La batterie: le côté obscur de la voiture électrique

La voiture électrique: rêve, fantasme ou cauchemar?
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La voiture électrique: rêve, fantasme ou cauchemar? - © JAN WOITAS - AFP

Même si le phénomène est encore marginal, la voiture "tout électrique" fait rêver. Transformer chaque prise électrique en une source de carburant, ne plus émettre de CO2 dans les villes embouteillées, disposer d’un moteur pratiquement indestructible et ne plus produire d’autre nuisance sonore que le bruit des roulements... Un fantasme.  Mais la technologie coûte très cher, le temps de charge est long, et le calcul écologique incertain. A propos peut-on calculer le prix du " plein " de batterie électrique? Nous avons tenté ce difficile exercice.

Quand nous demandons à Jean-Marc Ponteville, porte-parole pour Volkswagen chez D’Ieteren  quel est l’obstacle majeur à la commercialisation des véhicules électriques, la réponse est immédiate: "Le prix". Un prix difficile à cerner, mais un marché gigantesque. La prochaine génération de batterie Li-ion  représentera  10 milliards de dollars en 2030, tant pour les produits électroniques que pour les véhicules.

Pour le cabinet spécialisé de Boston Lux Research, cité par le site Reneweconomy, la vente massive de voitures électriques d’ici 2025 n’est envisageable qu’avec des batteries dont le prix au kWh est situé sous la barre des 200 dollars.  Par comparaison, le rendement actuel d’une batterie lithium-ion pour voiture se situe entre 270 et 350 dollars le kWh. Panasonic et Tesla pourraient arriver à près de 172 dollars le kWh d’ici 10 ans.

Pour Jean-Marc Ponteville, calculer le prix d’un "plein" relève du défi. "Il faut compter entre 11 et 15 kWh aux 100 km pour un véhicule de type Golf. Mais le prix du kWh est très variable selon que  l’on soit un utilisateur privé, utilisant le tarif de jour ou de nuit pour recharger les batteries. Et les tarifs changent selon les régions en fonction des prix de distribution. Les entreprises grandes consommatrices d’électricité et celles qui en produisent, ont encore des tarifs bien plus bas".

En se basant sur différentes sources, (un prix moyen de 30 centimes le kWh), parcourir 100 km coûterait  3,5 euros en électricité. Ce qui fait deux à trois fois moins cher qu’une voiture traditionnelle. Mais pour un prix d’achat qui peut atteindre le double d’une voiture à essence.

Recyclage difficile

Un autre obstacle à la commercialisation massive des véhicules électriques est le recyclage des batteries. Tesla évoque un taux de recyclage de 60% et compte atteindre les 90% vers 2018 avec des batteries " Ryden Dual Carbon " biodégradables et dépourvues de métaux lourds. L’an passé, l’université de Stanford a pour sa part annoncé la mise au point d’une batterie durable dépourvue de lithium, ce composant rare, cher et polluant.

Batteries du futur

L’avenir est aussi dans les nanotubes de carbone. En Espagne, la société Graphenano a débuté la production de batteries au graphène pour véhicules électriques. Elles seraient jusqu’à 4 fois plus efficaces que les batteries actuelles. Et tout près de nous, en janvier 2016, c’est le CNRS et le CEA français qui ont annoncé le lancement d’une batterie révolutionnaire au sodium-ion.

Des chercheurs britanniques travaillent même sur une technologie lithium-air qui donnerait aux voitures électriques une autonomie équivalant à celle des véhicules à essence. Selon la revue Science, elle peut être rechargée plus de plus de deux cents fois, ce qui porterait sa longévité à 120 000 kilomètres pour un poids 5 fois inférieur à la technologie actuelle. C’est ce que pronostiquent les scientifiques de l'université de Cambridge au Royaume-Uni.  Seul problème, tout cela n’existera pas avant 10 ans.

Charger une batterie : 75 minutes ou 8 heures

Un autre frein au déploiement électrique est le temps de charge des véhicules. Selon Jean-Marc Ponteville, il est de 8H00 sur le réseau résidentiel. Le délai descend à 3H00 avec un système Wallbox que l’on peut faire installer chez soi. Les chargeurs rapides permettent d’atteindre 70 à 80 % de la capacité d’une batterie en une demi-heure.  Avec un inconvénient:  la charge accélérée peut réduire a longévité des accus.

Malgré ses superchargeurs, le temps de charge revendiqué par Tesla est de 75 minutes.

En Israël, la start-up StoreDot, dans laquelle Samsung est devenue actionnaire, promet la  recharge d’une voiture en 5 minutes pour une autonomie de 500 km. L’entreprise utilisera pour cela un système composé de 7000 cellules, et basé sur des produits naturels  (du coton notamment).

Et cette fois, pas besoin de patienter trop longtemps pour vérifier cette promesse, la " FlashBattery " devrait être commercialisée d’ici la fin de l’année 2016.

Le futur est peut-être, aussi, dans la recharge par induction. Avec des places de parking, voire des routes, capables de recharger les véhicules en permanence.  Mais cela non plus, ce n’est pas pour demain.

Mais à court terme, les progrès devraient plutôt venir de l’électronique de haute tension qui rend les batteries plus performantes en améliorant leur gestion.

Reste le scénario de la mise en place d’un réseau de stations d’échange de batteries. L’idée est attirante, mais selon un constructeur, la structure-même des véhicules devrait être modifiée. Ce qui les alourdirait. Or, la batterie est déjà lourde. Alors qu’un litre d’essence pèse près de 800gr, il faut 1 à 2 kg de batterie pour parcourir un km.

Une seconde vie pour les anciennes batteries

Une façon de rentabiliser les batteries pour voitures serait de les recycler, en fin de vie, sur le marché des équipements domestiques. Chaque foyer pourrait alors disposer d’une "batteries-tampon" en cas de coupure électrique. Ou encore comme moyen de stockage de l‘électricité durant la nuit, lorsque le kW est jusqu’à deux fois moins cher. Cette pratique existe au Japon, et c’est ce que veut commercialiser la marque Tesla. Mais là encore, le système a ses limites. Le représentant d’un constructeur assure qu’après 8 ans d’utilisation, une batterie automobile fournit encore 80% de sa capacité.  Mais que remplacer une batterie dans un véhicule est  trop coûteux. Selon lui, "la batterie est sans doute le réservoir de carburant le plus cher au monde."

Pas de marché avant 2025 ?

Le modèle économique du véhicule électrique fait craindre que rien ne sera efficace avant 2025. A moins que…

Des chercheurs des universités Rice de Queensland assurent que d’ici 5 ans, les voitures électriques seront dépourvues de batteries. Elles seront remplacée par des Supercondensateurs. Selon le Journal of Power Sources  et la revue IOPScience, ces supercondensateurs offrent une forte poussée d’accélération et des temps de charge très courts. Les supercondensateurs étant réalisés à partir de graphène, une seule couche d’atomes de carbone suffit. Ce film supercondensateur pourrait alors se cacher partout dans le véhicule : carrosserie, toit, plancher, portes. Une solution de rêve.

En 2017 : des F1 électriques à Bruxelles

Si le consommateur est encore frileux, l’industrie, elle, commence à placer ses pions. Plusieurs "superusines" de batteries sont en cours de construction. L’une d’entre elles est située à Sunderland, en Grande-Bretagne pour les batteries Nissan. Et la première voiture électrique d’Audi, haut de gamme, sera construite dans les ateliers de l’usine bruxelloise de Forest.

Un joli coup de pub pour les voitures électriques pourrait avoir lieu en 2017 sous la forme d’une course de bolides sur le plateau du Heysel à Bruxelles. Stephan Uhoda, le promoteur de la course souhaite mettre en place un Grand-Prix de Belgique de la "Formula E". Ce championnat du monde déjà organisé à Londres, Berlin et Paris sous le contrôle de la FIA offrirait une visibilité énorme à l’industrie du véhicule électrique. La FIA  donnera son feu vert, tant sur la date (qui devrait être le 10 juin 2017) que sur le format du circuit dans les semaines qui viennent.  "La ville de Bruxelles a donné son accord, la Commission européenne apportera son support pour un symposium consacré aux mobilités alternatives", explique Stephan Uhoda qui n'attend plus que l'accord de la Région. Si c’est le cas, Bruxelles deviendra l’un des circuits officiels de la Formula E pour une durée de 5 ans.

La voiture électrique en 8 questions

-Comment conduire " électrique " ? Plus encore que pour la voiture  à carburant fossile, le pilotage "électrique" est très sensible à la manière de conduire. " Il faut une écoconduite extrême, nous dit un  expert:  éviter les accélérations et anticiper la conduite pour freiner le moins possible "

-Quel profil de conducteur? Tout le monde n’a pas le profil du conducteur électrique : il faut privilégier les petits trajets et en milieu urbain. Et éviter les longs trajets sur autoroute à grande vitesse.

-Existe-t-il une prise standardisée pour recharger les véhicules? A domicile, il est possible d’utiliser une prise standard avec un adaptateur. Dans les réseaux de recharge publics et sur les Wallbox,  il existe deux normes, explique un gestionnaire de flotte. L’une est allemande et l’autre franco-japonaise (entendez Nissan).  L’une d’entre elles finira par s’imposer. En Europe, la solution allemande aurait la cote.

-Quelle est la concurrente du véhicule électrique ? C’est la voiture à hydrogène qui présente l’avantage d’embarquer sa propre production d’électricité. À poids identique, cette technologie  dispose de davantage d’énergie et la recharge est aussi rapide que pour le LPG. En revanche, trouver des points de ravitaillement reste un véritable problème. Nous devrions assister à un match entre les deux technologies concurrentes.

-Solide le moteur électrique ? Oui. Par l’économie de pièces mises en œuvre, le moteur électrique jouit d’une fiabilité mécanique et donc d’une longévité accrue grâce à sa simplicité de fonctionnement. Et les entretiens sont plus économiques.

-Existe-t-il une prime à l’achat d’une véhicule électrique ? Oui, une prime de 5000 euros. Seule condition : habiter en Flandre. En Allemagne, la prime est de 4000 euros depuis ce mercredi.

- Le principal défi à relever pour que la voiture électrique s’impose comme le bon achat? Baisser le prix des véhicules. Lors du salon de l’auto, un véhicule de 12 000 euros coûtait deux fois moins cher que son équivalent Electrique. Le défi est donc simple:  il faut mettre la technologie électrique au prix de la grande diffusion. Et ce n’est pas le cas. En 2025 peut-être.

-Ecologique le transport électrique? Pas sûr. Pour l’instant, la fabrication de batteries nécessite des composants chimiques, tels que le plomb, le lithium ou le cadmium.

Par ailleurs, la production mondiale d’électricité est pour 15% d’origine nucléaire (qui ne produit pas de CO2) remise en question dans de nombreux pays européens. 40 % de l’électricité provient de centrales à charbon polluantes et 20 % de centrales à gaz. Pour l’instant, l’électricité renouvelable est encore marginale.

 

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