Le nombre croissant de batteries de véhicules électriques représente une solution au problème du stockage de l’électricité

Selon une nouvelle étude, grâce à la technologie « véhicule-réseau » et à la réutilisation de batteries de VE en fin de vie, l’Union européenne pourrait répondre à tous ses besoins en matière de stockage par batterie – et même plus.

Par Sarah DeWeerdt (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

Pour décarboner la société, il faudra une quantité phénoménale de batteries afin de stocker l’électricité et d’alimenter les véhicules électriques (VE), mais aussi de compenser les fluctuations des sources d’énergie renouvelable, comme le vent et le soleil. Une récente analyse met en évidence que les batteries des VE peuvent nous permettre d’atteindre ces deux objectifs.

Dans la fabrication des batteries entrent des matières premières comme le lithium, le nickel et le cobalt, lesquelles ne se retrouvent que dans certaines régions du monde. « L’extraction et l’acheminement des matières premières ont un coût environnemental et comportent des risques sur le plan géopolitique. Il est donc impératif que nous utilisions le plus efficacement possible celles qui existent déjà », explique Fernando Aguilar Lopez, responsable de l’étude qu’il a menée en tant que doctorant à l’Université norvégienne de sciences et de technologie de Trondheim.

« Les technologies d’énergie propre ne peuvent être déployées qu’au rythme de la production des matières premières nécessaires à leur fabrication, ajoute-t-il. Tout goulot d’étranglement dans cette production nuit donc directement à notre capacité de tirer parti des énergies renouvelables. »

Pour trouver le moyen le plus efficace de contourner ces obstacles, M. Aguilar Lopez et ses collaborateurs ont étudié si les batteries de VE pouvaient être utilisées à des fins de stockage dans les réseaux de distribution d’électricité, d’une part, quand elles sont encore dans les véhicules, qui sont alors équipés d’une technologie permettant de transférer de l’électricité au réseau (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), et d’autre part, quand leur capacité de maintenir leur charge s’est dégradée. Dans ce cas, elles ne peuvent plus servir à alimenter une voiture, mais peuvent encore contribuer au stockage fixe.

On avait déjà évalué le potentiel de la technologie « véhicule-réseau » et de la réutilisation des batteries des VE dans le cadre d’études antérieures. Cela dit, c’est la première fois que ces deux technologies sont analysées simultanément en relation avec la demande réelle probable de stockage par batterie dans les décennies à venir.

L’équipe de recherche a conçu un modèle informatique intégrant plusieurs éléments – véhicules, batteries (et leur capacité de stockage) ainsi que matières premières destinées aux batteries – qui seront déployés dans l’Union européenne jusqu’en 2050. Le modèle tient compte de l’évolution des besoins en matière de stockage dans les réseaux de distribution d’électricité au fil de la transition verte, ainsi que de la capacité des véhicules et des batteries y étant reliés de répondre à ces besoins.

Globalement, on a conclu que la combinaison de la technologie « véhicule-réseau » et des batteries recyclées de VE pourrait couvrir jusqu’à quatre fois les besoins de l’UE en matière de stockage par batterie en 2050, mais aussi que l’une ou l’autre de ces options pourrait largement suffire à elle seule, peut-on lire dans l’article de la revue Nature Communications.

Le potentiel initial de ces technologies est limité parce qu’il y a un nombre restreint de VE sur les routes et que peu d’entre eux sont rattachés au réseau. Si on installait la technologie « véhicule-réseau » sur 50 % des VE ou qu’on réutilisait 40 % des batteries de VE hors d’usage pour le stockage d’électricité, cela suffirait à répondre aux besoins de l’UE d’ici 2040.

Ainsi, la quantité totale de matières premières à extraire pour fabriquer les batteries, de 2020 à 2050, pourrait se voir réduite de 7,5 % avec la technologie « véhicule réseau » et de 1,5 % avec la réutilisation des batteries.

À cet égard, la technologie « véhicule-réseau » semble donc plus efficace que la réutilisation des batteries. Parce qu’elle mise sur les batteries des VE encore en circulation plutôt que d’attendre que les batteries arrivent au bout de leur première vie utile, la technologie « véhicule-réseau » pourrait être adoptée plus rapidement, et possiblement à moindre coût étant donné qu’elle exigerait moins de nouvelles infrastructures pour être fonctionnelle (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre).

La connexion directe des véhicules au réseau représente « la meilleure technologie à notre disposition pour réduire la demande de matières premières destinées aux batteries en exploitant les batteries déjà en circulation à des fins multiples », soutient M. Aguilar Lopez.

Toutefois, la réutilisation peut aussi jouer un rôle important, du moins pour l’instant. Cette avenue pourrait même s’avérer la plus avantageuse à long terme, ce qui vient bousculer une hypothèse généralement admise en matière de développement durable. « Dans ce domaine, on a tendance à hiérarchiser les stratégies de manière plus ou moins rigide. La réutilisation et la réparation viennent toujours en premier, et le recyclage, en dernier », explique M. Aguilar Lopez.

La technologie de recyclage des batteries n’en est qu’à ses balbutiements. « Il est difficile de récupérer les métaux à l’heure actuelle : on perd presque tout le lithium, le silicium, le phosphore, l’aluminium et le graphite, et on ne récupère que le cuivre, le cobalt et le nickel, de plus grande valeur, indique le chercheur. L’analyse a montré que la réutilisation des batteries est une bonne stratégie à court terme sur le plan des ressources, en attendant la mise en place d’infrastructures plus efficaces de recyclage. »

L’équipe de recherche souligne que l’adoption récente, en Europe, d’un règlement qui impose une proportion minimale de matériaux recyclés dans les batteries pourrait s’avérer contre-productive, car elle pourrait encourager le recyclage des batteries dans des programmes relativement inefficaces, plutôt que leur réutilisation pour le stockage d’électricité.

Il faudra mener d’autres études pour déterminer quelles politiques permettront de stimuler le plus efficacement l’adoption de la technologie « véhicule-réseau ». L’arrivée de nouvelles technologies (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), comme les batteries sodium-ion, pourrait également changer la donne.

M. Aguilar Lopez laisse à d’autres le soin d’examiner ces questions puisqu’à la fin de ses études, il a fondé une société d’électricité axée sur la durabilité (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) au Guatemala, son pays natal. « Je cherche activement des moyens d’appliquer ce que nous avons appris et j’espère pouvoir intégrer des batteries de VE en fin de vie à un réseau de distribution d’électricité produite à partir d’énergie solaire », conclut-il.

Source : Aguilar Lopez F. et coll. « On the potential of vehicle-to-grid and second-life batteries to provide energy and material security (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) ». Nature Communications. 2024.

Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/05/the-future-holds-many-many-more-ev-batteries-solution-to-grid-storage/ (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre)

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Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre), la Durabilité à l’Ère Numérique (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre) et le pôle canadien de Future Earth (S'ouvre dans une nouvelle fenêtre).