L'augmentation de l'adoption des véhicules électriques (VE) est un élément fondamental pour accélérer la transition énergétique vers les énergies renouvelables et nous mettre sur la voie des 1,5 °C. L'adoption des VE offre la possibilité de réduire les émissions en remplaçant les véhicules à combustibles fossiles, mais aussi d'assouplir le système énergétique afin de permettre l'intégration d'une production renouvelable plus importante, ce qui permettra une réduction plus importante des émissions. Selon le scénario 1,5 °C de l'IRENA, le nombre de voitures particulières électriques devrait passer à 360 millions d'ici la fin 2030 et à 2,1 milliards d'ici 2050. Cette transition est stimulée par les interdictions prévues de vente de nouveaux véhicules à moteur à combustion, les objectifs de zéro émission nette, les politiques climatiques et d'autres réglementations visant à lutter contre la pollution.
Il existe toutefois des obstacles importants. Par exemple, dans le scénario 1,5 °C, les infrastructures de recharge électrique nécessiteraient un investissement cumulé de 9 000 milliards de dollars américains d'ici 2050. Mais le principal frein est la technologie des batteries. Mobiliser une telle quantité de ressources nécessite l'adoption d'une approche d'innovation systémique impliquant tous les acteurs de la chaîne de valeur des véhicules électriques, y compris la technologie et les infrastructures, la conception du marché, la planification des systèmes et les modèles commerciaux.
Une innovation clé consiste à convertir ces batteries sur roues en systèmes de stockage d'énergie qui permettent d'intégrer davantage d'électricité éolienne et solaire photovoltaïque dans les réseaux électriques. Cette innovation déclenche un puissant cercle vertueux, dans lequel davantage d'électricité renouvelable peut être intégrée dans les réseaux électriques, tandis que cette électricité propre est utilisée pour alimenter les véhicules électriques, ce qui constitue un véritable scénario gagnant-gagnant.
En ce sens, la mise à disposition du système via des stratégies intelligentes de recharge des véhicules électriques est considérée comme l'une des innovations clés pour faciliter l'adoption des véhicules électriques et offrir une certaine flexibilité au système. La Californie (États-Unis), l'une des régions leaders au niveau mondial dans la transition vers les véhicules électriques et zéro émission, a déjà adopté cette innovation dans le cadre de sa stratégie d'électrification intelligente. Aujourd'hui, la Californie met en œuvre des systèmes de recharge unidirectionnels et bidirectionnels, et plusieurs projets et pilotes testent l'intégration des véhicules au réseau. L'opérateur de système indépendant de l'État (CAISO) permet aux véhicules électriques de participer en tant que ressource de réponse à la demande sur le marché de gros de l'électricité en Californie. Parallèlement, la California Public Utilities Commission a élaboré de nouvelles règles qui permettent un déploiement plus rapide des ressources énergétiques distribuées, notamment les batteries solaires et les batteries derrière le compteur, ainsi que la recharge bidirectionnelle V2G avec un code de réseau V2G. Tout cela représente un exemple réussi de l'application de l'approche d'innovation systémique pour parvenir à une électrification intelligente du système énergétique.
En ce qui concerne la dimension technologique, il faut que des progrès considérables soient réalisés dans le domaine des batteries pour que la révolution des véhicules électriques puisse avoir lieu, même si des avancées notables ont déjà été accomplies. Les batteries des nouveaux véhicules électriques offrent déjà une bonne autonomie, les modèles les plus performants pouvant parcourir 800 km, et certaines batteries peuvent être rechargées en une heure. Dans le même temps, les prix ont considérablement baissé, passant de 1 200 USD/kWh en 2010 pour les batteries Li-ion à 132 USD/kWh en 2021. La priorité reste la réduction des coûts, l'augmentation de l'autonomie et le raccourcissement des cycles de recharge.
Cependant, pour continuer à progresser, il faut innover. Les efforts de recherche visent actuellement à améliorer les performances, notamment la densité énergétique et la puissance, la sécurité, le vieillissement, les temps de charge et le coût. Mais il existe des compromis complexes entre ces propriétés, et l'amélioration d'un critère entraîne généralement la détérioration d'au moins un autre, ce qui constitue le dilemme des performances des batteries. Par exemple, une innovation qui améliore la densité énergétique et le coût se fait au détriment de la densité de puissance, de la sécurité et du vieillissement cyclique.
Ce dilemme n'est pas le seul défi à relever. L'amélioration des performances stimule en effet la croissance rapide des batteries pour véhicules électriques.
L'extraction et l'élimination inadéquate de ces matériaux peuvent présenter des risques importants pour l'environnement et la santé. À l'heure actuelle, tous les minéraux ne sont pas recyclés en raison des contraintes technologiques et des incitations économiques. En bref, l'augmentation du nombre de véhicules électriques pourrait très bien aggraver les dommages environnementaux causés par l'exploitation minière et les déchets de batteries, à moins que les programmes de recyclage ne soient étendus et que divers défis ne soient rapidement et correctement relevés.
Une fois encore, l'innovation, parallèlement à la législation et à la réglementation, est l'une des clés du succès. Grâce à l'innovation dans le domaine du recyclage des batteries, les taux de récupération du nickel et du cobalt atteignent environ 95 % dans les usines de recyclage, tandis que ceux du lithium, du manganèse et du graphite (avec impuretés) ont atteint environ 95 %, et le taux de récupération peut atteindre 99 % dans les tests en laboratoire.
Ce ne sont là que quelques-uns des défis que les gouvernements, les universités et le secteur privé doivent relever pour que les secteurs mondiaux de l'énergie et des transports puissent se décarboner conformément au scénario 1,5 °C.
Si vous souhaitez en savoir plus sur l'innovation dans le domaine des véhicules électriques et sur la relation entre les matériaux critiques et les batteries des véhicules électriques, une session intitulée « Critical Materials in EV Batteries » (Matériaux critiques dans les batteries des véhicules électriques) sera organisée lors de la prochaine Semaine de l'innovation de l'IRENA.
La Semaine de l'innovation se déroule à l'approche de la COP28. Elle rassemble des dirigeants, des experts, des représentants de l'industrie, des universitaires et des décideurs politiques afin de discuter des innovations de pointe susceptibles de soutenir et d'accélérer la transition énergétique mondiale. Pour demander une invitation, veuillez cliquer ici.
