérer que sur la parcelle de 1 hectare, vous pourriez consacrer 400 m2 à votre centrale photovoltaïque pour rouler 70 000 km/an. Le reste pourrait être laissé à la biodiversité, sous la forme d’une forêt ou d’un étang, par exemple.
Agrocarburants vs électrique : une affaire de rendements
La voiture électrique alimentée à l’énergie solaire est donc bien moins consommatrice d’espace qu’une voiture thermique alimentée par un agrocarburant produit à partir de betterave. Bien entendu, ce calcul est simplifié, il pourrait être critiqué et amélioré. La comparaison globale entre ces deux solutions est bien plus complexe que ce que nous avons exposé dans ce court article. En effet, pour pouvoir juger de l’impact environnemental, la totalité des conséquences néfastes (ou bénéfiques) sur l’environnement doivent être évalués.
Pour prendre quelques exemples, la culture de betterave, en mode intensif, nécessite des engrais (produits à partir de fossiles) et des pesticides, dont l’impact sur l’environnement peut être néfaste. Par ailleurs, la fabrication des panneaux photovoltaïque et de la batterie d’un véhicule électrique nécessite de l’énergie, et ils doivent être remplacés puis recyclés à la fin de leur cycle de vie. Cela peut être à l’origine de dégâts environnementaux, notamment lors de l’extraction des matières premières nécessaires à leur fabrication.
À lire aussi Pourquoi éolien et solaire ne sont pas une menace pour la production alimentaire1 % de rendement pour la photosynthèse, jusqu’à 24 % pour le photovoltaïque
La différence est toutefois significative puisque nous trouvons environ un facteur 25. Et il existe une raison profonde qui permet d’expliquer ce résultat. Le rendement global de la photosynthèse est faible, de l’ordre de 1 % pour les plantes cultivées, tandis que le rendement des panneaux solaires commerciaux se situe entre 18 et 24 %. Les panneaux photovoltaïques sont donc plus de 20 fois plus efficaces que les plantes pour convertir l’énergie du soleil en une énergie utilisable par nos véhicules.
Et il y a une raison simple : le but de la vie n’est pas de produire de l’énergie. Les plantes produisent de l’énergie pour vivre, pour se reproduire, pour évoluer et pour se protéger des autres espèces vivantes. Elles ne sont donc pas optimisées pour le rendement énergétique, mais pour être en mesure de réaliser toutes ces activités, d’une manière indubitablement résiliente, comme nous l’a prouvé l’histoire mouvementée de la Terre et de la vie.
Commentaires
Oui, les panneaux solaires sont beaucoup plus efficaces, mais pour le stockage, serait-il pensable d'y adjoindre un stockage individuel par hydrogène?
Pourquoi par hydrogène ? Il y a tellement plus économique et d'un bien meilleur rendement avec les batteries.!
Qu'allez vous en faire de votre hydrogène ??? De l'électricité avec une perte de rendement 4 fois supérieur à celle des charges et décharges de batteries !
Le stockage idéal c’est la batterie de la voiture électrique, avec 50 à 80 kWh, il y a de quoi faire.
Analyse pertinente !
Sans compter que l’énergie solaire supplémentaire peut servir à d’autres besoins, voire par électrolyse et batteries se stocker.
Il serait intéressant de faire la même approche avec une éolienne qui a une faible emprise au sol tout en n’empêchant pas la culture de la betterave …
Pas d'inquiétude... C'est évidement déjà fait
Wow, la subtilité et l'humilité des commentaires a monté d'un cran chez brakson. Bonne nouvelle toutefois, diesel et essence sont qualifiés de fossile, comme celles qu'on met dans les thermiques hybrides, pourtant qualifiées de "propres" chez... brakson, cherchez l'erreur.
Sur un hectare c'est plutôt 1mw de photovoltaique soit 5 millions de km !
Alors le M doit être majuscule pour million... En. Minuscule m c'est seulement milli soit le millième... Je doute que vous fassiez 5 millions de Km avec une production d'un milliwatt... Avent quelques milliards d'années de production.
Vous oubliez plusieurs points importants :
- D'abord l'ethanol se stock beaucoup plus facilement que l'électricité sur longue période
- dans votre comparaison, vous faites comme si les panneaux solaires tombaient du ciel hors la fabrication des panneaux consomment tellement d'électricité qu'il faut souvent plusieurs années de production pour qu'il rembourse l'énergie qui a été nécessaire à sa fabrication
- comment charger vous la voiture électrique en hiver quand le facteur de charge des panneaux solaires tombe sous les 5% ?
Ils ne produisent pas seulement 5% de ce qu'ils produisent en été mais environ 40 à 50 %. Selon latitude.
Par ailleurs vous n'avez vous non us pas compris la démonstration que ce Karim... Lisez la réponse que je lui est faite, vous serez un peu plus éclairé.
Vous savez ce que c'est un facteur de charge ?
Vous prenez la puissance crête et vous la multipliez par la nombre d'heures sur une période donnée. Cela vous donne une certaine valeur de production.
Puis vous regardez l'énergie produite reelement sur la même période.
Vous divisez l'un par l'autre et ça vous donne le facteur de charge.
En France pour le photovoltaique, il est de 5% en hiver en moyenne et atteint 20% en pic en été.
Je pense surtout que c'est vous qui avez besoin d'être eclairé.
Je confirme le caractère extrêmement décevant du photovoltaïque en hiver. Ayant posé un compteur local en sortie d'une partie de mes panneaux, j'ai obtenu seulement 100kwh de production en 30 jours de mi-février à mi-mars pour une puissance-crête de 1875W.
Ce qui représente une économie de facture d'électricité de seulement 20-25€ en 1 mois, dans une période où j'ai besoin de pousser mes pompes à chaleur.
Extrêmement décevant, mais pas étonnant.
Beaucoup de photovoltaique est incliné à 30 degrés pour augmenter la production annuelle. Mais en acceptant 20%de perte annuelle et un angle de 80 on a une production beaucoup plus régulière pour de autoconsommation. On ne vise plus les toits mais les murs dégagés au sud.
Dans mon cas personnel, je les ai inclinés très fortement, justement pour tenir compte de la forte inclinaison du soleil en hiver et essayer d'optimiser l'affaire. En été leur production reste largement excédentaire vu que je n'ai plus besoin de faire fonctionner les pompes à chaleur, donc dans ce cas une perte de rendement due à l'inclinaison...je m'en moque.
C'est l'évidence même, il suffit d'aller consulter les statistiques détaillées de RTE qui sont une moyenne pour la France.
Mais d'après notre cher prix nobel de physique, il produirait seulement moitié en hiver même quand on les installe au pôle nord.
Incroyable, non !
Ils n’ont pas non plus pris en compte le fait qu’en réalité il vous faut au moins 15% (plutôt 30% en hiver) d’essence dans votre E85, et ce n’est pas dans votre champs que vous la trouverez et la raffinerez.
Je pense que vous êtes dans la confusion et confondez facteur de charge et rendement, quand on vous parle de rendement on ne vous parle pas de facteur de charge
Allumez vos lanternes et vous y verrez plus clair !
Votre derniere phrase est typique de votre trouble de compréhension. Par exemple, puisque vous parlez de facteur de charge, il se détermine sur l'année pour intégrer les variations météorologiques, ou autres, car selon le convertisseur les variatios dans le temps peuvent dépendre de la métérorologie, comme ici pour les PPV, et il n'y a donc qu'un facteur de charge significatif : L'année, pas deux pour 6 mois et pas 4 par trimestre....pars 12 un pour chaque mois !
Apprenez de quoi vous parlez avant de faire le maitre d'école
Par ailleurs, je vous confirme qu'en hiver les PPV ne produisent pas 5% de ce qu'ils produisent en été ;
Mais 40 à 50% de ce qu'ils produisent en été, et cela en fonction de la latitude du lieu.
Serge Rochain
Je vous suggere la lecture de "Une Histoire de la conquête de l'énergie jusqu'au XXIe siècle" aux éditions Complicité
Moi je vous suggère de regarder les données RTE, https://analysesetdonnees.rte-france.com/production/solaire où l’on peut constater 0.7TWh solaire produit en France en dec 2023, contre 2,7TWh en juillet 2023, soit 26%... on est loin d’un ratio 40-50%.
De la même façon que pour bouboule, je préfère ne pas perdre mon temps avec quelqu'un qui fait une statistique sur UN Seul cas particulier pour le généraliser.... surtout en ayant pris le soin de bien le choisir.
Non , c'est vous qui n'avez rien compris, désolé.
D'abord un facteur de charge ne se calcul pas forcément sur l'année mais sur une période donnée.
Et le rendement n'a rien à voir avec le facteur de charge.
C'est le rapport entre l'énergie qui entre dans un système et l'énergie utile qui en sort.
Je n'ai écrit nulle part que des PV produisait en hiver 5% de ce qu'il produisent en été.
J'ai écrit que le facteur de charge EN HIVER était de 5%.
Mais visiblement, vous n'avez toujours pas compris ce qu'était un facteur de charge.
Plutôt que de faire des réponses méprisantes et arrogantes, apprenez à lire, ça vous fera déjà un gros progrès.