Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Des technologies compétitives au service du développement durable
marché du stockage stationnaire, marché très prometteur en ce sens où il serait à l’origine
de davantage de flexibilité dans le réseau électrique et d’une meilleure intégration des
énergies renouvelables. Cependant, pour l’heure, en France, une telle utilisation des
batteries Li-ion semble difficile, d’une part parce que les capacités de stockage sont encore
trop limitées, et d’autre part parce qu’aucun modèle économique ne semble viable pour
permettre le développement des batteries de seconde vie : les contraintes extérieures (le
pouvoir de négociation des clients, le pouvoir de négociation des fournisseurs de batteries,
l’existence de substituts au stockage et les menaces multiples d’entrées sur le marché du
stockage domiciliaire) sont bien trop fortes.
À plus long terme (2030-2050), on peut envisager la batterie Li-air utilisant l’oxygène
présent dans l’air pour fonctionner. L’énergie spécifique d’un tel accumulateur serait
en pratique de l’ordre de 500 Wh/kg. Cela permettrait d’atteindre des autonomies
supérieures à 300 km. La réalisation de cet accumulateur est pour de nombreux
chercheurs l’aboutissement de la quête de la batterie du futur. Il s’agirait donc d’une
véritable rupture technologique. Mais pour l’heure, de nombreux et importants verrous
subsistent (on ne pourra pas éliminer ni la vapeur d’eau ni, surtout, l’azote de l’air). À
long terme, on peut également envisager d’utiliser des composés lithiés organiques
(issus de sucres naturels) mais les recherches dans ce domaine sont encore très peu
avancées.
Au contraire des véhicules tout-électrique à batteries, les véhicules équipés de piles à
combustible possèdent une grande autonomie (500-800 km) et peuvent être
« rechargés » rapidement (temps de remplissage rapide du réservoir : moins de cinq
minutes). Ils possèdent également des batteries (souvent Li-ion), utilisées pour les
phases de démarrage et d’accélération.
Différentes piles à combustible sont envisageables mais pour le moment c’est la pile à
combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) 1 , qui est la plus en vue
pour les véhicules légers (fabriquées notamment par les sociétés Hélion, Axane,
Symbio Fuel Cell) : véhicule électrique avec prolongateur d’autonomie (pile de 20-
30 kW) ou véhicule avec pile à combustible en full power (pile de 80 kW). Cette pile
qui fonctionne (pour le moment) uniquement à l’hydrogène 2 offre de bons avantages
en matière de facilité d’utilisation, de température et de compacité). Plusieurs
constructeurs automobiles ont d’ores et déjà réalisé des prototypes de véhicules à
pile PEMFC, comme le groupe français PSA Peugeot Citroën avec la H2Origin.
Un inconvénient majeur de la pile à combustible est son coût élevé en comparaison
des moteurs thermiques : la version à pile à combustible du Huyndai ix35 dont la
sortie est prévue aux environs de 2015 est estimée à 45 000 dollars contre
30 000 dollars pour la version thermique. Ce surcoût, principalement lié au coût de la
pile et du réservoir, est le principal obstacle au développement de ces véhicules.
Certains progrès sont nécessaires pour réduire ce coût, notamment au niveau de la
membrane échangeuse de protons.
(1) Proton Exchange Membrane Fuel Cell.
(2) Pour la PEMFC, on ne peut pas envisager d’autres types de comburants gazeux (gaz naturel,
etc.) sauf à utiliser un réformeur, ce qui semble improbable à court terme pour des questions de
coûts.
Centre d’analyse stratégique - 258 - Août 2012
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