Des batteries pour électrifier les camions
Les progrès techniques réalisés dans le secteur des véhicules de tourisme à zéro émission (VZE) ont été transposés au secteur des véhicules moyens et lourds à zéro émission (VMLZE); cela a permis d’en accélérer le développement. Les batteries répondent désormais aux nombreuses exigences liées au transport routier lourd sur de courtes et moyennes distances. En outre, les batteries font leur entrée sur le marché du transport de marchandises sur de longues distances. Plusieurs constructeurs (par exemple, Mercedes-Benz, Tesla, DAF, Designwerk/Volvo) lancent des véhicules dont l’autonomie peut atteindre de 500 à 800 km. En ce qui a trait aux distances parcourues pour le transport des marchandises, des statistiques montrent que seulement une partie des camions lourds utilisés en Amérique du Nord ont besoin d’une autonomie de plus de 800 km. De plus, les tendances indiquent un changement dans les modèles de distribution. En effet, on a observé un passage de modèles de distribution interrégionaux à des modèles décentralisés, la longueur moyenne des trajets diminuant considérablement au cours des deux dernières décennies. La perte de rendement associée au poids est actuellement importante (par exemple, >10 % pour un camion ayant une autonomie de 500 km), mais elle diminuera avec les innovations relatives au poids et au volume des blocs de batteries. Ces enjeux touchent également le secteur des véhicules de tourisme; cela favorise la recherche et le développement dans le domaine des batteries. Néanmoins, aux États-Unis et en Europe, le transport de marchandises lourdes est généralement restreint par le volume (c’est-à-dire qu’un camion atteint sa limite de volume avant sa limite de poids). Cela signifie que le poids des batteries n’est pas une contrainte aussi importante qu’on pourrait le croire.
Batteries – Situations actuelle et future
Deux types de batteries lithium-ion bien établis, celles à base d’oxyde de nickel (NMC, NCA) et celles à base de phosphate de fer (LFP), dominent à la fois le secteur des VMLZE et celui des véhicules de tourisme. En général, les batteries à base de nickel stockent plus d’énergie et peuvent convenir aux gros camions effectuant des trajets longs. Les batteries LFP sont généralement moins chères, plus durables et plus sûres. Les batteries sont des dispositifs complexes. Elles nécessitent de longs travaux de recherche et développement et requièrent une fabrication de haute technologie. Par conséquent, l’adoption des batteries de nouvelle génération sera progressive plutôt que radicale. À court terme (environ 5 ans), les fabricants de batteries apporteront des modifications progressives aux produits actuels. À moyen terme (environ 10 ans), toute une série de jeunes entreprises confirmeront, optimiseront et adapteront les technologies qu’elles développent pour concurrencer les produits Li-ion actuels. Les anodes en silicium, les batteries à l’état solide et les batteries sodium-ion sont certains exemples de technologies prometteuses. Le principal problème de toute technologie de batterie est la production à grande échelle. Celle-ci passe par la mise en œuvre de capacités de fabrication de pointe (par exemple, des usines gigantesques de cellules de batteries) et par un approvisionnement suffisant en minéraux. En fait, de toutes les technologies propres, ce sont les véhicules électriques qui ont la plus forte demande en minéraux. Le rythme et la portée de la transition automobile mettent donc à rude épreuve la quasi-totalité des chaînes d’approvisionnement de minéraux. Cette demande est (et sera) largement alimentée par les véhicules de tourisme; les VMLZE et le stockage n’ont qu’une incidence mineure. La réutilisation et le recyclage des batteries seront essentiels pour rendre la technologie durable. De nombreuses nouvelles entreprises s’associent déjà aux constructeurs automobiles pour élaborer des technologies pertinentes. Par exemple, lorsqu’il est question de recyclage des matériaux (en fonction des objectifs actuels fixés par l’UE), les véhicules électriques et à moteur à combustion interne ont des besoins en minéraux critiques relativement semblables. Par ailleurs, la quantité de minéraux "perdus" (ainsi que leur empreinte en termes d’émissions) est insignifiante par rapport aux milliers de litres d’essence qu’il faut extraire pour alimenter une voiture à moteur à combustion moyenne pendant toute sa durée de vie.
Infrastructure de recharge
Les infrastructures de recharge sont aussi importantes que les batteries pour électrifier le secteur des véhicules commerciaux. Des appareils de recharge spéciaux, tels que le MCS (Megawatt Charging System), sont en cours d’introduction pour les poids lourds dont la puissance dépasse 1 MW. Ces appareils d’une puissance de l’ordre de MW seront surtout utilisés pour la recharge en cours de route (≤1 heure), principalement par les camions effectuant de longs trajets. Comme plusieurs chargeurs de ce type seront nécessaires aux emplacements de recharge rapide (peut-être plus de 10 par emplacement) et qu’ils entraîneront donc une forte demande d’électricité (peut-être des dizaines de MWh par jour), des améliorations de l’infrastructure électrique locale seront nécessaires.
Les analyses effectuées pour les États-Unis montrent que le chargement rapide en cours de route pourrait n’être nécessaire que pour une partie (~50 %) des camions effectuant de longs trajets. Pour les applications plus courantes, comme les camions lourds effectuant des trajets fixes de moins de 300 km à partir de dépôts, les véhicules peuvent être rechargés en utilisant les équipements de recharge actuels pour véhicules légers, sans qu’il soit nécessaire d’apporter des améliorations substantielles au réseau (en particulier si le rechargement fait l’objet d’une gestion).
Adoption de groupes motopropulseurs à batterie
La Chine a été chef de file dans l’électrification des transports moyens et lourds; les États-Unis et l’Europe intensifient quant à eux leurs efforts. On assiste à l’adoption de normes d’émission de plus en plus strictes visant à éliminer les camions diesel et à gaz, tandis que des incitatifs financiers stimulent l’adoption de groupes motopropulseurs à émissions nulles. Aux États-Unis, les camions à batterie destinés au transport longue distance pourraient atteindre la parité de coût avec les camions diesel avant 2030 (en se fondant sur le coût total de possession), en grande partie grâce à la loi sur la réduction de l’inflation récemment adoptée. Les États-Unis et le Canada se sont également engagés à vendre 100 % de camions zéro émission d’ici 2040. Dans de nombreux pays européens, les camions à batterie longue distance pourraient atteindre la parité des coûts en quelques années, grâce à un ensemble de politiques et d’incitations favorables. D’après les estimations techniques et économiques pour les États-Unis et l’Europe, les groupes motopropulseurs à batterie seront plus performants que le diesel dans presque toutes les applications de transport de marchandises d’ici 2030-2035 (y compris sur les très longues distances). Enfin, les évaluations du cycle de vie des différents groupes motopropulseurs de camions ont montré que, d’ici à 2030, les véhicules à batterie auront un impact environnemental inférieur à celui de leurs homologues diesel ou à pile à combustible dans la plupart des scénarios.
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