Voiture électrique: un problème de batterie ? – ÉNERGIE#18

Vidéo

Erreur

Erreur sur le contenu en lithium d’une batterie de voiture électrique :
Je me suis servi d’un rapport de l’UNCTAD qui indique: It has been estimated that today’s typical passenger vehicle car manufactured with an NMC 622 cathode 55kWh battery pack will contain 7.4 kg Lithium Carbonate Equivalent (LCE)127 and 12kg refined cobalt. Et 7,4 kg de LCE = 1,4 kg de lithium… d’où ma quantification (cette page permet de convertir l’équivalent carbonate de lithium en lithium pur).

Malheureusement, cette source m’a induit en erreur. J’ai tilté en parcourant un récent rapport de l’AIE où on voit p89 que la quantité de lithium est plutôt d’une dizaine de kg pour une batterie de 75 kWh. Une quantification similaire peut être obtenue à partir de cet article qui donne 160 grammes de lithium par kWh. Dans le cas d’une batterie de 50 kWh, ça ferait environ 8 kg. Une source pour une batterie Tesla de 70 kWh permet d’arriver au même ordre de grandeur (environ 8 kg pour 50 kWh). Et Volkswagen donne également la même quantification.

Je pense donc que la source que j’ai utilisé contient une erreur et donne, en fait, la quantification en lithium pur et non en équivalent de carbonate de lithium !

Cette erreur change certaines quantifications de la vidéo mais n’affecte pas l’idée générale de cette partie. Les quantités de lithium présentes dans le sous-sol ne seront pas une limite pour le déploiement des véhicules électriques. Mais, si ces besoins ne sont pas planifiés, on peut quand même se retrouver face à des pénuries (notamment si de nouvelles mines ne sont pas ouvertes). Un point récemment mis en avant par l’AIE.

Sources

Sources principales:
– L’excellente thèse d’Aurélien Bigo: Les transports face au défi de la transition énergétique. Explorations entre passé et avenir, technologie et sobriété, accélération et ralentissement. Un grand merci à Aurélien Bigo qui a relu le texte et update ces données pour ma vidéo !
– Un rapport (en anglais) de l’UNCTAD fait le point sur les aspects écologiques et économiques des métaux nécessaires pour les batteries.

Je vous conseille de regarder le documentaire A contresens. A ma connaissance, il n’est pas disponible en accès libre mais vous pouvez le louer ici.

Concernant les émissions de CO2 (en plus de la thèse d’Aurélien Bigo):
La part des transports dans les émissions mondiales de CO2.
Chiffres clés du climat – France, Europe et Monde – Édition 2020 par le Commissariat général au développement durable pour les données d’émissions de gaz à effet de serre dans les transports.

Voitures électriques:
Un petit historique (en anglais).
Le freinage régénératif.

Sur le pic pétrolier:
– J’en avais déjà parlé dans une vidéo (il y a plus de 4 ans !).
– p69 du pdf de l’Energy Outlook 2020 edition (BP).
– Le récent rapport du Shift Project: L’Union Européenne risque de subir des contraintes fortes sur les approvisionnements pétroliers d’ici 2030.

Sur les ressources minérales:
– Je me suis beaucoup servi des données de l’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS) pour le lithium (2017, 2020 et 2021), le cobalt, le cuivre, le fer, le platine et le palladium.
– Le site L’élémentarium est également très bon pour comprendre les différents éléments chimiques, voir la production… etc: lithium et cobalt.
– Une excellent conférence à regarder sur le sujet: Les matériaux de la transition énergétique : remplacer un problème par un autre ? Emmanuel Hache.
Et quelques papiers scientifiques:
– Narins, Thomas P. “The battery business: Lithium availability and the growth of the global electric car industry.” The Extractive Industries and Society 4.2 (2017): 321-328.
– Simon, Bálint, Saskia Ziemann, and Marcel Weil. “Potential metal requirement of active materials in lithium-ion battery cells of electric vehicles and its impact on reserves: Focus on Europe.” Resources, conservation and recycling 104 (2015): 300-310.
– Gruber, Paul W., et al. “Global lithium availability: A constraint for electric vehicles?.” Journal of Industrial Ecology 15.5 (2011): 760-775.
– Fu, Xinkai, et al. “Perspectives on cobalt supply through 2030 in the face of changing demand.” Environmental science & technology 54.5 (2020): 2985-2993.
– Sur la question du cuivre: Vidal, Olivier, et al. “Prey–Predator Long-Term Modeling of Copper Reserves, Production, Recycling, Price, and Cost of Production.” Environmental science & technology 53.19 (2019): 11323-11336.

Batteries:
– Deux chouettes vidéos sur le fonctionnement général d’une batterie: Comment fonctionne une batterie ? – C’est Pas Sorcier et [ScienceLoop] Les batteries Lithium-ion, comment ça marche ? [1/3].
– Les batteries LFP arrivent chez Tesla et chez Renault.
– Pour les densités énergétiques des batteries je me suis basé sur ce site et celui-ci.
– Un petit article sur les batteries solides.
– Le papier sur l’amélioration des batteries: Ziegler, Micah S., and Jessika E. Trancik. “Re-examining rates of lithium-ion battery technology improvement and cost decline.” Energy & Environmental Science 14.4 (2021): 1635-1651.

Durée de vie des batteries:
Un article sur les dégradations des batteries (et un autre sur le même site).
Les données Tesla que j’ai utilisé.
Et l’autre site que j’ai utilisé (Geotab).
– Un modèle de voiture présentant une dégradation accélérée des batteries: Myall, Daniel, et al. “Accelerated reported battery capacity loss in 30 kWh variants of the Nissan Leaf.” (2018).
Tesla vise le million de miles (1,6 millions de km). On verra !
Une petite vidéo de remplacement de batterie sur une Zoé.

Recyclage des batteries:
– Harper, Gavin, et al. “Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles.” Nature 575.7781 (2019): 75-86.
Le recyclage des batteries (en français, clair et accessible).
Recyclage d’une voiture thermique (ADEME).
Battery recycling (Umicore).
Concerning batteries and waste batteries, repealing Directive 2006/66/EC and amending
Regulation (EU) 2019/1020
.
Recyclage des batteries Tesla (reportage CNBC).
Renault, Véolia et Solvay, unis dans le recyclage des métaux pour les batteries.

Concernant la perception de la criticité des métaux et batteries en Europe:
– La page de la Commission Européenne sur les matériaux critiques: Critical raw materials.
Critical Raw Materials for Strategic Technologies and Sectors in the EU – A Foresight Study. (European Commission)
Résilience des matières premières critiques: la voie à suivre pour un renforcement de la
sécurité et de la durabilité
. (Commission Européenne)
– Un article Euractiv: L’UE entend produire la totalité de ses batteries d’ici à 2025.
Véhicules électriques : quels projets européens pour la production de batteries ?
Europe Geology pour vous faire une idée des ressources en Europe.
– Pour le nickel, ce document explique que The availability of suitable feedstock rather than processing capacity is the biggest “bottleneck” in the nickel sulphate supply chain and is the cause of the market potentially going into a structural deficit post-2027. Mais il s’agit d’enjeux industriels et politiques. À ma connaissance, le nickel ne pose pas problème géologique.

Pour les ressources minérales en France, la référence est le BRGM:
– Une carte sur le Potentiel Minier en France.
Réévaluation du potentiel français en ressources minérales.
– Pour le lithium, il y en a pas mal en France: Ressources métropolitaines en lithium et analyse du potentiel par méthodes de prédictivité (BRGM). Même LCI en parle. Il y a aussi des réserves de lithium au Portugal.
Nickel.
Cobalt.
– Article Le Point: Faut-il rouvrir les mines en France ?
– Article La Tribune: Métaux rares (3/3) : la réouverture de mines en France est-elle envisageable ?

Terres rares:
Les batteries et l’enjeu des terres rares.
Les terres rares dans la transition énergétique: quelles menaces sur les “vitamines de l’ère moderne”.
– Un article qui critique “l’infox” des terres rare: La politique des “métaux rares” est populiste.

Autres:
Mines de silex.
Le point sur l’étiquetage des carburants.
Un article de la BBC sur les nodules polymétalliques.
– Dans la programmation pluriannuel de l’énergie: La consommation de terres rares dans le secteur de la production d’énergies renouvelables réside essentiellement dans l’utilisation d’aimants permanents pour l’éolien en mer. Seule une faible part des éoliennes terrestres en utilise, environ 3 % en France. Donc il y a, contrairement à ce que je dis, quelques éoliennes terrestres avec des terres rares mais très peu ! Et ça ne change pas grand chose à mon propos sur le sujet.
Chiffres clés de l’énergie – Édition 2020 <== C’est de là que je tire le coût des importations à 36 milliards pour 2019 (p9).

Wikipédia:
La Jamais-Contente.
Carburant (je m’en suis servi pour la quantité d’énergie libérée par la combustion d’un litre de diesel).

8 réflexions au sujet de “Voiture électrique: un problème de batterie ? – ÉNERGIE#18”

  1. Bonjour Rodolphe,

    Bravo pour ce “nouvel épisode” sur la voiture électrique qui complète une série passionnante d’article ou j’ai personnellement beaucoup appris… notamment autour de l’énergie et des réseaux électriques.

    Je fait partie du Groupe Renault depuis 20 ans, et je participe à l’aventure du véhicule électrique depuis 2008… J’ai développé la première batterie assemblée par Renault – celle de la Fluence (une batterie amovible !)

    J’ai trouvé l’exposé très pertinent sur les fake news (mais aussi true news) autours des métaux, du recyclage. Un petit regret pas d’info autour de la vrai révolution des véhicule électrique : “la recharge”… Comme evoqué au jeux des comparatifs en densité energétique le kWh de batterie ne sera jamais au niveau du litre de carburant en masse, volume et donc en autonomie / temps de recharge…
    Ce qui me rassure c’est que je partage une bonne partie des références (le cotés exagéré de Pitron, le buzz cobalt… le travail remarquable d’a contresens, et nos “étude internes” qui vont dans le même sens que tes conclusions)

    Au sein du Technocentre, je gère entre autre un “Lab d’innovation” : le Smart EV Lab qui permet à des volontaires (je les appelle les “Renault Creative People”) d’inventer, d’expérimenter, de prototyper des solutions innovantes au service des élèctromobiliste….

    On leur recommande souvent tes vidéos pour toutes les questions autour de notre “nouvelle énergie” : l’électricité qu’elle soit nucléaire, photovoltaïque, bas carbone…. (Je fais de même pour mes étudiants de fils… incroyable que ce soit leur père qui leur trouve des video “interressante” sur Youtube ;-))

    SI tu veux rendre visite au “berceau de la ZOE” : le Technocentre et venir échanger avec nous au Smart EV Lab sur le déploement du véhicule élèctrique : Welcome

    En tout cas merci pour la qualité et la pertinence de tes videos…. tu peux nous compter parmis tes fans

    Salutations

    Didier DERUY
    didier.deruy@renault.com

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  2. Bonjour,

    Je trouve les conclusions sur la disponibilité des métaux parfois un peu “optimistes”, pas sur la théorie géologique mais sur les moyens pour les extraire et les mettre en œuvre (eau, pétrole…)
    ces travaux me paraissent intéressant
    https://www.youtube.com/watch?v=tr-NFiLU4Yk

    Un grand bravo pour ce travail c’est indispensable d’avoir des vulgarisateurs comme vous.
    Ne pas oublier de faire des résumés, ceux qui écoutent l’intégralité avec attention sont déjà dans la bonne démarche (genre fresqueurs ou Shifters 😉 au hasard) pour faire venir d’autres personnes, il faut des choses très synthétiques, claires et parfois percutantes.

    Merci et bonne continuation

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  3. Vous dites que les véhicules électriques auront une plus grande longévité grâce au replacement des batteries. Mais remplacer une batterie coute une fortune aujourd’hui, et coutera cher demain. Aucun particulier n’investira plusieurs milliers d’euros dans une voiture qui a 10 ans.

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  4. Bonjour,
    J’ai un problème avec le graphique à 3:53
    Il est présenté comme étant un graphe mis à jour du travail d’Aurélien Bigot. La seule courbe ressemblante que je puisse trouver est p46, figure 11. Hors dans ce graphe, on a 97% de routier (fret + individuel). Notamment, la place de l’aérien et de la navigation y sont très marginaux.
    La différence irait largement plus en faveur de ton propos (2/3 contre 97%), cela m’intéresserait beaucoup de comprendre ce qui a changé entre les deux graphes !

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    • Bonjour,
      Pour la Figure 11, Aurélien Bigo n’a représenté que les transports intérieurs (dont le point de départ et d’arrivée se situe sur le territoire français) mais il disposait également des transports internationaux (en faisant, en gros moitié/moitié entre le pays de départ et celui d’arrivée). J’ai préféré représenter avec les transports internationaux comme il avait les données. Évidemment ça fait plus augmenter l’aérien et la navigation. D’ailleurs, si tu regardes les valeurs, tu vois que le routier augmente peu alors que de l’aérien et de la navigation s’ajoute à la représentation initiale d’Aurélien Bigo. Je ne me souviens plus bien mais je crois qu’il aborde la question des trajets internationaux quelque part dans sa thèse donc les valeurs y sont peut-être disponibles ?
      Donc voilà pour la différence entre les deux figures: la mienne prend en compte les transports internationaux au départ ou à l’arrivée de la France (en allouant une partie de l’impact aux deux pays pour éviter les double comptages).

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