Production de batteries : les besoins énergétiques peuvent être réduits des deux tiers

Si la demande de batteries continue d’augmenter comme auparavant, il faudrait consacrer chaque année 130 000 gigawattheures à leur production d’ici 2040. Cela équivaut à peu près à la consommation actuelle de la Norvège ou de la Suède. Mais grâce aux progrès techniques, les deux tiers de cette énergie ont pu être économisés. C’est ce que promet une étude Fraunhofer FFB en collaboration avec des partenaires de recherche tels que RENCONTRER dans Nature publié.

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Pour établir leurs prévisions, les chercheurs ont dû faire face à plusieurs variables variables, notamment l’évolution de la demande, les tendances de la technologie des batteries et les progrès des processus de fabrication. La situation est probablement la plus confuse lorsqu’il s’agit de chimie cellulaire : outre les batteries lithium-ion (LIB) actuellement courantes, de nombreuses autres recettes arrivent ou arriveront dans un avenir proche sur le marché. Les chercheurs les ont résumés sous le terme de « batteries post-lithium » (PLIB).

La question du bilan énergétique

Cependant, la part que la technologie des batteries occupera sur le marché futur ne peut aujourd’hui être prédite qu’approximativement. Ce qui peut être estimé dans une certaine mesure, c’est le bilan énergétique respectif pendant la production – c’est-à-dire combien de kilowattheures doivent être utilisés pour créer un kilowattheure de capacité de stockage (kWh_prod /kWh_cellule).

Les chercheurs ont découvert que le facteur décisif pour un bon bilan énergétique est la densité énergétique de la cellule finie. Les cellules à semi-conducteurs, par exemple, nécessitent une quantité d’énergie relativement importante lors de leur production par rapport à la surface de l’électrode. En raison de leur densité énergétique élevée, leur production reste plus économe en énergie que les batteries lithium-ion conventionnelles. Plus leur future part de marché sera élevée, meilleur sera le bilan énergétique de l’ensemble du secteur.

Cependant, pour les cellules ayant une densité énergétique relativement faible comme le lithium fer phosphate ou les ions sodium, la situation est inversée. Ces mesures pourraient donc « ne pas être aussi durables qu’on le prétend souvent », indique le journal. Ce verdict est toutefois soumis à certaines réserves : l’ensemble de l’étude ne prend en compte que l’énergie nécessaire à la production des cellules dans les usines, et non celle nécessaire à l’extraction, au transport et à la transformation des matières premières. Les auteurs écrivent que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer cela. Le bilan peut changer, car le sodium (en tant que composant du sel de table) est beaucoup plus facile à obtenir que le lithium.

En fonction des progrès de la technologie de fabrication

Quels que soient le bilan énergétique et la part de marché des différents types de batteries à l’avenir, selon l’étude, elles bénéficieront toutes grandement des progrès de la technologie de fabrication. Les améliorations techniques générales telles que les processus de séchage alternatifs ou les nouveaux concepts de séchoirs (31 à 52 pour cent d’économies d’énergie) ont la plus grande influence. Viennent ensuite l’utilisation de pompes à chaleur pour générer de la chaleur industrielle (11 à 20 %), des effets d’apprentissage généraux (14 à 26 %) et des effets d’échelle (8 à 16 %). Cela pourrait modifier les bilans énergétiques comme suit :

Si l’on combine la production plus efficace et la part de marché plus élevée des batteries post-lithium-ion à forte densité énergétique, les besoins énergétiques absolus pour la production de cellules pourraient chuter de 62 à 70 pour cent malgré une production accrue, conclut l’étude.

(grh)