L’amélioration des batteries ne résoudra pas la problématique de la mobilité électrique

Les batteries sont une solution utile pour la mobilité électrique. Mais à trop vouloir leur demander, on en oublie que la physique est ce qu’elle est, dure et et incontournable, et que l’économie du système a elle aussi ses propres lois, aussi dures et incontournables.
En 2005, le coût moyen du kWh batterie Lithium-Ion est passé sous la barre des 500 $. Depuis, ce coût n’évolue quasiment plus, nous avons atteint l’asymptote. Ce qui continue d’évoluer régulièrement depuis les années 90, doucement mais sans rupture technologique majeure, c’est la densité énergétique en Wh par kg.

En d’autres termes, le prix des batteries ne peut plus baisser, mais la quantité d’énergie embarquée dans un même rapport poids-volume augmente légèrement chaque année. De là à dire que les batteries vont gagner le pari de la mobilité électrique, il y a un pas que certains franchissent allègrement. Sauf que si vous augmentez seulement la densité énergétique, vous augmentez légèrement l’autonomie kilométrique, mais vous ne réduisez pas le temps de recharge, vous l’augmentez en proportion. Il vous faudra alors bien plus de 8 heures pour une recharge complète à la maison.

Quel est le comportement thermique d’une batterie Lithium-Ion soumise à de telles puissances ?

Là encore, certains nous dirons : pas de problème, nous allons faire des bornes de recharge rapide de plus en plus puissantes pour réduire les temps de recharge. Par exemple, le projet Ultra E en Europe vient d’être annoncé avec le déploiement de 25 stations de recharge ultra-rapides de 350 kW. Quel est le comportement thermique d’une batterie Lithium-Ion soumise à de telles puissances ? On savait déjà par les grands laboratoires de recherche que plus vous chargez rapidement et plus vous réduisez la durée de vie des batteries, en nombre de cycles de charge.

Selon les spécialistes des batteries Lithium-Ion, l’augmentation de la densité d’énergie stockée est un risque, tout comme la charge rapide, demandée par les consommateurs, mais qui entraine « un échauffement excessif de la batterie, une dégradation accélérée des matériaux, une fin de vie prématurée, et surtout, augmente le risque de provoquer un court-circuit interne du fait de la rupture du séparateur entre les électrodes pouvant déclencher un feu et une explosion de la batterie ». C’est ce qui est arrivé aux batteries du Galaxy Note 7.

À 350 kW, verra-t-on les premières mises à feu de voitures électriques en espace public ? Sachant qu’un feu de batteries Lithium-Ion ne peut être éteint, les pompiers ne peuvent que mettre 2 tonnes de sable dessus et attendre 48 heures que ça se calme…

Le problème le plus important en termes économiques

Mais ce n’est pas le seul problème. Le problème le plus important en termes économiques c’est que les réseaux électriques ne sont pas dimensionnés pour voir se multiplier partout de telles bornes de recharge. On parle ici d’appel de puissance équivalent à un gros immeuble d’habitation, d’un seul coup, pour une seule voiture. Quel est le coût de renforcement d’un réseau électrique pour supporter de telles charges ? De plusieurs dizaines de milliers à plusieurs millions d’euros selon l’endroit, la distance de réseau à renforcer, le génie civil…

Aujourd’hui, les opérateurs d’électricité ont déjà beaucoup de mal à trouver les milliards d’euros nécessaires pour seulement maintenir en état le réseau existant. Faudra-t-il déployer des coûteuses batteries NaS de stockage réseau partout où l’on voudra recharger en forte puissance des batteries de voitures ?

Un nouveau rapport de L’Agence Européenne de l’Environnement http://www.eea.europa.eu/themes/transport/electric-vehicles/electric-vehicles-and-energy vient de conclure que la croissance des véhicules électriques va résulter en une demande supplémentaire de 150 GW dans l’Europe des 28 si l’on atteint 80% de taux de pénétration du marché à l’horizon 2050. De nouvelles centrales nucléaires en perspective ?

Le modèle économique de la station elle-même pose problème

Enfin, le modèle économique de la station elle-même pose problème. L’étude EY publiée fin 2015 démontrait déjà qu’il était très difficile d’atteindre un ROI de seulement 5% pour les stations de recharge publiques de faible puissance. Il y a fort à parier qu’une station de recharge de très forte puissance, autrement plus coûteuse, ne soit qu’un gouffre financier pour la collectivité qui sera appelée à subventionner cette impasse économique globale…

La même étude démontrait par contre que les stations hydrogène étaient, elles, rentables avec un Retour sur Investissement de 10% et des TRI (Taux de Rentabilité Interne) bien plus importants sur 15 ans. Des stations qui rechargent vos véhicules électriques hydrogène en 5 minutes, pour deux à trois fois plus d’autonomie que les batteries, sans aucun danger, et en apportant une solution stockage énergétique d’un réseau électrique de plus en plus intermittent, plutôt qu’en le fragilisant comme le font les stations de recharge électrique rapides. Ne marcherait-on pas sur la tête ? Il y a un bug dans le buzz batteries… Réfléchissez-y à deux fois.

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