[Le Point Sur] Etude de l'impact des voitures électrifiées sur le marché des matériaux

Hortevin

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Fontenay le Fleury
Bonjour à tous, j'ai découvert cette semaine une étude très intéressante sur l'impact des voitures électriques sur le marché des matériaux :

Voiture électrique : quel impact sur la demande de métaux ? - OFI Asset Management

On y apprend différents matériaux dont une voiture a besoin : cuivre, lithium, nickel, cobalt...etc.
La projection sur une quantité de 100 million de voitures par an, en considérant que les voitures électriques ne peuvent pas dépasser 5% du marché d'ici 3 à 5 ans, l'étude analyse méthodiquement l'impact sur différents matériaux.

C'est un beau document qui va pouvoir appuyer nos débats futurs, notamment "FCEV vs BEV".

Quelques débriefs rapides, le cobalt est déjà sous tension. Volkswagen avait désespéré à chercher un accord avec les producteurs, tandis que Samsung se presse à son tour de sécuriser l'approvisionnement (Samsung in Talks for Multi-Year Cobalt Deal From Congo).

Production_Cobalt.JPG

Au niveau du cuivre, j'ai aussi appris quelques chiffres sur l'impact des bornes de recharges, il faut :
  • 1 kg de cuivre pour une prise individuelle niveau 1
  • 4 kg de cuivre pour une prise publique niveau 1 ou 2
  • 100 kg de cuivre pour une prise de recharge niveau 3
Et bien sûr, le véhicule lui même a besoin du cuivre :

Quantité_Cuivre_Véhicule_électrifié.JPG
 

Andre Tissot

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Sans oublier l'impact de la recharge sur le réseau, lorsque quelques centaines de milliers de voitures vont se brancher sur le réseau le soir à la maison ...
Et la gestion d'un réseau avec des pics consommation et de production n'est pas évident.
 

Hortevin

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Fontenay le Fleury
Un dossier intéressant à suivre, un dossier complet sur la tension du marché de cobalt :
LA COURSE AU COBALT EST LANCÉE - Usine Nouvelle

Apple, Volkswagen, Tesla, Samsung, GEM... Pour les industriels dont les produits incluent des batteries lithium-ion, du smartphone au véhicule électrique, le déficit annoncé de cobalt et la forte hausse des cours qui en découle sont devenus un risque majeur. La course à la sécurisation des approvisionnements a démarré.

 

lexusdelta

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EH oui si c'est plus le petrole ce sera autre chose....et vue que les besoins de la population terrestre ne semble^nt pas vouloir baisser ( normal puisque déja la population n'arrete pas d'augmenter...) on aura d'autres conflits en perspectives.
 
M

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Bof.... soyons calmes.
Pour ce que j'ai lu la proportion de cobalt dans une voiture complète est somme toute dérisoire.
Quand les œufs ont manqué on a continué à manger des pâtes...
On va laisser les spéculateurs jouer avec la "peur de manquer" des industriels.
Si le prix de la matière première augmente elle rémunèrera peut-être un peu mieux ceux qui l'extraient et les pays producteurs sensés en tirer un progrès économique.
Et puis cela va rentabiliser les filières de recyclage à long terme.
Le malheur des uns fera le bonheur des autres.
La simplification des process industriels pour une voiture électrique (vs thermique) construite en masse ne va pas me faire pleurer sur l'équilibre financier des constructeurs..
A-t-on chiffré l'incidence (dérisoire) sur le prix d'achat par le client d'un tel véhicule?
Cela va-t-il menacer les modèles bas de gammes supposément les plus à vendre?
 

lexusdelta

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Les histoires de prix ne sont effectivement que de la comptabilite de financiers. Par contre le fait de toujours pomper plus les ressources de la terre me désole . Pour notre génération pas de soucis. Mais apres ? Faut vraiment toujours vider les ressources jusqu'a ce qu'ils en ait plus ? Le mode croissance toujours semble vraiment s'etre encré profondement dans nos cervelles. Meme le deputé maire de la ville voisine prevoyait dans son discours de voeux qu'ils esperait voir la population de la ville augmenter de 10 % dans les 5 prochaines années!!! Connard quoi. On veut pas plus d'habitants qui font encore plus chier tout le monde ( traffic ,pollution, encombrement , violences sociales etc ..). Le ville souffre du chomage , de saleté , de violences...c'est sur qu'avec 2000 habitants en plus ca ira mieux !! Y meme plus assez de medecin actuellement....Mais ca il s'enfiche il souhaite de la croissance....et il achete des vehicules electriques pour la municipalite....risible
 

frg62

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Bruxelles
Et quid du graphène ?
Certains pensent qu'il va révolutionner la technologie des batteries (capacité, courants de charge, etc.), tout en étant non polluant et posant zéro problème d'approvisionnement (c'est du carbone, rien de plus).
Si j'ai bien compris, le hic pour le moment, ce sont les coûts de production.

Alors, chimère ou futur Big Bang pour la civilisation électrique 2.0 ?
 

Hybridébridé

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J'avais vu cette étude, dont l'expertise de l'auteur, Benjamin Louvet, n'est pas à contester (*), mais dont la faiblesse est l'horizon restreint : dire que ça passera en 2021, soit dans 3 ans, n'apporte pas grand chose par rapport à ce qu'on sait déjà. L'étude du MIT citée par benjamin Louvet est déjà plus intéressante en se projetant en 2025. Mêmes conclusions, ça passe avec quelques tensions.

A l'autre bout de la prospective, il y a cette étude de l'Institut Helmoltz d'Ulm publiée dans Nature qui se projette en 2050, et là ça coincerait à tous les coups sur le Cobalt. A l'inverse, est-ce pertinent de se projeter à un horizon si lointain, sachant la triple révolution : électrification-connectivité-conduite autonome qui commence à frapper l'automobile, et ses conséquences aussi potentiellement radicales qu'imprévisibles, sans compter les possibilités du recyclage, de substitution de certains métaux, et d'ici 2050, il y a beaucoup de temps pour faire de la R&D dans ces domaines...

Celà étant, le message important et unique à retenir de ces études est que quelle que soit la voie choisie, nous ne retrouverons plus un nouvel eldorado énergétique similaire au bon temps du pétrole roi, le sous-sol nous limitera d'une façon ou d'une autre, surtout à 9,8 Milliards d'habitants en 2050 et 11,2 Milliiards en 2100, et il faut dès maintenant revenir en terme de mobilité vers une société de la sobriété (heureuse bien évidemment), dont la Prius et et les premiers rassemblement du PTC, tout à fait dans cet état d'esprit, montraient la voie, sobriété que le couple constructeurs-acheteurs semblent depuis avoir oublié.

Pour le VE, la déclinaison du choix de la sobriété est de préférer fabriquer, avec la même quantité de matières premières et pour la même autonomie, 2 berlines efficientes avec des batteries de 50 kWh et à 40 k€ que la classe moyenne aisée pourra se payer, plutôt qu'un unique gros SUV à 100 kWh (qui à 80 k€+ restera confidentiel, quoi qu'en dise ce marketeux psychopathe de Jaguar à 2'00'' : comme dirait Alexandre Astier...).

Rappelons également que ces excès délirants se payent en énergie et en CO2, du puits à la roue, que ce soit de l'extraction des matières premières à la fabrication du véhicule, puis ensuite lors de l'utilisation du véhicule. Pour l'utilisation, l'ADAC qui fait les calculs de CO2 du puits à la roue, trouve pour un véhicule rechargeant en Allemagne : 139 g/km pour le Tesla Model X 100 D, soit 64% de plus qu'une Huyndai Ioniq EV (85 g/km), mais aussi plus qu'une Prius 4 HEV (114 g/km) qui nous rappelle au passage que dans un pays dont l'électricité est fortement émettrice de CO2, l'hybridation d'un chassis efficient énergétiquement reste une très bonne solution. Et des pays dont l'électricité émet comme l'Allemagne ou plus, il y en a encore beaucoup...

Et comme je le disais, dès 2020, arrêtons de donner du bonus à ces véhicules excessifs, et je dirais même plus, commençons à les taxer dès 2025, et consacrons cet argent, soit pour diminuer moins vite le bonus des VE sobres, soit pour implanter des bornes de recharge...lentes ou semi-accélérées (7,4 kW (230 V, 32 A) devrait logiquement devenir le standard de la recharge de nuit) et à destination bien sûr, dans la même logique de sobriété (pour l'anecdote, j'ai récemment appris lors d'une conférence sur la recharge électrique, qu'à partir de 150 kW inclus, il faut refroidir par eau les câbles BT arrivant au chargeur !!!)

(*) : habitué des chaînes économiques telles BFM Business, c'est également un (ex ?) membre fondateur des éconoclastes, et il a fait d'excellents exposés avec son compère, tout aussi bon en plus technique, Nicolas Meilhan. Bien que HS, je ne peux résister de vous poster celui-ci sur le pétrole, sur le mode "Qui veut gagner des millions" (allez jusqu'à la toute fin, la dernière question est assez jouissive !) :
 
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Et quid du phosphate qui permet de fabriquer des batteries lithium fer phosphates ?


Le lithium-fer-phosphate, la plus sûre des technologies de batteries au lithium
POINT DE VUE |AVIS D'EXPERT |ENERGIE & ENVIRONNEMENT |BATTERIES |STOCKAGE D'ÉNERGIE

PAR PHILIPPE PASSEBON PUBLIÉ LE 01/07/2016 À 10H09


François Duchateau, Pdg de Slat.
SUR LE MÊME SUJET

François Duchateau, président directeur Général de SLAT, une entreprise française spécialisée dans l’alimentation électrique continue de sécurité des bâtiments et des infrastructures, revient sur les inquiétudes liées à la sécurité des batteries au lithium et compare les différentes technologies de batteries lithium, leurs avantages et défauts respectifs.

Le basculement de la technologie des batteries vers le lithiumest né d’une directive européenne destinée à protéger ses citoyens des effets nocifs des métaux lourds sur la santé. Ainsi le cadmium qui était très largement diffusé au début des années 2000 - les fameuses batteries CadNi (ou NiCad en anglais) - s’est retrouvé banni des applications grand public.

Développées à partir des années 90, les batteries à base de lithium se sont rapidement démocratisées, et se sont quasi totalement substituées aux batteries CadNi, avec des avantages écologiques certains par rapport aux batteries au plomb ou au cadmium.
Pourtant, récemment et en dépit de sa large diffusion, le lithium a été classé parmi les marchandises dangereuses. Des mesures surprenantes et potentiellement anxiogènes ont été prises par l'Association internationale du transport aérien (IATA), qui régule le transport aérien, pour interdire aux passagers de mettre leurs appareils électroniques avec batterie dans les bagages en soute.

Pourquoi un tel succès ?
Le succès du lithium dans les batteries tient dans trois avantages. D’une part, la densité d’énergie stockée dans les batteries à base de lithium est plus importante que celle des batteries nickel-cadmium, ou celle de leurs remplaçantes éphémères, les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH). D’autre part, le lithium est un métal très léger. Enfin, ces batteries lithium ne présentent pas d’effet mémoire, contrairement au CadNi, qui obligeait à décharger complètement la batterie pour la recharger sous peine de perdre en capacité. Ces trois avantages - densité, légèreté, effet mémoire - ont largement contribué au déploiement fulgurant du lithium dans les ordinateurs portables et les téléphones.

Les déboires du lithium
Pourtant, ces dernières années nous avons assisté à plusieurs affaires retentissantes d’alertes de consommateurs ou de rappels de produits. On se souvient du premier rappel massif de 6 millions de batteries par Sony en 2006. Mais des annonces ont été faites par d’autres constructeurs en 2006, 2008, 2014... Parmi les derniers en date, Toshiba a annoncé début 2016 un rappel de 100 000 batteries d’ordinateurs produites entre 2011 et 2015 par crainte de surchauffe pouvant entraîner brûlures ou risque d’incendie.

Faut-il parler d’UNE technologie lithium ?
Les autorités, par mesure de précaution, ont tout mis dans le même sac, résumant la situation à un manichéen lithium-ion = danger. En réalité, il existe de nombreuses technologies de batterie à base de lithium, avec chacune leur domaine de pertinence, leurs avantages et leurs inconvénients. Faisons un rapide tour d’horizon :
  • La batterie lithium-cobalt (LiCoO2) présente aujourd’hui la plus forte densité énergétique entre les différentes technologies lithium. Parmi ses avantages, nous pouvons citer l’absence d’effet mémoire et une très faible autodécharge, ce qui permet en théorie de la garder longtemps en stockage. Elle a conquis l’univers des ordinateurs portables, des téléphones, et c’est également elle qui équipe les Boeing 787 « Dreamliner ». Vous l’aurez deviné : c’est une batterie capricieuse... Elle requiert de grandes précautions pour sa charge. Un mauvais équilibrage des cellules, et la batterie surchauffe, voire explose ! Après deux incendies d’avion, heureusement sans perte humaine, Boeing et ses partenaires ont reconçu totalement le BMS (battery monitoring system) qui gère l’équilibrage des éléments de la batterie, surveille la température et assure la déconnexion si la tension est trop basse. Une protection mécanique est aussi nécessaire pour éviter les chocs. En effet, une structure interne endommagée ou une perforation peut provoquer un incendie.
  • La batterie lithium-cobalt-aluminium (LiCoAl), proche de la précédente en termes de performance, équipe les véhicules électriques de la marque Tesla. De faible impédance interne, elle permet des décharges importantes, nécessaires pour les accélérations impressionnantes de ces bolides. De la même façon, elle autorise des recharges à des courants importants, limitant la durée de recharge. Des cas d’incendie de ces voitures ont été rapportés, mais il semble qu’il s’agisse, dans les trois cas connus, d’un court-circuit accidentel des bornes de la batterie. Une batterie stocke de l’énergie et, quelle que soit sa technologie lithium, plomb ou autre, mettre les bornes en court-circuit, provoque un soudain dégagement de chaleur par effet joule.
  • La technologie lithium-manganèse-cobalt (LiMnCo), toujours dans les véhicules électriques mais aussi dans certains outils portatifs, est choisie pour sa durée de vie et sa plus grande stabilité que la batterie précédente. General Motors l’a sélectionnée pour sa gamme de véhicules électriques. Mais c’est une batterie qui supporte mal les températures supérieures à 50°C. Tesla a donc préféré cantonner cette technologie aux batteries stationnaires de stockage pour les particuliers, car elle prend un volume supérieur à capacité égale. Ces batteries présentent encore le risque d’incendie, voire d’explosion que l’on reproche aux batteries lithium-cobalt.
  • La batterie lithium-métal-polymère (LMP) équipe la Bluecar de Bolloré. Elle ne présente pas de risque d’explosion mais possède un rapport capacité/poids relativement modeste de 110 Wh/kg, ce qui reste tout de même près de trois fois supérieur à la batterie plomb. C’est une batterie « chaude » qui nécessite une température de 80°C pour fonctionner.
  • Le lithium-fer-phosphate (LiFePO4), enfin, a été largement adopté par l’industrie. Certes, cette technologie ne permet pas d’atteindre les rapports capacité/poids des technologies au Cobalt (120 Wh/kg contre 200 Wh/kg pour les lithium-cobalt), mais elle est d’une très grande stabilité, sans risque d’incendie ou d’explosion, même avec un BMS élémentaire. Cette batterie se caractérise également par le grand nombre de cycles charge-décharge admissible, environ 3 000 décharges contre quelques centaines pour la plupart des batteries commercialisées (lithium ou plomb). Elle présente de surcroît une caractéristique particulière, une sorte d’effet mémoire inversé : moins la décharge est importante, plus le nombre de cycles est important, ce qui la rend particulièrement insensible au microcyclage. Pour finir, elle supporte plutôt bien les températures ambiantes extrêmes, de 0° à 60°C. Avec un BMS de qualité, c’est une batterie très fiable, capable d’assurer son service pendant de nombreuses années.
En résumé : choisir une batterie LiFe pour une vie plus sûre
Les technologies à base de lithium restent un territoire de recherche intense qui nous promet de faire émerger des batteries avec des densités toujours plus importantes. Nous l’avons vu : toutes les technologies de batterie lithium ne sont pas égales. Des technologies lithium cobalt, produites avec des procédés mal maîtrisés, utilisées avec des BMS rudimentaires pour la construction de jouets, conduisent aux épidémies d’incendies accidentels des « Hoverboards » qu’ont connu les États-Unis récemment. Les restrictions appliquées au transport des batteries Li-ion en général pourraient pénaliser leur développement. Or, ces restrictions sont injustifiées pour certaines technologies telle la lithium-fer-phosphate qui ne présente pas de danger mais des caractéristiques enviables pour la transition énergétique du bâtiment et de l’industrie.

François Duchateau

https://www.industrie-techno.com/le...es-technologies-de-batteries-au-lithium.44982
 

lexusdelta

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On voit surtout à travers ces études que l'avenir de l'industrie auto EV reste assez floue finalement et pas mal de paramètres vont encore modifier cela à l'avenir notamment au niveau de la techno des batteries. Si on retourne 10 ans en arrière et qu'on retrouve les projections technologiques promises aux smartphones on voit que la réalité est dix ans apres assez loin..
 

Hybridébridé

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@FREDO78 : Le Li-Fe-PO, c'est ce qu'on faisait au début, parce que c'était plus stable, mais pas assez dense énergétiquement par rapport aux chimies au Cobalt, qui ont fini par gagner. C'est une des raisons de l'échec des batteries françaises. c'est le passage du Li-Fe-PO au NCM qui explique par exemple le bond en avant de 50%+ en énergie contenue des batteries des nouvelles Mercedes classe A et C PHEV, annoncées pour bientôt.

Ensuite, mieux vaut garder le Lithium léger pour les applications mobiles où la masse joue un rôle important. Pour les applications stationnaires, le sodium est très bien placé (à vérifier toutefois : quels autres métaux emploient les chimies des ces batteries). On est bien placé en France sur le Na avec la récente création d'une Start-up, Tiamat, sur la base d'une techno développée à l'échelle pilote par le CNRS et le CEA.
 
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Grigou

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Si le parc fait 30 millions, je trouve que cela fait beaucoup de cuivre par voiture ... Environ 80 kg, c'est pas réaliste, si ? Un moteur électrique ne pèse même pas ça en comptant sa carcasse d'acier, si je ne me trompe...
Même en rajoutant les câbles divers on est assez loin de la réalité j'ai l'impression.
Y aurait-il, comme souvent quand un lobby est derrière un article (ce qui reste à vérifier ici), une légère exagération ? ;)
 

Grigou

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Merci @Hortevin, je ne pensais pas qu'il y avait autant de cuivre dans une batterie lithium. Ni dans un moteur de Tesla d'ailleurs.
Ceci dit le cuivre se récupère, et ce n'est pas ce matériau qui posera le plus de problème d'approvisionnement, d'autres cités dans ton post initial sont autrement plus problématiques...