RAPPORT - Prebat 2

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— 70 — 3. La recherche sur le stockage d’énergie La fonction du stockage d’énergie, et en pratique, du stockage d’électricité, est essentielle pour la promotion des économies d’énergie et la réduction des émissions de gaz carbonique, car elle permet d’une part d’accroître l’efficacité énergétique, en rendant possible un meilleur ajustement temporel de l’offre et de la demande d’énergie, et d’autre part d’alimenter des systèmes de substitution aux énergies fossiles, notamment dans les transports. Les techniques de stockage de l’énergie sont multiples, mais deux d’entre elles doivent faire l’objet d’un soutien particulier, car elles bénéficient de la double caractéristique d’avoir déjà fait leurs preuves, et d’offrir des marges sensibles de progression à moyen terme : d’un côté, les batteries rechargeables ; de l’autre, les « stations de transfert d'énergie par pompage » (STEP). a) La poursuite de l’amélioration des batteries Le rapport sur la stratégie en énergie de mai 2007 souligne à juste titre la nécessité de « développer prioritairement » l’hybridation entre le moteur thermique et le moteur électrique grâce aux progrès réalisés dans les domaines des batteries et des super condensateurs. La cible technologique est la mise au point du « véhicule hybride rechargeable ». Deux avancées importantes fondent cette approche : - d’une part, le saut de performance réalisé, au niveau des batteries, grâce à la technologie Lithium Ion ; - d’autre part, le succès, à partir de 2004, de la Prius de Toyota, modèle utilisant une batterie Nickel-Métal Hydrures (NiMH), qui a conféré une forte crédibilité à la piste de l’hybridation. Jusqu’à la fin des années quatre-vingt, les deux principales technologies répandues sur le marché étaient les accumulateurs au plomb et les accumulateurs Nickel Cadmium. Ils se caractérisent par une grande fiabilité, mais leurs densités d’énergie massiques restent relativement faibles (30 Wh/kg pour le plomb, 50 Wh/kg pour le Nickel Cadmium). La technologie Nickel Cadmium a été utilisée par l'automobile dans les années 90, Renault et Peugeot ayant vendu, en France, environ dix mille véhicules électriques utilisant ce type de batterie. Mais la croissance du marché des équipements portables a favorisé l’émergence de deux nouvelles filières : les accumulateurs Nickel-Métal Hydrures, permettant d’atteindre une densité d’énergie massique de 70 à 80Wh/kg, qui donc était utilisée par la voiture hybride ; et les accumulateurs au Lithium.
— 71 — TECHNOLOGIE PROGRÈS DANS LA TECHNOLOGIE DES BATTERIES ÉNERGIE MASSIQUE (KWH/KG) ÉNERGIE VOLUMIQUE (KWH/L) Pb 30-50 75-120 NiCd 60 180 NiMH 70-90 280-320 Zébra (Na/S) 120 180 Li ion (FePO4) 110-150 190-220 Li ion (CoO2) 180-210 350-500 Li polymère 180-210 350-500 Source : CEA, Liten. Le lithium est à la fois le plus léger et le plus réducteur des métaux : les systèmes électrochimiques qui l’emploient peuvent atteindre des tensions de 4 V, contre 1,5 V pour les autres systèmes. Cela en fait un candidat idéal pour des batteries offrant des performances inégalées en termes de densités d’énergie massique et volumique. Des recherches en ce sens avait déjà été conduites vers la fin des années soixante-dix, mais en utilisant une électrode négative à base de lithium métallique qui conduisait à la constitution, à la faveur des charges successives, d’un pont de court-circuit. C’est avec l’idée d’utiliser une électrode négative à base de carbone que la filière Lithium Ion est née. Sony, après lui avoir consacré des ressources considérables, a pu annoncer en février 1992, le lancement d’une fabrication industrielle. Les premiers accumulateurs offraient des performances limitées : 90Wh/kg. Depuis, celles-ci se sont notablement améliorées pour atteindre 200 Wh/kg, grâce à la diminution du poids et volume des composants annexes, et à l’optimisation des performances des matériaux. Quatre acteurs jouent un rôle important dans ce secteur en France : ► La société Saft est plutôt spécialisée dans la fabrication des batteries de haute technicité, notamment pour des systèmes spatiaux, aéronautiques, militaires. Dans ces domaines, on a recours traditionnellement à des accumulateurs de la filière Nickel Cadmium, mais ceux de la filière Lithium Ion y sont aussi de plus en plus utilisés. L’entreprise a fait son entrée dans le domaine des batteries Lithium Ion pour véhicule hybride à travers une alliance avec l’américain Johnson Controls ; leur filiale commune a passé un contrat d’approvisionnement avec Daimler, et a ouvert une première usine de fabrication à Nersac, près d’Angoulême, en janvier 2008. ► La société Batscap, filiale de Bolloré et d’EDF, travaille sur la filière novatrice des batteries Lithium Métal Polymère en s’appuyant sur son expérience dans la fabrication des films de polymères servant à l’emballage. Cette filière vise
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