Le stockage de l’énergie (2/2) : des perspectives industrielles prometteuses pour les systèmes embarqués malgré un décollage lent

 

Le stockage embarqué de l’énergie, un marché au service de l’essor de l’industrie du véhicule électrique …

Les systèmes de stockage embarqués sont intégrés dans un système mobile et sont dotés d’une capacité plus réduite ainsi qu’une plus faible puissance que les systèmes de stockage stationnaire. Ils jouent un rôle déterminant dans le secteur des transports avec l’essor des véhicules hybrides et électriques.

D’un point de vue technologique, les batteries électrochimiques semblent être à date les plus prometteuses pour accompagner les perspectives de croissance du marché du véhicule électrique. De nombreuses technologies de batteries sont en cours de développement. Parmi elles, la technologie lithium-ion semble selon l’ADEME la plus apte à permettre l’essor des véhicules électriques et hybrides, mais d’autres batteries comme celles au magnésium, les métal-air ou celles à haute température peuvent se révéler plus intéressantes à plus long terme.

 

… dont le modèle reste à définir…

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L’essor du véhicule décarboné laisse envisager une perspective industrielle prometteuse. Il est l’objet de nombreuses préoccupations sociétales : médiatisation, volatilité du prix des carburants fossiles, préservation de l’environnement. Le transport est à l’origine de 60% de la consommation mondiale de pétrole et de 30% des émissions de gaz à effet de serre dans le monde ; le véhicule électrique apparaît comme un moyen d’atteindre les objectifs de réduction des rejets de CO2. Le stockage embarqué est la clef de voûte du développement de la filière.

 

L’absence de réglementation aboutie sur le sujet, les difficultés technologiques et un modèle économique non défini sont autant de freins au décollage du marché. Celui-ci ne pourra se faire qu’en intégrant les problématiques suivantes :

  • L’autonomie limitée du véhicule électrique doit être comblée par un maillage d’infrastructures de recharge accélérée sur l’ensemble du territoire afin de remédier à la peur de tomber en panne sèche. Bien qu’un livre vert sur les infrastructures de recharge définisse un plan de route pour le développement de la filière, des normes et pratiques communes et compatibles doivent être développées à l’échelle du pays et de l’Europe. D’après la Comission de Régulation de l’Energie, un réseau de 4 millions de points de recharge privés et de 400 000 points de recharge publiques doit être développé à horizon 2020. Le coût de déploiement de telles infrastructures représenterait 10 milliards d’euros dont 1,5 pour le renforcement des réseaux

 

  • L’essor du véhicule électrique risque d’engendrer une contrainte supplémentaire pour le réseau d’électricité. Malgré la difficulté d’estimer la consommation totale d’électricité engendrée par les véhicules en raison de l’incertitude sur leurs ventes, les estimations tablent sur une consommation annuelle de 4TWh à horizon 2020 pour une mise en circulation de 2 millions de véhicules, soit environ 1% de la consommation totale française. Des investissements sont à prévoir pour s’assurer du fonctionnement optimal du réseau pendant les périodes de pointe. Il est important de limiter le recours aux solutions de production d’électricité fortement émettrices de CO2 ordinairement sollicitées pour combler les pics de consommation envisagés. Pour y remédier, des solutions de charge intelligentes préconisant le report de charge ou imposant une recharge plus rapide pendant les périodes creuses doivent être encouragées. Elles permettraient de limiter les investissements au niveau du réseau.

 

  • Les batteries coûtent encore cher. Le développement de la filière ne pourra se faire sans la réduction des coûts de fabrication. Il faut alors compter sur une évolution de la technologie, le développement de capacités de production à grande échelle et la diminution des coûts marginaux, mais aussi sur le soutien de l’Etat à la filière.

 

… mais promis à de belles perspectives malgré un lent décollage…

Le développement du véhicule électrique fait naître un nouveau rapport à la mobilité et avec, de nouveaux marchés. On assiste notamment au déploiement des plateformes d’autopartage (autolib), de prêt ou de mutualisation du véhicule, portées par les nouvelles technologies et le déploiement de services et applications dédiés au véhicules électriques (chargemap.com, hybrelec.com).

Le marché des véhicules industriels électriques semble prometteur. Ils sont particulièrement adaptés au transport sur site et aux trajets réguliers. D’un point de vue économique, les industriels bénéficient d’une subvention à l’achat et s’avèrent moins onéreux à l’entretien que les véhicules thermiques car ils sont plus adaptés aux trajets répétés sur courte distance. A titre d’exemple, PVI propose des systèmes de traction électriques pour véhicules industriels et RENAULT est positionné sur le marché avec sa Kangoo 100% électrique.

A terme, on peut envisager le développement de la technologie vehicule to grid (V2G) en soutien au réseau d’électricité. Les véhicules connectés au réseau pourraient se décharger dans le réseau en fonction de ses besoins et de l’état de charge de la batterie et ainsi combler les pointes de consommation.

Les constructeurs de batteries sont aussi impactés par la croissance de ce marché : le cabinet Pike Research estime que le marché des batteries li-ion dans le secteur automobile augmentera de 1,6 milliards de dollars en 2012 à 22 milliards en 2020. En 2015, le marché de ces batteries avoisinera les 9 milliards de dollars et 5 acteurs, AESC, LG CHEM, PANASONIC/SANYO, A123 et SB LIMOTIVE devraient se partager 70% du marché.

Bien qu’une récente étude de l’AIE (Agence Internationale de l’Energie et de l’EVI (Electric Vehicles Initiative) envisage un marché allant jusqu’à 20 millions de véhicules électriques particuliers dans le monde à horizon 2020, le marché souffre du lent développement des infrastructures de recharge. Renault-Nissan a indiqué accuser pour cette raison un retard de 4 à 5 années dans ses objectifs de pénétration du marché.

 

… intéressant une batterie d’acteurs aux positionnements variés

Le marché des constructeurs automobiles profitait anciennement à des petits producteurs situés sur une niche (voitures AIXAM sans permis par exemple). Il s’est ouvert à de nombreux opérateurs (VENTURI, BOLLORE, MATRA, LUMENEO …) ; on en recense une vingtaine en France). Les grands constructeurs automobiles proposent se sont quasiment tous positionnés sur le marché. Les industriels y voient l’opportunité de relancer le marché de l’automobile.

Les fournisseurs de batteries proposent des solutions innovantes en termes de coûts, de performance (énergie, capacité, autonomie), de sécurité et d’empreinte environnementale. Outre les acteurs mentionnés plus haut, les principaux acteurs du marché sont les spécialistes du secteur (BOLLORE BATSCAP, JC SAFT, DOW KOKAM France …) et les constructeurs automobiles impliqués dans de nombreux projets de développement.

Les infrastructures de recharge sont la clé du développement de la filière ; leur multiplication sur le territoire doit permettre de lever la défiance des automobilistes. En France, les acteurs englobent l’intégralité de la filière : le matériel (SCHNEIDER, SAINTRONIC, LEGRAND…), la monétique et le transfert de données (PARKEON), l’aménagement (SPIE, SODERETEL, EDTE) et les services pour établir et exploiter les points de recharge (EDF, VEOLIA). D’autres acteurs se mobilisent pour accueillir des bornes de chargement, c’est le cas par exemple des sociétés d’autoroute, des acteurs du commerce et de la distribution, des hôteliers et des restaurateurs.

Les producteurs ou gestionnaires de réseau devront adapter leurs infrastructures afin de répondre à une hausse de la consommation et revoir leurs modèles de tarification.

Les collectivités territoriales ont un rôle de chef de file à assurer dans le déploiement des infrastructures d’accueil aux véhicules électriques pour soutenir le déploiement de la filière.

 

Exemples de projets

De nombreuses solutions peuvent être envisagées en réponse au problème de la recharge des batteries.
La société Better Place s’est positionnée sur le marché des stations d’échange de batteries électriques principalement au Danemark et en Israël et a développé un partenariat avec RENAULT-NISSAN. L’entreprise a fait faillite en raison de l’absence de modèle économique (standards de construction, logistique) et du retard au décollage du marché. Cette solution sera peut être ré-envisagée quand celui-ci se sera développé et quand un modèle économique pérenne aura émergé.
Des équipes de Stanford travaillent sur un projet de rechargement de batteries par bobines placées sous l’asphalte des autoroutes. Les coûts de développement sont à priori colossaux et il faut s’assurer que le dispositif ne génère pas de radiations néfastes.

ALSTOM développe le projet HESOP, consacré à la récupération de l’énergie de freinage des trains pour la redistribuer aux autres trains circulant à proximité ou au réseau électrique. L’énergie de freinage perdue chaque année en France représente 165 GWh.

KEOLIS propose à Bordeaux des navettes fluviales hybrides pour le transport de passagers. Elles sont équipées de batteries leur fournissant 6 heures d’autonomies pendant les deux périodes de pointe de la journée (matin, soir). Elles sont rechargées au réseau le soir et pendant la phase de propulsion. Les navettes doivent permettre annuellement le transport de 200 000 passagers et leurs vélos.

Le groupe BOLLORE a lancé une voiture de ville électrique, la Bluecar, conçue par le fabricant de batteries BATSCAP. Le groupe espère une forte demande des particuliers urbains ou périurbains. Le véhicule aussi est présent sur le marché de l’autopartage à Paris (Autolib’) et à Lyon (Bluely).

AIR LIQUIDE est positionné sur le secteur de l’approvisionnement en hydrogène des chariots élévateurs à pile à combustible et met en place des stations de remplissage chez ses clients. AIR LIQUIDE approvisionne ainsi Walmart sur le marché Canadien et devra approvisionner la plateforme logistique lyonnaise d’IKEA.

Greenovia, filiale du groupe LA POSTE a été sélectionnée par le Service d’Achats de l’Etat pour équiper les flottes des Ministères de véhicules électriques avec un objectif de renouvellement du parc de 25% d’ici fin 2014.

 

Placé sous l’impulsion du développement du véhicule électrique, le stockage embarqué de l’énergie est promis à un bel avenir. Les industriels y voient l’occasion de relancer le marché de l’automobile à la traîne depuis quelques années. Ce développement peine à décoller en raison du manque d’infrastructure et du flou autour de l’émergence de nouveaux modèles économiques mais n’en reste pas moins prometteur.

 

Sources :

  • Association pour l’Avenir du Véhicule Electrique Méditerranéen, AVEM
  • Enerpresse – Dossier véhicule électrique
  • Direction Générale de l’Energie et du Climat – Véhicule décarboné
  • Pike Research – Electric Vehicles : 10 predictions for 2013

 

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