Sommes-nous à la veille d'une révolution du pouvoir ?
Dans cet article, nous examinerons quatre nouvelles technologies de batterie et de charge qui pourraient accélérer la transition vers l'adoption massive des VE et réduire la dépendance de l'e-mobilité aux combustibles fossiles nocifs. Mais d'abord, jetons un coup d'œil aux goulots d'étranglement et aux obstacles que rencontre actuellement l'industrie des VE.
Les deux principaux goulets d'étranglement pour l'adoption massive de l'industrie des VE sont la fabrication de cellules de batterie pour répondre à la demande mondiale et le déploiement réussi de stations de recharge publiques fonctionnelles pour maintenir les véhicules en mouvement. Les consommateurs préfèrent attendre que la technologie arrive à maturité avant d'acheter, et les fabricants n'ont pas tendance à investir dans la technologie tant qu'ils ne voient pas la demande des consommateurs. C'est ce qu'on appelle le problème de la poule et de l'œuf, et c'est ce qui se passe dans le monde des VE.
Selon Graham Anderson, expert en industrie et en matières premières :
"Si nous voulons nous rapprocher de nos objectifs en matière d'émissions et maximiser le développement des véhicules électriques, nous devons investir massivement dans la capacité de production et dans les chaînes d'approvisionnement en matières premières, et nous en aurons besoin rapidement."
En général, la tension et la densité des batteries s'améliorent au fil du temps, ce qui contribue à résoudre le problème de la poule et de l'œuf. Cependant, certains scientifiques et sociétés de recherche espèrent une percée " miraculeuse " qui éliminera les goulets d'étranglement des VE et permettra une adoption rapide et massive. Est-ce vraiment possible ? Que réserve l'avenir aux batteries et aux technologies de recharge et comment pouvons-nous atténuer ces goulets d'étranglement avant qu'une percée majeure ne se produise ?
1. Chargeurs ultra-rapides
Il existe essentiellement trois types de vitesses de charge :
- Chargeurs lents ou de nuit : 3 kWh - 7 kWh (principalement utilisés à la maison)
- Chargeurs rapides: 7 kWh - 22 kWH (principalement utilisés dans les lieux d'affaires et les parkings, etc.)
- Chargeurs ultra-rapides : 50 kWh à 300 - 350 kWh+ (principalement utilisés pour la recharge rapide des VE et des véhicules commerciaux de plus grande taille)
Pourquoi la vitesse de charge est-elle si importante ? Eh bien, on en revient à nos goulets d'étranglement. La vitesse de charge, qui rend la recharge plus pratique et réduit considérablement l'anxiété liée à l'autonomie, est citée comme l'un des principaux obstacles à l'adoption généralisée des VE. Selon Mer Energy :
"Pour un véhicule électrique typique doté d'une batterie de 62kWh et d'une autonomie de 200-240 miles, une charge de 15 minutes à un point de charge de 150 kilowatts permettrait d'obtenir une autonomie de 120-145 miles."
Si l'on considère que la plupart des conducteurs de VE en déplacement doivent s'arrêter pour manger, faire une pause confort et se dégourdir les jambes, 15 minutes sont plus qu'acceptables pour la plupart des gens. Pour l'instant, la réalité de la recharge en déplacement n'est pas d'une rapidité telle qu'elle permette une telle rotation. Mais la situation évolue rapidement.
2. Chargeurs de véhicule à réseau (V2G)
La technologie "vehicle-to-grid" est donc déjà là, mais elle ne figure certainement pas en tête de liste des priorités de la plupart des consommateurs ou des entreprises. Dans la plupart des cas, les chargeurs sont trop encombrants et trop chers. Mais la situation est en train de changer. Les prix baissent, de même que la taille des unités, et les clients demandent de plus en plus de chargeurs à l'épreuve du temps.
Qu'est-ce que le V2G exactement ? Ces chargeurs permettent aux véhicules électriques d'être bien plus que de simples moyens de transport. Cette technologie permet aux batteries des VE de stocker de l'énergie et de la restituer au réseau électrique en cas de besoin. Par exemple, lorsque la demande sur le réseau est élevée ou lorsqu'il y a des coupures de courant dues à des conditions météorologiques défavorables ou à des problèmes d'infrastructure ou de mise à niveau. Selon Virta Global :
"Dans le monde, il y aura 140 à 240 millions de véhicules électriques d'ici 2030. Cela signifie que nous aurons au moins 140 millions de minuscules stockages d'énergie sur roues avec une capacité de stockage agrégée de 7 TWh."
Cette technologie d'équilibrage du réseau deviendra omniprésente dans les chargeurs du futur et les consommateurs et les entreprises s'attendront à ce qu'elle fasse partie de la norme dans un avenir pas trop lointain.
3. Chargeurs mobiles et technologie d'échange de batteries
Une technologie potentiellement perturbatrice est celle de l'échange de batteries. Vous entrez dans la voiture et, trois minutes plus tard, une nouvelle batterie entièrement chargée est automatiquement ajoutée, tandis que l'ancienne est retirée et commence à se recharger pendant que vous partez. Cela semble idéal.
Alors, pourquoi n'a-t-elle pas encore décollé et sera-t-elle l'avenir de la recharge ? Certains fabricants de VE, comme Nio en Chine, semblent le penser, mais il y a des obstacles à franchir. Selon Jeremy Michalek,
"Les batteries étant très chères, encombrantes et gourmandes en ressources, la création de vastes réseaux de packs interchangeables - qui doivent être stockés, maintenus en charge et entretenus - serait un gaspillage d'argent et de ressources, tout en augmentant l'empreinte carbone. De nombreuses batteries excédentaires resteraient en place, en attente de clients. En fin de compte, ce sont les clients qui absorberaient ces coûts exorbitants. Conscients de l'énigme, les partisans de l'échange ont commencé à vanter la possibilité que les batteries stockées renvoient de l'énergie au réseau."
La fabrication des batteries étant un obstacle majeur, le monde ne peut se permettre de laisser traîner de précieux packs de batteries inutilisés et prêts à l'emploi.
Les chargeurs mobiles ne sont certainement pas nouveaux, mais leur utilisation et leur demande augmentent à mesure que la courbe d'adoption des VE se déplace vers le haut et vers la droite. Grâce à la recharge mobile, il n'est pas nécessaire de procéder à des changements structurels, ni d'engager d'énormes dépenses, et les flottes de véhicules électriques qui ont besoin d'une recharge rapide sur la route n'ont plus de problèmes, ce qui est l'une des premières applications des chargeurs mobiles.
4. Technologie des batteries - état solide et lithium-soufre
Que diriez-vous de packs de batteries qui se chargent en quelques secondes, durent plusieurs jours et peuvent se recharger par voie aérienne, sans fil ? Cela semble idyllique. Eh bien, ce n'est peut-être pas si loin. Selon la Gazette de Harvard :
"Les batteries longue durée et à chargement rapide sont essentielles à l'expansion du marché des véhicules électriques, mais les batteries lithium-ion actuelles ne répondent pas aux besoins : elles sont trop lourdes, trop chères et prennent trop de temps à se charger."
La batterie lithium-métal est considérée comme le Saint Graal de la chimie des batteries en raison de sa grande capacité et de sa densité énergétique. Cette technologie de batterie pourrait porter la durée de vie des véhicules électriques à celle des voitures à essence - 10 à 15 ans - sans qu'il soit nécessaire de remplacer la batterie.
Les batteries au lithium-soufre pourraient également être plus performantes que celles au lithium-ion. La nouvelle technologie de batterie aurait un impact environnemental plus faible que le lithium-ion et des coûts de fabrication plus bas, tout en offrant la possibilité d'alimenter un véhicule pendant 1000 km (620 miles) ou un smartphone pendant 5 jours.
Plutôt que d'utiliser du cobalt coûteux, qui est vulnérable aux fragiles chaînes d'approvisionnement mondiales, ils utilisent du soufre, une matière première bon marché disponible comme sous-produit de l'industrie pétrolière. Et leur coût par unité d'énergie permet de réaliser des économies substantielles. Ce type de technologie présente toutefois quelques problèmes. Le principal problème est que les batteries actuelles au lithium-soufre (Li-S) ne peuvent pas être rechargées suffisamment souvent avant de tomber en panne pour les rendre commercialement viables. Tout est dans la chimie interne : la charge d'une batterie Li-S provoque une accumulation de dépôts chimiques qui dégradent la cellule et réduisent sa durée de vie.
Une autre percée potentielle vient du NIMS (National Institute for Materials Science), au Japon, qui développe une batterie au lithium-air. Leur prototype a une densité énergétique de plus de 500Wh/kg. En comparaison, les batteries lithium-ion des véhicules Tesla ont une densité énergétique de 260Wh/kg. Ce type de technologie pourrait même être utilisé pour le développement d'avions électriques. Selon le NIMS:
""Les batteries lithium-air ont le potentiel d'être les batteries rechargeables ultimes : elles sont légères et de grande capacité, avec des densités d'énergie théoriques plusieurs fois supérieures à celles des batteries lithium-ion actuellement disponibles"".
D'autres technologies consistent à capter l'énergie du WiFi, du son, de la nature et même de la sueur ! La sueur, par exemple, pourrait être utilisée pour alimenter des objets à porter lors d'un exercice physique. Les possibilités de la technologie de chargement des batteries sont donc infinies. L'essentiel pour les consommateurs et les entreprises est qu'elles soient sûres, bon marché, fiables et omniprésentes. Ce n'est pas une mince affaire. Mais les esprits les plus brillants s'y emploient.
