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Mar 14, 2023

Les batteries sont le talon d'Achille environnemental des véhicules électriques

Professeur agrégé de génie électrique, Université de Swinburne

Professeur agrégé de génie électrique, Université de technologie de Swinburne

Doyen de l'École des sciences, de l'informatique et des technologies de l'ingénierie, Université de technologie de Swinburne

Professeur émérite en énergie électrique renouvelable, Université de technologie de Swinburne

Les auteurs ne travaillent pas pour, ne consultent pas, ne possèdent pas d'actions ou ne reçoivent de financement d'aucune entreprise ou organisation qui bénéficierait de cet article, et n'ont divulgué aucune affiliation pertinente au-delà de leur nomination universitaire.

L'Université de technologie de Swinburne fournit un financement en tant que membre de The Conversation AU.

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Les défenseurs des véhicules électriques affirment que les voitures ont finalement une empreinte carbone plus faible que leurs homologues à combustible fossile et pourraient résoudre définitivement nos problèmes énergétiques. Eh bien, assez juste, mais des questions se posent lorsque nous creusons dans les couches internes des véhicules électriques et voyons à quel point leurs composants sont durables. En fait, les batteries qui alimentent les véhicules électriques peuvent aussi être leur talon d'Achille.

Les batteries sont le composant le plus cher d'un véhicule électrique. Si la batterie est endommagée, défectueuse ou simplement vieille, cela peut entraîner la destruction prématurée du véhicule. Tesla produit même des batteries "structurelles" décrites comme ayant une "réparabilité nulle".

Des ressources de plus en plus rares et précieuses, telles que le lithium et l'eau, sont nécessaires pour fabriquer ces batteries. Malgré cela, ils ne sont souvent pas conçus pour être facilement réparés, réutilisés ou recyclés. Cela a des impacts environnementaux importants, allant de l'extraction de matériaux et de l'eau et de l'énergie utilisées dans la fabrication de nouvelles batteries et de nouveaux véhicules, aux déchets dangereux provenant des batteries mises au rebut.

En d'autres termes, la réponse à la question "Les véhicules électriques sont-ils vraiment écologiques ?" dépend en grande partie de la façon dont nous gérons les inconvénients associés à leurs batteries. Il est urgent de changer la façon dont nous concevons, produisons, utilisons et recyclons les batteries des voitures électriques. Ces changements peuvent garantir que, en résolvant le problème des émissions de combustibles fossiles, nous minimisons également d'autres dommages environnementaux.

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Il est important de résoudre ces problèmes maintenant, alors que les véhicules électriques ne représentent qu'une petite fraction du parc automobile mondial. Même dans la Norvège, leader mondial, seulement 20 % des voitures en circulation sont électriques. En Australie, moins de 100 000 des 20 millions de véhicules immatriculés sont alimentés par batterie.

Pourtant, nous sommes déjà aux prises avec les préoccupations émergentes concernant leurs batteries. Les performances des batteries au lithium dans un véhicule électrique peuvent se dégrader à 70-80% de sa pleine capacité en six à dix ans, selon la routine de conduite du propriétaire. À ce stade, la batterie est à peine fiable en tant que principale source d'énergie du véhicule. Une charge rapide répétée peut dégrader une batterie plus tôt.

À l'échelle mondiale, environ 525 000 batteries atteindront la fin de leur durée de vie utile pour alimenter un véhicule d'ici 2025. Ce nombre grimpera à plus d'un million d'ici 2030.

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Cependant, la durée de vie totale des batteries au lithium est de 20 ans. Cela signifie que la fin de l'utilité d'une batterie dans un véhicule ne signifie pas nécessairement qu'elle doit être jetée. Ces batteries à la retraite peuvent avoir de nombreuses autres utilisations.

Alors, quelle est la capacité d'une batterie à la retraite ? À titre d'exemple, un stockage d'énergie composé de cinq batteries Chevrolet Volt réutilisées peut répondre à deux heures de demande d'énergie de pointe pour cinq maisons. Les chiffres deviennent encore plus attrayants pour les batteries Tesla Model 3, qui ont trois fois la capacité énergétique de la Chevrolet Volt.

C'est une capacité énorme encore disponible dans une batterie à la retraite. Alors pourquoi ne pas l'utiliser ?

Et une fois que la batterie a atteint la fin de sa durée de vie utile, la plupart des matières premières utilisées pour sa fabrication peuvent être récupérées. Il est possible d'extraire plus de 95% des métaux précieux comme le lithium, le nickel, le cobalt et le cuivre. L'Union européenne exige déjà que les batteries des véhicules électriques soient recyclables à au moins 50 % en poids, pour atteindre 65 % d'ici 2025.

Cependant, le manque actuel de normalisation des batteries présente un défi pour le recyclage des batteries. Il existe de nombreuses configurations physiques, types de cellules et chimies cellulaires différents.

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La bonne nouvelle est que la réutilisation des batteries n'est pas une utopie fictive. Le constructeur automobile Nissan le fait déjà à Koshikishima, une île du sud-ouest du Japon. Les batteries sont récupérées sur les véhicules électriques, leur état de santé est évalué puis affecté à des applications de seconde vie adaptées.

Ces batteries peuvent être réutilisées dans une ferme solaire, comme alimentation d'urgence domestique ou pour un chariot élévateur électrique dans un entrepôt. La recherche montre que cette réutilisation des batteries peut leur permettre de les utiliser pendant encore 10 à 15 ans. C'est un énorme pas en avant vers la réduction de leur impact sur l'environnement.

Alors, à qui profite ce régime ? Eh bien, la liste est longue.

Au premier rang, les propriétaires de véhicules électriques bénéficient immédiatement si leurs batteries usagées peuvent être revendues à un bon prix.

A plus long terme, la liste des bénéficiaires s'allonge massivement. Les ménages peuvent profiter d'une énergie plus fiable et moins chère simplement en rechargeant leur stockage de batterie pendant les heures creuses pour une utilisation aux heures de pointe lorsque les coûts d'électricité sont plus élevés. Comme l'a montré une initiative au Portugal, l'utilisation de batteries de véhicules électriques réutilisées de cette manière pourrait réduire les factures d'énergie de 40 %.

La réutilisation des piles est une bonne nouvelle pour l'environnement. Les recherches suggèrent que réduire la demande de nouvelles batteries de cette manière pourrait réduire jusqu'à 56 % les émissions de gaz à effet de serre liées à la fabrication des batteries.

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La longue liste des avantages de donner une seconde vie aux batteries des véhicules électriques, puis de recycler leurs matériaux, est alléchante. Compte tenu de l'ampleur des gains économiques et environnementaux potentiels, ainsi que des innombrables emplois qu'un tel travail peut créer, les batteries pourraient être plus généreuses dans leur vie après la mort que dans leur première incarnation dans les véhicules électriques.