Il n’est pas étonnant que le début d’une transition mondiale à faible intensité de carbone ait déclenché une nouvelle guerre industrielle. Les restrictions climatiques forcent un changement dans l’ensemble de l’économie, créant de nouvelles demandes et les transformant en opportunités commerciales. Les États et l’industrie semblent croire que l’avenir sera l’énergie électrique et les énergies renouvelables. Ils croient donc qu’il vaut la peine de se battre pour obtenir beaucoup plus d’électricité afin de stabiliser le réseau électrique.

Les défis environnementaux comprendront notamment des changements dans les modes de transport et le comportement général de l’énergie au cours des prochaines décennies. Un moyen de réduire la consommation de carburant fossile dans les transports consiste à utiliser des véhicules électriques. Mais est ce que les batteries de véhicules électriques peuvent encore être utilisées à la fin de leur première vie ? Deux options de fin de vie peuvent être envisagées : le recyclage et la réutilisation des batteries usagées à des fins de stockage stationnaires. Pour la première option, il est nécessaire d’évaluer si le lithium est recyclable ou non.

Pour ce qui est du prolongement de la durée de vie des batteries, les batteries lithium-ion peuvent être utilisées comme un moyen de remplacement des batteries au plomb. Les études d’impact envisagent d’étendre l’utilisation de ces batteries pour des usages quotidiens.

Les avantages de la deuxième utilisation des batteries lithium-ion sont encore optimiser par la prolongation de leur durée de vie. Par conséquent, une batterie au lithium ionique peut être étendue en remplaçant son équivalent en plomb.

Avec le maintien de la biodiversité, la transition énergétique sera très certainement l’un des enjeux majeurs du 21è siècle. Après les accords de Paris en 2015, et au fur et à mesure des années, les initiatives se multiplient aux niveaux industriel et politique pour faire de ce défi une réalité. Le marché de l’électrification des véhicules et celui du stockage d’énergie connaissent des taux de croissance annuelle de 10% à 20%, et les investissements se multiplient. Les batteries Lithium-Ion sont au cœur de cette transition énergétique. Elles permettent le stockage de l’énergie électrique pour des applications de transport ou stationnaires, et deviendront indispensables lors de l’avènement des énergies renouvelables, dont la production est par nature intermittente. Les batteries de véhicules électriques sont considérées comme inutilisables pour des applications de transport après avoir perdu 20% de leur capacité, généralement après 7 à 8 ans d’utilisation. Au lieu d’être immédiatement recyclées, elles peuvent être reconditionnées pour des applications stationnaires (alimentation de bâtiments, serveurs, éoliennes, etc). C’est ce qu’on appelle la seconde vie des batteries, qui rentabilise leur capacité et leur coût de production au maximum. En parallèle, des progrès technologiques considérables sont régulièrement effectués, et le coût des batteries neuves diminue d’environ 15% par an, ce qui peut concurrencer l’utilisation de batteries usagées, produites plus chères 8 ans auparavant. La seconde vie des batteries peut-elle donc être vraiment être rentable ? Peut-elle permettre de réduire les coûts du stockage et ceux du transport électrique ? Quel modèle économique adopter pour ce nouveau marché ? Ce mémoire s’appliquera à l’activité de l’entreprise Forsee Power, et plus particulièrement sur sa division Smart Transport (batteries de bus électriques, camions, engins, trains, bateaux) pour laquelle cette problématique se pose actuellement.

C’est à ces différentes questions que nous allons essayer de répondre dans le cadre de ce travail. Notre hypothèse de travail est que les batteries Lithium-Ion ont une valeur résiduelle qui est exploitable, et qui commence à être exploitée dans le domaine des voitures électriques. Le marché du stockage stationnaire semble prometteur pour la réutilisation des batteries issues du transport électriques, mais des contraintes et incertitudes existent.

Malgré ces contraintes, le marché du transport électrique (bus, camion, etc) doit pouvoir lui aussi trouver un modèle économique viable pour la seconde vie des batteries. La sécurisation d’un business model viable de la seconde vie pourrait même permettre de baisser les prix de vente et favoriser le marché de première vie

Partie 1 : étude théorique

Le marché des batteries Lithium-Ion (9 p)
Marché mondial des batteries Lithium-Ion (3 p)

Une étude menée par IDTechEx au cours de l’année 2016 démontre que la demande de batteries pour les bus électriques peut être une véritable aubaine pour les batteries lithium-ion. Un marché qui pourrait atteindre les 30 milliards de dollars d’ici l’année 2026.

En effet, il est remarqué que le marché des batteries a repris vie alors que la majorité des fabricants tentent tous d’intégrer le marché émergent des batteries de grande taille, qui s’est évolué en grande partie grâce à la croissance fulgurante des ventes d’autobus électriques. Selon toujours l’étude d’IDTechEx, cette précipitation peut s’expliquer par le fait que le marché devrait atteindre les 30 milliards de dollars en 2026, ce qui pourrait en faire le segment le plus important du marché des batteries.

Si les bus électriques connaissent une évolution importante, c’est notamment pour plusieurs raisons :

Réduire les heures de conduite
Une faible émission de CO2
Transport moins couteux
Transport de masse et rapidité
Manque de place de stationnement

Grâce à tout cela, l’industrie mondiale des batteries lithium-ion évolue à un rythme accéléré. Depuis que KPMG a lancé une étude portant sur ce produit (à l’automne 2018) jusqu’à sa finalisation (hiver 2019), la capacité mondiale annoncée pour la production de batteries lithium-ion pour 2028 est estimée entre 1 102 GWh à 1 559 GWh, ce qui équivaut à une augmentation de 40% en cinq mois seulement. Avec cette forte évolution, l’industrie automobile connaitra surement un changement important.

Depuis les années 90, le marché qu’occupent les batteries lithium-ion a connu un important développement, notamment grâce à la croissance rapide des nouvelles technologies. Toutefois, la future demande sur ce type de batteries dépendra largement de l’évolution du marché des véhicules électriques et de son évolution, qui devrait connaître une croissance importante d’ici une dizaine d’années.

Bien que l’envergure et la rapidité de ce changement restent encore incertaines, force est de constater que les voitures électriques occuperont une place importante dans le parc de voitures particulières pour ces dix prochaines années. Bon nombre de pays ont annoncé récemment des mesures pour appuyer le développement de l’industrie des batteries lithium-ion dans leur région.

La course à l’électrification

Durant ces dernières années, les ventes de voitures électriques et de voitures hybrides ne cessent d’augmenter. Si en 2010, le chiffre d’affaires se comptait en quelques milliers de dollars seulement, à partir de l’année 2016, les ventes ont grimpé avec près de 750 000 unités vendues¹. Selon une étude de McKinsey en 2017, l’intérêt des consommateurs pour les véhicules électriques et hybrides ne cesse d’augmenter que ce soit en Europe, en chine ou aux Etats-Unis. Cette tendance est par exemple affirmée par Tesla qui a vendu plus 500 000 exemplaires la voiture électrique “Model3”.²

En Europe, c’est dans les zones métropolitaines que se concentrent le plus le marché de véhicules électriques étant donné que face à la fort pollution, les grandes villes sont obligées de trouver des solutions.

Evolution du marché mondial des batteries Li-Ion

Il est remarqué que depuis l’an 2000, le marché des batteries Lithium-Ion sont n’a cessé d’évoluer. Cette évolution a été premièrement propulsée par les différentes applications possibles des batteries et également les technologies qui y sont associées. En effet, ce type de batterie est doté de technologies innovantes dépassant largement les technologies utilisées dans les batteries classiques. Le graphique que nous présentons ci-après met en évidence les différentes applications possibles des batteries Li-Ion.

Source : Extrait Avicenne 2018

Par ailleurs, au cours de l’année 2018, la production de batteries Lithium-Ion a atteint les 148 GWh³. Afin d’accroitre encore plus la part de marché des batteries Lithium-Ion, les principaux acteurs n’ont cessé d’innover et d’investir pour favoriser leur capacité de production.

Illustration 1 : Vente des batteries Li-Ion depuis les années 2000 et estimation des ventes dans les 10 prochaines années.

Source : Extrait Avicenne 2018

Par exemple en chine, les plus grands acteurs dans la production de batteries Lithium-Ion projettent d’ajouter plus de 50 milliards de dollars dans leur investissement initial pour optimiser la production dans les cinq années qui suivent. L’investissement sera répartit en Chine, aux Etats-Unis et en Europe.

Au cours des dernières décennies, le marché mondial des batteries lithium-ion a enregistré une croissance rapide et continue pouvant atteindre un niveau très élevé pour ces dix prochaines années.

Par ailleurs, il est important de noter que le marché mondial des batteries Lithium-Ion peut être classé en plusieurs catégories. Premièrement, il y a le marché des consommateurs qui représente environs 10 Md$. Ce segment se trouve actuellement dans une phase de maturité et dont la croissance risque de stagner. Ensuite, il y le marché des bus électriques composés principalement de la chine dont le marché est évalué à plus de 4 Md$. Ce marché continu d’évoluer et devrait atteindre les 12Mds$ d’ici les cinq prochaines années. Il y a également le marché de bus électrique hors chine représentant 4 Md$ à 9Mds$⁴. En enfin, il y a le marché industriel qui représente moins que les autres en termes de chiffres d’affaires mais qui devrait connaitre une croissance assez rapide d’ici les cinq prochaines années. Le développement de ce segment dépend essentiellement des prix des batteries.

Par ailleurs, il est important de noter que l’évolution de la demande de batteries Lithium-Ion a connu un léger recul au cours de l’année 2017, principalement en raison d’une anticipation un peu trop optimiste de la demande de voitures électriques. Cela a provoqué une surproduction, notamment en Chine, qui est le premier producteur de ce type de véhicules.

Les principaux acteurs

L’industrie des batteries de véhicules électriques est devenue est actuellement considéré comme un domaine de premier plan en matière de développement technologique. Les concurrents et les constructeurs automobiles occupent le marché. Cependant, force est de constater que la relation entre les fabricants de batteries, les centres de R & D et les constructeurs automobiles reste la véritable tendance. Les principaux acteurs dans ce domaine sont situés principalement en Asie, notamment au Japon, Matsushita, AESC (Alligen Nissan / NEC), en Corée du Sud, LG Chem, Samsung SDI et SK Innovation, ainsi qu’en Chine avec BYD et GS Yuasa.⁵

Tableau 1 : Principaux fabricants mondiaux de batteries Li-Ion pour VE et VHR

Source : Schwartz and Co et AJI Europe, « ETUDE DE LA SECONDE VIE DES BATTERIES : DES VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES RECHARGEABLES », Étude réalisée pour le compte de l’ADEME, Juin 2011, p.9

Il est tout de même important de noter que si certains acteurs peuvent fabriquer des batteries, seuls trois fabricants ont la capacité de produire des celles assemblées, tels que Panasonic, LG Chem et Samsung SDI. Ces trois principaux fabricants sont aussi des assembleurs, car ils fournissent des batteries déjà assemblées. C’est par exemple le cas des nouvelles Chevrolet Bolt et Opel Ampera-e de LG Chem. Pour d’autres acteurs, ils reçoivent uniquement des cellules et procèdent eux-mêmes au montage de leurs batteries, comme c’est le cas avec la ZOE de Renault. Par ailleurs, Panasonic fabrique une variété de batteries: des batteries traditionnelles aux batteries rechargeables, y compris les unités de stockage d’énergie (charge de panneaux solaires et énergie éolienne).

Le problème global de la fin de vie

De plus en plus d’entreprises souhaitent prolonger la durée de vie des batteries lithium-ion en vue d’un usage fixe. Par exemple, Forsee Power travaille sur la combinaison de plusieurs sources d’énergie : panneaux solaires, batteries neuves et anciennes et batteries lithium-ion reconditionnées.

Par ailleurs, force est de constater que les batteries Lithium-Ion ont encore plusieurs défis à relever. Principalement, il y a les problèmes de coûts, de maitrise des technologies, de sécurité et de régulation du marché.

Tableau 2 : Les problèmes en fin de vie des batteries

Problèmes en termes de coûts	4 à 8 fois plus par rapport à celui de l’acide au plomb1 à 4 fois plus par rapport à celui du NiMH
Problèmes en termes de technologie	Durée de vie plus courte (durée de vie et durée d’utilisation) par rapport à d’autres alternatives comme les supercondensateursPortée limitée et longue durée de chargeConception complexe de la batterie
Problèmes en termes de sécurité	Les batteries Li-ion sont vulnérables au court-circuit et à la surchargeElectrolyte inflammable et toxiqueNécessite une importante surveillance température et de tension de la batterie
Problèmes réglementaires	Les difficultés de douane, de transport, de réglementation de la navigationLes règles de sécurité

Source : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players, « Lithium-ion Batteries for Electric Buses 2016-2026 : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players S», IDTechEx, 2016

Par ailleurs, le problème de «valeur» à la fin de vie de la batterie doit être soulevé : si la valeur est considérable, le recyclage peut être une solution intéressante. La valeur des produits recyclés (métaux, produits chimiques) peut être très bas par rapport au coût du recyclage. En conséquence, la phase de recyclage peut être couteuse et n’aura pas d’impact positif sur la chaîne de valeur de la batterie pour réduire les coûts initiaux.

Egalement, comme les batteries au plomb, les batteries lithium-ion, qui ont été très utilisées durant leur première vie, peuvent parfois être “défaillantes” (cela a été observé dans les téléphones portables et les batteries d’ordinateurs portables). Si un composant cesse de s’alimenter, d’autres composants de la batterie risquent de se «mettre en cascade», entraînant une dégradation rapide des performances. Il faut aussi noter que bien que la plupart des experts pensent que la technologie lithium-ion est fiable, il n’y a pas encore assez de recul ni d’expériences suffisantes pour affirmer ou non ce comportement.

Zoom sur le marché du transport électrique urbain

Au terme de son usage dans les véhicules électriques plusieurs voies sont ouvertes sur le devenir des batteries Lithium-Ion. En raison de réglementations strictes en matière de gestion des déchets, il n’est pas possible de les placer dans une décharge. La réévaluation minimale est la récupération d’énergie.

Les motivations

Entre 1996 et 2016, la longueur de la route métropolitaine française est passée de 963 451 km à 1 092 913 km (1 103 366 km sur l’ensemble du territoire français), soit une augmentation de 15% au cours des 20 dernières années. Au cours de ces dernières années, les réseaux urbains ont connu un fort développement, particulièrement avec le tramway, ce qui a considérablement fait évoluer la desserte des autobus.

Durant ces dernières années, il est remarqué que les bus électriques ont rapidement dépassé la phase d’essaie et de projet pilote pour devenir actuellement de véritables alternatives aux bus traditionnels qui fonctionnent avec le diesel. Les bus électriques présentent bon nombre d’avantages comparés aux bus diesel. En effet, les bus électriques permettent de supprimer directement les émissions de gaz nocives et d’autres produits nocifs comme le dioxyde de carbone. Les avantages cités des bus électriques ont poussé de nombreux acteurs à entamer des actions et des projets destinés à promouvoir leur production et leur commercialisation. Par exemple depuis 2019, plusieurs villes américaines ont fait la promotion de l’initiative zéro émission et se tournent davantage vers les bus électriques.

Un autre avantage majeur des bus électriques se rapporte au coût d’entretiens qui est largement plus faible par rapport à celui des bus traditionnels. En effet, le faible coût d’entretien de ce type de véhicules permet de récupérer le coût d’achat initial.

Enfin, d’autres avantages, tels que la réduction des nuisances sonores, la modernisation de la technologie (aux fins de la perception / image de la ville) et l’élargissement de l’accès au transport en commun (en particulier pour les zones à faibles revenus) font aussi partie des principaux avantages des bus électriques.

Les types de bus et leur batterie

Il existe actuellement sur le marché deux caractéristiques de bus électriques : les bus électriques dotés d’une grande batterie et à charge lente, en moyenne de quatre à cinq heures de charge, et les bus électriques dotés d’une petite batterie qui nécessitent que très peu de temps de charge de cinq à 7 minutes environs.⁶

En raison de la grande capacité des batteries, et afin d’éviter une surcharge des bus électriques, la charge lente, qui s’effectue généralement en dépôt de nuit se fait le plus souvent sur des chargeurs externes. Néanmoins, il est important de noter qu’une batterie avec une puissance de 440 kWh pour les bus électriques à charge lente entraine une plus importante empreinte écologique par rapport à un bus électrique de bus à charge rapide. Et cela, sans parler du nombre de recyclage nécessaire pour les piles, s’accompagnant des potentielles pertes en matières premières.⁷
La charge rapide se présente également comme une autre solution der recharge. Avec ce type de charge, les chargeurs sont placés à chaque terminus. Les bus électriques se rechargent rapidement avec un système à pantographe dès que le parcours touche à sa fin. Les puissances octroyées par les charges rapides sont particulièrement élevées atteignant jusqu’à 600 kW. Toutefois, il est important de noter que la charge rapide s’associe de plusieurs contraintes, notamment les problèmes d’installation dans les lieux publics.

Le principal avantage de l’électromobilité est qu’elle ne dégage aucun gaz polluant (NOx et particules fines) qui peut nuire à la santé, ce qui en fait une solution contre la pollution, notamment dans les lieux publics. Pour un autobus électrique, il faut noter qu’au lieu d’un réservoir de carburant, c’est une batterie qui est utilisée. Dans ce contexte, une faible capacité de stockage peut affecter l’autonomie de la batterie et réduire considérablement la distance pouvant être parcourue par le bus, ce qui rend son fonctionnement quotidien plus difficile à gérer par rapport aux bus classiques.

Ainsi, toute activité utilisant un bus électrique doit prendre en considération plusieurs facteurs pouvant avoir une incidence sur sa capacité notamment le nombre de passagers à transporter, les caractéristiques de l’itinéraire, le nombre de fois que le bus va devoir s’arrêter, et la température extérieure. En raison de ces nombreux points à gérer, la technologie associée aux batteries de bus électriques ne cesse d’évoluer et bon nombre d’exigences doivent également être prises en compte :

« Maitrise des différentes réglementations qui régissent le marché
Organisation et procédures d’exploitation et de maintenance;
Définition et mise en place d’infrastructures de charge et conversion de dépôts »⁸.

Tableau 3 : Exemples de bus électriques de pointe, type de batterie et performances

Source : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players, « Lithium-ion Batteries for Electric Buses 2016-2026 : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players S», IDTechEx, p.69

Evolution attendue du marché

Au cours de l’année 2017, le parc mondial des bus se composaient 385 000 bus électriques et à peu près de 3 millions de bus classiques.⁹ La presque totalité des bus électriques sont essentiellement présents en chine. A partir de 2017, le marché des bus électriques n’a cessé d’évoluer, une croissance favorisée par le souhait de réduire les émissions de gaz nocifs.

En France, la majorité des liaisons urbaines sont assurées par les autobus comme le montre la figure ci-dessous :

Figure 1 : Répartition du parc autobus au 1er janvier 2018

Source : UTP, enquête parc 2018

Même si les autobus fonctionnant au diesel ont une forte prédominance sur le marché du transport urbain, d’autres modes de transports alternatifs y sont également présents, notamment des moyens de transports utilisant d’autres sources d’énergie : gaz, l’hybride diesel ou encore l’électrique. Bien que ces différents types de source d’énergie de substitution ne sont pas totalement utilisés, ils font souvent l’objet d’expériences ou de projets à vernir.

Actuellement, il est étonnant de voir que les bus électriques se soient développés si rapidement et cela sur plusieurs marchés. Quand on parle de vente de bus électriques, ce sont les Chinois qui se trouvent à la tête du marché, comme le montre la graphique ci-dessous. Certaines de ces sociétés comme BYD sont établies aux États-Unis et en Europe. Cette dernière a comme principale avantage de produire elle-même ses propres batteries tout en étant le plus grand vendeur de véhicules électriques au monde. Cela lui permet de proposer des prix imbattables que ce soit pour les batteries ou les bus.

Tableau 4 : Les caractéristiques des principaux marchés

Marché	Caractéristiques
Chine	La compagnie chinoise BYD, principale producteur de véhicules électriques dans le mondeEn 2016, les constructeurs d’autobus chinois ont enregistré une production de 115 700 autobus électriquesLes grandes sociétés chinoises produisent elles-mêmes leur batterie de type Li-ion
Japon	Mitsubishi Fuso, originaire de Mitsubishi Heavy Industries (MHI) et acquise par Daimler en 2003, jouit d’une bonne réputation en tant que constructeur d’autobus au Japon.
Les États-Unis et le Canada	Le fabricant de bus électriques le plus avancé en Amérique du Nord est actuellement Proterra. Leur dernière génération de bus électriques, le Catalyst (42,5 pieds), est disponible en 3 versions : FC – charge rapide dans la rue, avec une batterie de 79 à 105 kWh, -XR – charge lente dans le garage, avec des 220 à 330 kWh, -E2 – charge lente dans le garage, avec une batterie de 440 à 660 kWh.Dans le centre du Canada, le plus grand fabricant d’autobus, New Flyer, se trouve également à bord du train d’autobus électrique, qui est maintenant utilisé.
Europe	En Suède, les principaux fabricants proposent deux types de bus électriques à chargement rapide. La société se trouve dans une période de recherche de solution adéquate pour les bus électriques et n’a pas encore procédé à la commercialisation.En Allemagne, il existe le plus grand constructeur européen d’autobus, Mercedes-Benz, une filiale de Daimler.En Pologne, le fabricant de bus Solaris propose des bus électriques Urbino. Pour ce type de bus électriques, il n’y a pas encore de batterie spécifiée ou détails des chargeurs.Aux Pays-Bas, on trouve Ebusco, partenaire du leader chinois du secteur, Golden Dragon.La France possède quant à elle l’un des principaux constructeurs européens d’autobus et d’autocars, IVECO Bus.Quant à la Suisse, elle a le constructeur de trolleybus Hess, pour développer les bus électriques articulés TOSA à recharge rapide.

Source : Source : Pierre Langlois, Ph. D., « Le tour du monde en autobus électrique », 2017, pp.1-9

Des centaines de milliers d’autobus électriques sont vendus en Chine et, en Amérique du Nord et en Europe, des sociétés de transport en commun ont déjà passé des commandes pour des dizaines de bus électrique et ont également annoncé qu’elles achèteraient des centaines de bus au cours des prochaines années.

Figure 2 : Marché mondial des bus electriques (source Bloomberg)

Force est de constater que la Chine domine actuellement le marché des bus électriques, elle est à la fois productrice et consommatrice. En effet, 97% des bus électriques et 75% de leurs batteries y sont produits fabriqués. Par ailleurs, même si le taux de charge est assez faible, la technologie LFP est la technologie la plus utilisée dans la fabrication des batteries de grande taille. En Chine, la demande pour ce type de bus est très élevée car la production et la consommation sont appuyées par des subventions gouvernementales. Entre 2015 et 2016, les ventes sont passées de 69 000 à 132 000 bus.

Pour le marché américain, le parc de bus électrique comptait 360 unités en 2017 représentant environs 0,5% du parc des bus municipaux. La faible évolution du marché des électriques dans le pays s’explique par un manque de mesures incitatives de la part du gouvernement américain. Contrairement à la chaine, les aides publiques dans la promotion de ce marché sont encore très faibles.

Pour ce qui est du marché européen, force est de constater que la consommation ne cesse également d’augmenter. En 2017, le par européen de bus électrique comptait environs 2 100 unités. Dans cette statistique, c’est le Royaume-Uni qui dispose du plus grand parc suivi par l’Allemagne, et les Pays-Bas. Il est tout de même important de noter que la France est un peu en retard quant à la course au bus électrique, car elle se trouve encore à la dixième position sur tous les pays européens.¹⁰

Le graphique que nous présentons ci-après met en évidence la répartition des bus électriques en Europe.

Graphique 1 : Répartition des bus électriques en Europe (source : Bloomberg)

Figure 3 : Marché des batteries de bus électriques en Europe (source : ECube)

Les principaux acteurs

Dans le domaine de la fabrication de bus électriques, ce sont les entreprises chinoises qui dominent dont le plus important est Yutong. Bien que le marché soit très grand, ce dernier ne dispose que d’une part relative du marché : 19%.¹¹ Cela est du par le fait que le marché du bus électrique chinois est partagé par de nombreux acteurs. Il y a ensuite l’entreprise BYD qui détient la seconde plus grande part de marché.

Par ailleurs, il faut noter que les producteurs de bus électriques sont confrontés à des concurrents étrangers, notamment par des entreprises européennes et américaines à l’instar de Solaris, VDL, Irizar, Volvo, Caetano, etc.

Tableau 5 : Les principaux fabricants de bus électriques

Source : Pierre Langlois, Ph. D., « Le tour du monde en autobus électrique », 2017, p.10

Ce tableau met en évidence le fait que les principaux fabricants de bus électriques utilisent presque moitié-moitié les deux types de charge.

Le coût des batteries et des bus électriques (TCO)

Les coûts des batteries pour bus électrique dépendent pour une grande partie du niveau de la demande sur le marché. En effet, lorsque les producteurs sont en situation de surproduction, ils sont automatiquement amenés à proposer des prix moins élevés afin de garder ou d’augmenter leur part de marché. A part le marché, il y a également l’économie d’échelle qui affecte grandement le prix des batteries. Par exemple en Chine, les prix sont très bas car le volume de production est très élevé alors que le coût de production est très bas.

Le tableau présenté ci-après montre l’évolution du prix des batteries entre 2016 et 2018 et les prévisions pour les 10 prochaines années.

Tableau 6 : Evolution du prix des batteries

Il faut noter que le prix reste le principal frein à l’achat des batteries et des bus électriques. Par exemple pour les bus électriques, le prix est évalué à 80% plus cher que les bus classiques fonctionnant avec du gazol. Le prix de la batterie en est la principale cause et cela peut se présenter comme un important obstacle au développement du marché des véhicules électriques. Bien que le prix des batteries soit très élevé, l’utilisation de bus électrique revêt néanmoins plusieurs avantages. Il y a par exemple le fait que le coût au kilomètre des bus électriques est évalué à seulement 1€ par km.

Cette situation, à la fois positive et négative, pousse certaines entreprises à la location de batteries pour bus électrique. C’est par exemple le cas de Forsee Power.

Le problème du financement

La France est le pays de l’Union européenne qui consacre le plus d’argent public aux infrastructures et aux transports (2% du PIB). Les autorités locales et l’État encouragent la poursuite de la croissance de la mobilité motorisée, qui représente plus de 80% du trafic routier. L’innovation dans le secteur des transports concerne davantage les taxes et les tarifs que le côté technique. En conséquence, bon nombre de villes sont incitées à pratiquer ou à envisager de recourir aux transports en commun, ce qui implique de trouver les fonds adéquats pour assurer leur financement. Toutefois, force est de constater que le financement des infrastructures de transport collectifs n’est pas toujours garantie.

Les ressources destinées à favoriser l’exploitation et la maintenance du matériel roulant et des services de transport subissent également des pressions financières importantes, entraînant une destruction des infrastructures déjà installées ainsi qu’un gaspillage d’importants des investissements.

Zoom sur le marché du stockage stationnaire électrique

Stocker de l’énergie électrique consiste en la conversion de l’énergie électrique en une autre source d’énergie, qui est ensuite reconvertie en énergie électrique, ce qui entraîne inévitablement des pertes. Il faut noter que chaque système de stockage a ses propres caractéristiques déterminant ses applications possibles. Actuellement, trois types de stockage peuvent être mis en évidence : les STEP, les batteries et l’hydrogène. A un niveau de développement élevé, les batteries convertissent l’énergie électrique en énergie chimique et inversement. Différentes familles se distinguent par le couple oxydation-réduction utilisé.

Depuis les années 1990, les batteries Lithium-ion ont créé des percées technologiques qui permettent aux utilisateurs de concevoir des applications allant du stockage stationnaire à l’alimentation de divers appareils électroniques et à la mobilité.

Le stockage électrique inclut (généralement après la conversion) le stockage temporaire d’une certaine quantité d’énergie pour une utilisation ultérieure.

Les motivations

Si l’utilisation du stockage stationnaire semble intéressant, c’est notamment qu’elle est moins contraignante pour les batteries. En effet, le cycle de charge-décharge est généralement très peu profond, ce qui peut prolonger la deuxième vie des batteries. À l’heure actuelle, toujours à l’échelle mondiale, le stockage fixe de l’électricité reste un privilège des stations de transfert d’énergie par pompage, mais la dynamique de l’utilisation des batteries et la tendance à la réduction des coûts ont suscité l’intérêt des entreprises et des centres de recherche. En ce qui concerne la politique énergétique, le stockage stationnaire, en particulier au travers de batteries, peut contribuer à favoriser l’équilibre du système électrique, notamment l’offre et à la demande, et à la qualité de l’approvisionnement en énergie. Pour ce qui est du domaine industriel, le stockage stationnaire représente un défi important pour les entreprises qui cherchent à développer une offre industrielle compétitive à la fois pour les systèmes de stockage fixes destinés à l’exportation que pour les batteries utilisées à des fins de mobilité (en particulier pour l’industrie automobile).

Cependant, le stockage stationnaire de l’électricité devient actuellement un défi important en termes de transition énergétique mondiale. En effet, avec l’intégration croissante d’EnRi2 dans les systèmes électriques de nombreux pays et le développement des véhicules électriques, le vecteur “électricité” deviendra plus important et le stockage deviendra crucial. À l’échelle mondiale, le stockage d’électricité stationnaire appartient encore pour une majeure partie aux STEP (Station de transfert d’énergie par pompage («Pumped Storage Hydropower» en anglais), mais le fort développement de l’utilisation des batteries et l’évolution décroissante de leurs coûts attisent l’intérêt des acteurs économiques et des centres de recherche.

Figure 4 : Principales technologies de stockage de l’électricité. Source

Source : CGE d’après Conseil mondial de l’énergie, 2017

En France et au niveau mondial, la technologie la plus avancée en termes de stockage reste celle de STEP. Il existe en France six grandes stations installées entre 1976 et 1987. Par ailleurs, en France, où la production d’électricité à faible émissions de carbone et non intermittente est plus élevée par rapport à celle des autres pays appartenant à l’UE grâce au nucléaire et à l’hydroélectricité, le stockage de l’électricité suscite un intérêt nuancé et cela pour deux raisons principales :

Le stockage stationnaire, en particulier par le biais de batteries, peut d’une part assurer un bon équilibre entre l’offre et la demande en électricité, donc une plus grande flexibilité ; et d’autre part la qualité de l’énergie fournie.
Pour ce qui est de l’industrielle, il est toutefois extrêmement difficile de développer une offre compétitive que ce soit en termes de stockage stationnaire destinés à l’exportation ou en termes de batteries destinées à la mobilité (en particulier pour l’industrie automobile).

En revanche, au niveau des pays industrialisés comme la France, les projets de stockage d’électricité dépendent encore pour une grande partie du succès de plusieurs démonstrateurs subventionnés depuis des décennies et il est impossible de d’évaluer la technologie la plus pertinente. Cela peut être observé dans certaines études prospectives, par exemple dans celle menée par l’ADEME qui préconisent un mix énergétique 100% renouvelable, qui préconisent un mix énergétique 100% renouvelable.

Il est tout de même constaté que des opportunités sont présentent pour modifier l’approche d’approvisionnement en bus électrique, par exemple à traves un système d’achats directs aux paiements de. Dans ce contexte, les remboursements de crédit-bail ou de prêt pourraient s’effectuer à travers des économies de coûts opérationnels, une potion qui permettrait de favoriser l’adoption plus rapide du bus électronique.¹²

Applications principales

Pour ce qui est des batteries, il est constaté que diverses technologies sont disponibles à différents niveaux de maturité. Leurs performances et le type d’applications possibles sont très différents, et dépend grandement de la capacité, de la densité d’énergie pouvant être stockée, du temps nécessaire pour la charge et du nombre de cycles. Toutefois, il est possible de mettre en évidence les applications les plus prometteuses :

Pour le Lithium-ion (Li-ion) : Les batteries Li-ion sont largement utilisées dans les applications mobiles. L’utilisation peut s’effectuer sous différentes formes, mais la plupart sont encore en cours de développement. Pour les batteries Li-ion, certaines d’entre elles sont plus utilisées dans la réserve de puissance que dans le stockage d’énergie alors que d’autres disposent d’une grande densité. Ces types de batteries n’ont besoin que de très peu d’entretien mais s’accompagne toutefois de risques en cas de surcharge ;
Sodium-soufre (Na-S) : pour ces types de batterie dispose d’une importante densité d’énergie. Bine que ces types de batterie ont un rendement élevé pouvant atteindre les 90%, elles sont néanmoins très peu compatibles avec les applications mobiles.
Batterie à flux circulants (Redox flow) : pour ces types de batteries, la puissance fournie dépend en grande partie de la taille de la membrane qui les compose et la quantité d’énergie qui sera par la suite disponible est fonction de la taille du récipient d’électrolyte. Par ailleurs, les batteries à flux présentent l’avantage de ne nécessiter pratiquement aucun entretien et d’avoir une longue durée de vie.
Les batteries acides avancées : ces batteries sont le développement des batteries acides traditionnelles. Les électrodes en carbone qui y sont utilisée augmentent la flexibilité du cycle et de la charge. Cette technologie a été utilisée pour stocker l’électricité dans les réseaux électriques généraux.

Evolution attendue du marché

La France s’est, depuis quelques années, engagée à diversifier la composition de ses sources énergétiques. Cependant, force est de constater que le fait de remplacer de méthodes de production nucléaires ou thermiques entraîne automatiquement une augmentation importante du besoin de flexibilité des systèmes électriques.

Dans ce contexte, la réflexion portant sur les relations entre le stockage de l’électricité et la gestion du système électrique révèle toute son importante. En dissociant temporairement la production et la consommation d’énergie, les exigences de flexibilité du système peuvent être satisfaites par le stockage. Cependant, il est exagéré de présenter cela comme une condition nécessaire au développement de variables renouvelables.¹³

L’important engouement porté sur le stockage de l’électricité, notamment à travers des batteries, concerne de nombreux pays du monde, et ces dix dernières années ont été marqué par importants progrès dans ce domaine, tant en termes de coûts que de performances, grâce au développement de nouveaux usages et d’applications mobiles.

Selon l’AIE (WEI 2018), les investissements mondiaux versés dans le stockage d’électricité fixe ont été multipliés par six entre 2012 et 2017 (bien que les investissements liés à la baisse des prix du pétrole en 2017 aient chuté de 8%). Selon l’AIE, les perspectives de développement sont très optimistes : des capacités ont été installées dans les systèmes professionnels. Dans le scénario « nouvelle politique », elles atteindront 220 GW d’ici 2040, principalement pour soutenir la production d’énergie éolienne et photovoltaïque.¹⁴

La figure que nous présentons ci-dessous présente les installations globales de stockage d’énergie cumulative

Les problématiques afférentes au stockage électrique

Egalement, certaines recherches révèlent que les différents systèmes de stockage d’électricité qui sont disponibles actuellement peuvent assurer l’équilibre du système électrique en présence d’une proportion croissante d’électricité. Toutefois, le modèle simplifié destiné à assurer un certain niveau de consommation ne permettrait pas d’assurer une contribution effective dans le cadre d’un mix énergétique important ni d’assurer la résolution des problèmes technico-économiques et d’acceptation sociale.

La seconde vie des batteries issues du transport électrique urbain

Bien que le prix des batteries pour les véhicules électriques soit particulièrement élevé, elles peuvent encore être exploitées à la fin de leur première vie, notamment en termes de stockage d’énergie ou encore pour d’autres applications selon leur viabilité technique. Cependant, il faut savoir que des points importants doivent être soulevés dans l’exploitation de cette seconde vie, principalement des questions se rapportant à leur technicité, leur coût ou encore leur impact environnementale.

Actuellement, force est de constater que ces trois facteurs représentent un enjeu essentiel pour les fabricants de batteries dans la mesure où ils viennent bouleverser la chaine de valeur du secteur¹⁵.

Les motivations

En moyenne, la seconde vie d’une batterie pour les bus électriques est évaluée entre 7 à 5 ans. La détérioration de la première vie d’une batterie peut être considérée comme la perte de capacité de celle-ci durant une période donnée : la durée de vie.

La principale motivation des acteurs du marché de seconde vie des batteries se rapporte au faite que les batteries en fin de vie, notamment celles utilisés dans le transport électrique, peuvent encore être réutilisées. Elles disposent encore de la capacité nécessaire pour assurer d’autres projets de stockage stationnaire. Ce marché est également motivé par le faible coût de reconditionnement. En effet, le coût nécessaire au reconditionnement des batteries en fin de vie est évalué à 50$/kWh alors que pour celui des batteries neuves, le coût est évalué à environs 200$/kWh. Toutefois, bien que cela soit nettement constaté, il se peut que la diminution des prix des batteries neuves freine l’évolution du marché de seconde vie.¹⁶

Plusieurs acteurs sont déjà présents sur le marché de seconde vie, notamment des fabricants de véhicules électriques comme Renault, BYD ou encore China Tower. La principale motivation de ces entreprises est de promouvoir la prochaine utilisation des batteries pour bus électriques et d’en favoriser la compréhension, d’autant plus que la durée de vie effective des batteries n’est pas encore très sûre. Les deux principaux facteurs qui motivent le marché sont alors le faible coût de reconditionnement et la durée de vie des batteries de bus électriques.

Sur le plan économique, ce marché semble alors opportun et pourrait favoriser la valeur des batteries à leur fin de première vie. Bien que l’exploitation de la seconde vie des batteries attire de nombreux acteurs, les projets de recherche se trouvent encore à un stade de balbutiement.

La fin de première vie des batteries
Caractéristiques de fin de première vie (état de santé, capacité, puissance)

Durant leur seconde vie, les batteries ont un seuil de 50 à 60 % de leur capacité. Passé ce seuil, elles risquent de se dégrader brusquement¹⁷. Par ailleurs, comparées aux batteries au plomb, les batteries Li-Ion de seconde vie sont considérées comme plus performantes que ce soit en termes de durabilité, d’entretiens et d’impacts environnementaux. Toutefois, il faut savoir que les batteries se dégradent avec le temps entrainant une réduction de leur capacité et de leur puissance.s

Facteurs influant la durée de première vie des batteries

Identifier le vieillissement et la détérioration d’une batterie fait partie des plus grands défis que les acteurs de ce secteur doivent pouvoir gérer. Ces processus sont complexes car de nombreux facteurs dépendent de la nature des matériaux utilisés, du processus de fabrication, de la cellule, de l’environnement auquel les batteries sont confrontées ainsi que de leur utilisation. Ces différents facteurs interagissent les uns avec les autres pour produire différents effets de vieillissement¹⁸. La dégradation d’une batterie se rapporte premièrement à sa composition chimique de l’électrolyte et de ses électrodes. Toutefois, il faut noter que le système de dégradation de l’électrode positive et de l’électrode négative peut être différent. Ainsi, le premier facteur de dégradation peut être mécanique ou électrochimique et dépend largement de la composition des électrodes. Il est possible de mettre en évidence deux principaux effets du vieillissement de la batterie : premièrement une capacité excessive et deuxièmement une résistance interne accrue. Ces deux effets peuvent provenir de deux facteurs chimiques différents. Du fait de l’interaction entre les conditions de vie de la batterie, il existe une dépendance non linéaire et méconnue entre ces différents facteurs de vieillissement.¹⁹

Pour expliquer la dégradation des batteries répertoriées jusqu’à présent, il est nécessaire de se pencher sur leur utilisation avec les véhicules électriques. Pour ce qui est de la performance de la batterie, une perte de lithium cyclique et une perte de matériau actif entraînent une réduction de la capacité.

Lorsque les batteries sont utilisées dans les voitures électriques, ces phénomènes de vieillissement entraînent une perte de capacité en réduisant l’autonomie disponible ainsi qu’un affaiblissement de la puissance disponible maximale. Cette puissance maximale peut par exemple être considérée comme la capacité d’accélération du véhicule. Il faut aussi noter que ce phénomène est moins fréquent sur les véhicules électriques, car la technologie utilisée actuellement est suffisamment puissante pour ce type d’application.

Figure 5 : Illustration des phénomènes de dégradation d’une batterie

Source : Anthony Barre. « Analyse statistique de données issues de batteries en usage réel sur des véhicules élec-triques, pour la compréhension, l’estimation et la gestion des phénomènes de vieillissement. Analyse de données, Statistiques et Probabilités », Université de Grenoble, 2014

La durée de vie d’une batterie peut être apprécié sous deux aspects : charge / décharge et le stockage. Ces deux aspects peuvent correspondre à divers modes de vieillissement : calendrier et boucle²⁰. Le vieillissement calendaire fait généralement référence au phénomène et aux effets du stockage de la batterie. Par contre, le vieillissement cyclique s’apparente à l’effet de la durée de vie de la batterie appelée cycle de charge ou cycle de décharge²¹.

Si l’on considère l’augmentation potentielle du marché des véhicules électriques et des véhicules utilitaires d’occasion, il y aura une autre incertitude : les propriétaires de voitures d’occasion de deux ou trois ans auront peut-être besoin de batteries neuves. Dans ce cas, lorsque la durée de vie de la batterie expire pour la première fois, elle sera disponible pour la seconde vie ou pour une récupération plus précoce, alors que la dégradation de la capacité de la batterie est moindre.

Tableau 7 : Facteurs influant la durée de première vie des batteries

Source : Patrick COROLLER, « Etude de la seconde vie des batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables », ADEME, 2011

Utilité et applications possibles des batteries de seconde vie (2 p)

Avant de parler des applications possibles des batteries de seconde vie, il faut noter que les batteries pour véhicules électriques n’ont pas toujours les mêmes caractéristiques. En effet, leur composition dépend d’un fabricant à l’autre, ainsi que leur dimension ou le type d’entretiens. Un fabricant peut également produire des batteries différentes que ce soit en termes de dimension. Ainsi, ces types de batteries ne seront jamais standardisés, ce qui peut être un véritable handicap dans l’exploitation de leur seconde vie surtout pour les projets qui nécessitent plusieurs batteries de mêmes caractéristiques.

Applications possibles

Lorsque que les voitures électriques ne fonctionnent plus comme à ses débuts, généralement après environ dix ans, la batterie dispose toujours de 80% de ses capacités.

La capacité de stockage des batteries usagées est toujours importante et ne peut être ignorée. Cela fournit r les constructeurs automobiles à envisager des idées de réutilisation de ces batteries. C’est qui a donné le concept de seconde vie des batgteries. La durée de vie de cette seconde vie est évaluée à 5 à 10 ans.

Les batteries de seconde vie peuvent répondre à plusieurs applications dont les plus importantes sont le stockage d’énergie pour les solaires photovoltaïques, une solution de secours électrique en cas de coupure, lissage des apports d’énergie au réseau et bien d’autres encore.

Stockage de l’énergie des panneaux solaires photovoltaïques pour des besoins résidentiels et industriels

On estime quatre utilisations fixes des batteries de seconde vie selon un point de vue financier : soutien au réseau électrique, surveillance de la charge dans les bâtiments commerciaux, soutien des relais de télécommunication et surveillance de la charge chez les ménages. Malgré l’existence de ces différentes formes d’utilisation, il faut noter que le réseau deviendra de plus en plus instable compte tenu de la croissance nécessaire de la pénétration d’énergie létale, de sorte que le stockage intermittent d’énergie renouvelable et les UPS sont les applications les plus fiables.

Aujourd’hui, il est possible de mettre en évidence deux types d’usage des batteries de seconde vie dans la production d’énergie solaire photovoltaïque ²²:

Applications qui ne nécessitent aucune connexion avec le réseau électrique de quelques watts à plusieurs kilowatts.
Applications qui nécessitent une connexion avec le réseau électrique

Dans ce contexte, les avantages liés à l’utilisation de la batterie peuvent être avantageusement ajustés ²³:

en fonction de la nature du dispositif photovoltaïque
en fonction du contexte politique
en fonction des restrictions techniques à travers le réseau.

Figure 6 : Production et consommation d’énergie résidentielle sans et avec système de stockage d’énergie à batterie

Source : Adapté de luthander et al. 2015

Fourniture de solutions de secours électrique et assurant une alimentation sans coupure

Depuis l’apparition de nouveaux modèles énergétiques, notamment les énergies renouvelables, le stockage de l’électricité et la mobilité électrique sont devenus des priorités absolues.

La batterie de seconde vie fournit suffisamment d’énergie de secours en venant remplacer l’alimentation si nécessaire. Cette application est considérée comme l’application la plus pertinente pour une application des batteries usagées, car la puissance fournie est assez basse. Le principal obstacle au développement de cette filière est l’indisponibilité des batteries usagées : le volume des batteries dans la première vie ne suffit pas.

Il y a par exemple le groupe Bolloré qui fait appel à la technologie Lithium Métal Polymère pour produire de l’électricité. Le groupe envisage la réutilisation ses batteries LMP à la fin de leur première vie. Ces batteries seront utilisées pour le stockage d’électricité chez les particuliers ou de stockage d’énergie renouvelable.

Lissage des apports d’énergie au réseau (éolien – solaire)

La prolongation de la durée de vie d’une batterie permet d’alléger la charge du réseau électrique. Par exemple, le fabricant allemand Daimler offre une possibilité de connexion au réseau public par le biais d’un important centre de stockage d’électricité ayant comme principale source des milliers de batteries Smart usagées. Ce centre de stockage installé à, en Allemagne favorise la stabilisation du réseau dans la région.

Animé par cette même motivation, Renault a également procédé à une expérimentation de stockage de l’électricité pour alléger les charges du réseau, surtout durant les période de pointe, en utilisant les batteries usagées de Renault Zoé. Cette expériementation a révélée que chaque batterie usagée dispose d’une capacité de 16 kW, soit un total de 96 kW pour tout le système.²⁴

Renault a proposé un autre projet pour les véhicules électriques par le biais de son partenariat avec Connected Energy. Ce fabricant automobile a comme désir d’introduire ses batteries lithium usagée au système de stockage d’énergie renouvelable qui se matérialise par le projet E-STOR et qui constitue en soi une autre solution de charge pour les véhicules électriques. Le principe se présente comme suit: au lieu d’utiliser une alimentation électrique de grande capacité pour charger la batterie d’une voiture électrique, il suffit d’utiliser les batteries usagées. Ce type de recharge est effectué à une puissance moins élevée et une durée réduite.

Pour ce type d’application, des recherches ont montrées l’exploitation des batteries en seconde vie peut être très avantageuse pour deux utilisations principales :

Stockage d’énergies renouvelables dans l’objectif de lisser le marché et de renforcer le réseau électrique ;
Stockage pour les productions d’énergies renouvelables dans certains types de secteur, comme le secteur résidentiel

La figure que nous présentons ci-après met en évidence l’évolution de la seconde vie des batteries.

Graphique 2 : L’évolution de la seconde vie des batteries

Source : CANALS CASALS L., « Sunbatt: Use of a Second Life Batter y System from PHEV in Stationar y Applications », Conference Paper, 2015

Bien que tous ces projets semblent prometteurs, certains chercheurs et auteurs à l’exemple du journaliste mondial Eric Béziat stipule qu’il faut être prudents dans l’utilisation des batteries usagées, car cela ne doit pas faire augmenter l’offre de stockage susceptible de déstabiliser le marché, d’autant plus que l’activité de stockage actuel n’est pas encore très rentable. Elle permet juste d’« éliminer » le problème du recyclage final des batteries, qui est finalement coûteux et polluant.²⁵

Caractéristiques techniques attendues

Il est possible de mettre en évidence deux approches pour identifier la valeur d’une batterie Li-Ion à la fin de sa première vie et durant sa seconde vie²⁶ :

Premièrement, compte tenu de la possibilité de remplacer les batteries au plomb, la batterie au lithium-ion, dans le cadre de sa deuxième utilisation, pourrait présenter les mêmes capacités et valeur que la nouvelle batterie au plomb qu’elle remplace ;
Pour les applications de lissage fixes ou les injections sur des réseaux d’énergie renouvelable, il peut être judicieux de calculer la capacité d’”acheter” de l’électricité pendant les heures creuses et de “vendre” de l’électricité pendant les heures de pointe. Aujourd’hui, la différence de prix entre le marché de gros est d’environ 25 € / MWh. Cette méthode de mise à niveau des batteries nécessite une transparence et une fluidité complètes des marchés de l’électricité. En supposant une opération de fonctionnement de 12 heures par jour pendant 300 jours en une année, il est possible d’atteindre une valeur de batterie de 90 € / kWh.

Tableau 8 : Comparaison des caractéristiques techniques des batteries neuves et des batteries de seconde vie

Structure et marchés de la filière seconde vie
Evolution attendue du marché

D’ici 2025, le nombre d’utilisateurs potentiels de voitures électriques augmentera largement et automatiquement le nombre de véhicules électriques. Cette forte augmentation peut correspondre se traduire par un charge éventuel de 29 GWh, dont le tiers peut être utilisé après sa première vie, ce qui dépasse largement la taille actuelle du marché du stockage électrique.²⁷

Même si de plus en plus de constructeurs automobiles fassent d’importants efforts pour favoriser la capacité de la batterie après que les voitures électriques soient hors d’usage, les acteurs qui souhaitent exploiter le marché de seconde vie doivent quand même être patients et attendre que le nombre de batteries disponibles soit représentatif. Un marché qui devrait arriver à maturité d’ici 2025 selon les chercheurs.²⁸

Chaine de valeur

Dans le marché de la seconde vie des batteries, il est possible de mettre en évidence quatre types d’acteurs intervenant sur la chaîne de valeur ²⁹:

Les constructeurs automobiles qui sont responsables de la vie des batteries car ce sont eux qui mettent ces batteries sur le marché, même en ce qui concerne le recyclage (à l’exception d’une révision complète). En conséquence, s’ils souhaitent structurer le secteur de la seconde vie, cela est tout à fait légitime. Ils ont le savoir-faire en matière de batterie et, et ils semblent être les mieux placés pour effectuer le remballage nécessaire pour une seconde vie et cela au meilleur coût possible ;
Les fabricants de batteries ont le savoir-faire en matière de batterie et semblent également avoir la capacité d’effectuer efficacement le reconditionnement nécessaire et proposer le meilleur prix possible ;
Les recycleurs quant à eux peuvent intervenir dans la collecte des batteries, de faire le diagnostic et classer les éléments à recycler et ainsi que les éléments pouvant être réutilisé lors de la deuxième utilisation. Toutefois, la plupart des recycleurs affirment ne pas avoir les compétences nécessaires pour assurer le reconditionnement et par conséquent, ils souhaitent de nouer des relations avec les acteurs qui dispose des savoir-faire nécessaires, notamment les constructeurs automobiles et / ou les fabricants de batteries.
Les utilisateurs de seconde vie, sont ceux qui éprouvent un grand besoin vis-à-vis des batteries de seconde vie et qui sont prêts à assurer leur prise en charge.

Figure 7 : Life cycle of an EV battery pack : buseline scenario (left) and scenario with the second life use (right)

Tableau 9 : Detailed process of preparir batteries for second life application : all these steps must be follows in propoer sequence to create properly functioning SLB systems

Diagramme des acteurs de l’écosystème

Compte tenu de leur expertise spécifique, il semble plus faisable de s’appuyer sur les principaux acteurs de la construction automobile pour structurer le marché de la seconde vie des batteries. Néanmoins, en raison de différentes incertitudes qui persistent, d’autres approches ne peuvent pas être complètement exclues, en particulier pour les organisations qui jouent un rôle plus important dans le domaine du reconditionnement qui deviendront par la suite des metteurs des batteries usagées sur le marché.

Graphique 3 : Organisation de la filière « Seconde vie ». Alternative constructeur automobile

Le reconditionnement peut être effectué non seulement par une société spécialisée (le “reconditionneur”) mais également par le fabricant de véhicules électriques lui-même, par les producteurs de batteries ou encore par les recycleurs. Dans ce contexte, le choix peut dépendre de plusieurs facteurs: le fabricant de batteries a une expertise en matière de rénovation, et les recycleurs savent comment démonter la batterie et optimiser la logistique. Le scénario le plus probable consiste à établir un partenariat entre les trois acteurs, dans lequel le constructeur automobile serait le premier responsable du reconditionnement.

Marchés existants

Quel que soit le modèle économique utilisé (location de batterie ou achat avec la voiture électrique), les constructeurs automobiles considèrent que certaines batteries continueront à être utilisées en VE, avec une capacité bien inférieure à celle durant sa première vie, entre 80% ou 70% : dans ce contexte, la prolongation de la durée de vie des batteries ne serait que la continuation de sa première vie. Ainsi, le débit réel disponible sera automatiquement inférieur au débit théorique déjà atteint à la fin de la première vie.

De nombreux acteurs envisagent d’utiliser le stockage à domicile comme l’un des points de vente des batteries issues des voitures électriques. Certains grands acteurs économiques comme Renault, Tersha et Daimler Benz ont déjà diffusé une communiqué sur ce point. Et d’autres comme Nissan, Samsung et Siemens sont déjà sur le point de tester. Mais l’industrie n’a pas encore été établie. Ceci est lié aux ventes de véhicules électriques qui viennent de commencer. Les batteries usagées ne seront disponibles que dans environs huit à dix ans. Cette situation laisse aux acteurs potentiels le temps de bien réfléchir et d’étudier les problèmes techniques pouvant êtres engendrés par la réutilisation batteries et surtout d’acquérir les compétences et les savoir faire nécessaires qui s’y rapportent.

Exemples d’expérimentations en cours

Les projets communautaires durables et économes en énergie augmentent très rapidement, mais la nature intermittente des énergies renouvelables et le coût nécessaires pour la mise en place de technologies de stockage ont temporairement entravé leur développement. De plus, le stockage de l’énergie locale est l’un des éléments crucials pour assurer la continuité des systèmes d’approvisionnement en énergie. Il équilibre la production et la demande et constituera la pierre angulaire d’un réseau énergétique intelligent.

A ce jour, plusieurs expérimentations ont été mené sur l’exploitation possibles des batteries de seconde vie. Les plus importants sont celles de Bouygues Energie Service avec le projet ELSA, d’ABattrelife et d’Advanced Battery Storage par Renault.

Bouygues Energie Service avec le projet ELSA

ELSA ou Energy Local Storage Advanced est un projet destiné à étudier le système de stockage d’énergie avec l’Union européenne comme partenaire financier. Ce projet s’inscrit dans la liste du programme Horizon 2020 relatif au stockage d’énergie à petite échelle.

Le projet ELSA a comme principal objectif de régénérer les batteries de voiture électrique usagées. L’idée se base sur deux concepts :

Si les batteries de voiture électriques perdent plus de 25% de leur capacité, elles ne pourront plus répondre au besoin de fonctionnement des véhicules électriques. Il y a donc un deuxième potentiel d’utilisation ;
Le coût des batteries est un élément important de la montée en puissance des voitures électriques (les batteries représentent en moyenne les 30% du prix d’une voiture électrique). La deuxième utilisation des batteries prolongera leur durée de vie, réduisant ainsi le coût d’achat des consommateurs.

La figure ci-dessous explique le déroulement du projet ELSA rendant possible le cycle de vie d’une batterie de véhicule électrique de 22 kWh.

Graphique 4 : Mise en parallèle de la perte de capacité liée au vieillissement de la batterie et de la capacité réelle exploitée

Source : Energystream, 2018

ABattrelife³⁰

Le projet ABattReLife est un projet appartenant au programme ERANET pour une durée de trois ans. Il a pris fin en septembre 2015. Le projet ABattReLife a été mené par onze partenaires appartenant à trois pays membres de l’Union européenne à savoir la France l’Allemagne et le Pays-Bas. Se concentrant essentiellement sur les voitures électriques, ABattReLife a poursuivie l’objectif de mettre en évidence et de mesurer les différents freins technologiques à la promotion de la seconde vie des batteries afin de prolonger leur durée de vie et de trouver les technologies adaptées afin qu’il y ait une possibilité de réutilisation optimale. Dans ce contexte, le projet porte principalement sur le comportement des batteries de voitures électriques, leur possible réutilisation lors de la deuxième utilisation et le développement de la technologie de recyclage et tout cela dans une logique économique et environnementale.

Les options relatives à la seconde vie et au recyclage ont été évaluées plus profondément dans le cadre de ce projet. En ce qui concerne le comportement des batteries de véhicules électriques en matière de vieillissement, l’analyse indique qu’il existe une “caractéristique de vieillissement non linéaire” qui compromet la deuxième vie de ces batteries et leur durée de vie.

Toutefois, il a été démontré que les propriétés de vieillissement non linéaires peuvent être réduites en réduisant les courants de charge et de décharge à la fois dans la première vie du véhicule et dans les applications fixes tout en évitant les températures trop élevées. Ces conditions favorisent la perspective d’une utilisation plus facile des cellules dans la seconde vie. L’influence des conditions de charge et de décharge portant sur le vieillissement des batteries Li-ion a également fait l’objet d’étude dans ce projet. Avec les voitures électriques, 80% de la capacité restante est en général considéré comme le passage à la fin de la vie de la batterie. Par conséquent, il faut prendre en compte le vieillissement non linéaire durant la réutilisation des batteries usagées et les sources de pression sont à éviter.

Advanced Battery Storage

Le groupe Renault a mis au point un projet dénomme « Advanced Battery Storage ». Ce projet vise à créer une solution pour le stockage stationnaire de l’électricité produite via les batteries de voitures électriques d’ici 2020. Avec le stockage fixe, il est possible de donner une seconde vie aux batteries lithium-ion usagées avant qu’il y ait recyclage. Cet projet, installé dans différents sites situés en France et en Allemagne, aura comme effet de faciliter l’intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques, a déclaré le constructeur automobile à travers un communiqué. Le projet économisera au moins 60 mégawatts-heures d’électricité et constituera donc le plus conséquent parmi les projets déjà menés dans ce domaine.

Tableau 10 : Markets, applications, and industry projets for EVB second use

Source: Partly adapted from Ahmadi, Fowler et al. 2014

Les business model existants

L’introduction d’hypothèses de réutilisation des batteries en seconde vie et de recyclage nécessite la prise en compte de nouvelles formes de modèles économiques compatibles avec les modèles économiques durables et allant bien au-delà de la simple personnalisation / écologisation des modèles économiques traditionnels.

La figure que nous présentons ci-après donne un exemple concret de business model dans la réutilisation des batteries usagées

Figure 8 : Battery life cycle, value network, key transactions, and core activities for trading used EVBs

Facteurs pouvant influencer le développement de la seconde vie

Le plus grand obstacle dans la promotion du marché de la seconde vie est premièrement la faible disponibilité de batteries usagées : en effet jusqu’à présent, le nombre le nombre de batteries en première vie n’est pas encore conséquent. Toutefois certains acteurs comme Amberjac pensent qu’à termes, le marché sera tout même rentable, car il donnera aux constructeurs automobiles la possibilité de “se débarrasser” des batteries usagées. Les batteries feront ensuite l’objet de reconditionnement et leur prix sera au même niveau que celui des batteries au plomb neuves qui sont utilisées essentiellement dans le système UPS.

Menaces et faiblesses

Bien que les données disponibles indiquent que la deuxième vie de la batterie lithium-ion semble encore incertaine, elle peut être prolongée jusqu’à dix ans selon certains chercheurs comme (Beer S, 2012). Un système de couplage de panneaux solaires avec une batterie lithium-ion en seconde vie peut par exemple alimenter différents régions dépourvues de réseau électrique en électricité. Cela concerne par exemple les régions qui sont fortement ensoleillées. Toutefois, les moyens financiers nécessaires pour l’installation reste un grand blocage. Les fusions de communautés et les interventions de diverses ONG peuvent promouvoir ce type d’installation. Par ailleurs, d’autres blocages existent : l’utilisation régulière des batteries usagées en période de pointe, peut entraîner une charge réseau insuffisante. Egalement, bien que les dispositifs de stockage d’énergie puissent être utilisés en grande quantité par les distributeurs, il existe un certain risque. La concentration de plusieurs batteries dans un même confiné conforte les risques d’explosion. Pour les batteries usagées, ce risque est encore plus grand.

La figure ci-dessous, il est possible de distinguer les opportunités et les différents menaces auxquelles devront faire face le marché de la seconde vie.

Figure 9 : Marché de seconde vie : opportunités et menaces

Tableau 11 : Gaps between current research and operational reality

Tableau 12 : External factors and implications for second use business

Tableau 13 : EVB life cycle-specific activities, actors and challenges

Tableau 14 : Service potentials during a used EVB’s life cycle

Source : Adapted from Bräuer (2016)

Contraintes techniques : fiabilité, incertitudes sur les pertes de capacité/puissance et durée de vie totale

Comme les batteries au plomb, les batteries lithium-ion très utilisées dans les voitures électriques sont parfois “défaillantes” (cela a été observé avec les téléphones portables et les batteries d’ordinateurs portables). Si un composant cesse de fournir de l’énergie, d’autres composants de la batterie peuvent également arrêter de fonctionner, entraînant une chute brutale des performances.

Bien que la plupart des experts pensent que la technologie lithium-ion utilisant réduira le risque d’effondrement soudain de la batterie par rapport aux technologies utilisant le plomb après une même durée d’utilisation, il n’y a pas encore assez de recul et d’expériences pour confirmer ou non ce comportement.

Contraintes de coût : collecte, transport, reconditionnement, recyclage de fin de 2eme vie (contraintes règlementaires)

Le coût de la collecte et du reconditionnement des batteries usagées peut être beaucoup plus important et peut se situer au même niveau du coût de production d’une batterie neuve. Le reconditionnement de la batterie usagée est plus fréquent entre les deux : les modules ne seraient pas désassemblés, mais feront l’objet de réassemblage pour qu’ils s’adaptent à leur seconde vie.

Dans ce contexte, il est important de noter que ce sont les producteurs de batteries et / ou les fabricants automobiles qui disposent de la meilleure technologie, donc ils sont les mieux placés pour assurer le meilleur reconditionnement possible et cela à moindre coût.

Graphique 5 : Battery Prices keep tumbling

Source : Extrait d’une étude BNEF 2018

Graphique 6 : Future costs of electrical energy storage

Contraintes règlementaires

Plusieurs utilisations semblent prometteuses et, même si leur viabilité n’a pas encore été démontrée et que d’autres changements économiques ou réglementaires majeurs peuvent se produire, d’autres utilisations des batteries usagées peuvent surgir. L’utilisation des batteries usagées permet d’avoir une valeur résiduelle positive à la fin de leur première utilisation ainsi que d’un effet positif sur le développement du marché de l’automobile à faible émission de carbone, notamment les voitures électriques.

Directive Européenne recyclage

Une directive européenne mise en place au cours de l’année 2000, traduite en droit français, impose au secteur automobile de respecter les points associés aux véhicules hors d’usage : au cours de l’année 2015, les taux de réutilisation et de recyclage devaient atteindre les 95% du poids moyen de chaque véhicule, avec un taux de récupération de 85%.

Par ailleurs, la directive «WEEE» mise en place en 2002 exigeait le retrait et la séparation des batteries usagées des équipements électriques ou électroniques qui sont collectés de manière séparée : dans ce contexte, le premier « vendeur » est le premier responsable du recyclage des batteries usagées. Selon la situation, l’émetteur peut être le fabricant lui-même ou le distributeur. Puis la directive du 26 septembre 2006 concernant la collecte des batteries et des collecteurs usagés exige le recyclage des batteries au plomb.

Problème de la responsabilité en cas de problème sur une batteries de seconde vie.

La directive européenne spécifie que le fabricant de batteries est responsable de leur recyclage à la fin de leur première vie pour s’assurer que les batteries usagées ne soient jetées dans la nature. Par conséquent, conformément à la directive relative aux batteries (2006/66 / CE), le fabricant est tenu d’assurer lui-même les frais se rapportant à la collecter des batteries usagées (article 8) et de coopérer avec le recycleur, ce processus garantissant un taux de récupération de 50% (Article), 12 …). Dans ce contexte, il est obligé de s’enregistrer en tant que fabricant.

Concurrence des nouvelles technologies

Les batteries industrielles au plomb sont actuellement les plus utilisées sur les marchés des batteries et / ou des marchés de niche actuels. Pour ces applications, une batterie lithium-ion de deuxième vie dispose d’un plus grand avantage par rapport à une batterie aux batteries à base de plomb : longévité, entretien, pollution, etc. Cependant, les recherche et développement en cours portant sur les batteries au plomb, principalement menées aux États-Unis, peuvent apporter des améliorations sur les caractéristiques de ces types de batteries, notamment en termes de durée de vie.

Dans ce contexte, la concurrence entre les batteries lithium-ion de deuxième génération et les batteries au plomb porte également au niveau du prix. Si le prix d’une nouvelle batterie lithium-ion vient à baisser sur une longue période, il peut y avoir concurrence avec les batteries au plomb.

Toutefois, les conditions concurrentielles pour la deuxième vie des batteries au plomb / lithium-ion pourraient changer dans les années à venir, et cela pour plusieurs raisons :

Une technologie de régénération largement utilisée peut prolonger la durée de vie des batteries au plomb ;
De grands progrès ont été accomplis et les accumulateurs au plomb destinés à la circulation ont été sous-performants.
Le problème de la propriété de la batterie

Le constructeur automobile est le premier responsable de la batterie en tant que “vendeur” jusqu’à ce que la batterie soit recyclée. Par conséquent, la légitimité de leur désir de créer un département de seconde vie ne peut être discuté.

Partie II : Cadre de l’étude : présentation de l’entreprise

Historique

Produits, marchés, couts/volumes, écosystème
Présentation de NEOT Capital, partenaire de Forsee Power
Méthodologie et réalisation

Afin de répondre à la problématique portant sur la possible réutilisation des batteries usagées en seconde vis, ce travail synthétise en premier lieu différents travaux de recherches académiques et professionnels axés sur les batteries de véhicules électriques et les diverses application possibles après leur premier usage. Cette première étape sera ensuite complétée par une étude qualitative qui se base non seulement sur des données déjà existantes, mais également sur des entretiens qui seront menés auprès de différents acteurs.

L’objectif de ce travail est d’identifier les principaux facteurs qui pourraient impacter positivement ou négativement le marché des batteries en seconde vie. Afin d’atteindre cet objectif, la démarche de recherche et de traitement d’informations se fera en trois étapes :

La première étape concerne une revue de littérature, donc une recherche documentaire portant sur une dizaine d’articles et ouvrages académiques et professionnels afin de circonscrire le cadrage théorique de notre travail ;
La seconde étape quant à elle consiste à effectuer des analyses de documents existants et portant sur l’utilisation des batteries en seconde vie ainsi que des entretiens individuels auprès de 14 personnes appartenant à des entreprises différentes ;
La troisième et dernière étape est destinée à l’analyse des données recueillies afin de donner des réponses plus précises à notre problématique principale

Il existe deux types de collecte de données dans la conception de la recherche : les données primaires et les données secondaires (Shukla, 2008, p. 30). Le matériel utilisé pour cette recherche est en partie rassemblé à partir de données secondaires issues de sources numériques et documents existants ainsi que de données primaires qui seront collectées à partir d’entretiens. Lors de la préparation d’un guide d’entretien, il faut réfléchir à certains éléments fondamentaux. Une chose est de créer un certain ordre de question dans le domaine, de sorte que les questions s’articulent comme il le faut. Les questions ou les sujets de l’entretien sont formulés de sorte qu’elles puissent aider les interviewés à répondre efficacement aux questions posées.

Dans la revue de littérature, nous avons commencé par un maindmapping de différents articles que nous jugeons pertinents. Les données théoriques proviennent principalement de sources internationales, mais il existe également des informations provenant d’études et d’articles français disponibles en ligne. La recherche est principalement basée sur les données existantes trouvées sur Internet sous forme d’articles et de livres en ligne.

En plus des résultats de la revue de littérature, on acquiert des données qualitatives en organisant une interview semi-structurée avec des individus travaillant dans le secteur de l’automobile, notamment les véhicules électriques. Nous avons également interrogé quelques personnes travaillant au sein de Forsee Power, l’entreprise qui fait l’objet de notre étude. Un modèle d’entretien semi-structuré a été choisi parce qu’il faut laisser de la place à des questions complémentaires. Plusieurs objectifs sont assignés à ces entretiens :

Faire un panorama des besoins et contraintes des acteurs de la filière
caractériser la demande, les applications les plus porteuses pour les batteries issues du transport,
Effectuer une analyse des business models existants, les méthodes de calcul de valeur résiduelle

On a structuré l’entretien en commençant par demander des informations générales sur l’entreprise. On avance ensuite avec l’interview en posant des questions sur les projets menés ou envisagés en termes de batteries de seconde vie. Le sujet de l’interview comprend des questions auxquelles on s’attend pour répondre à notre problématique principale.

Présentation des résultats (19 p)

Dans le cadre de ce travail, nous avons interrogé au total 14 personnes appartenant à des entreprises différentes mais dont la fonction tourne autour de la gestion des batteries pour véhicules électriques.

Tableau 15 : A propose des personnes interrogées

Nom	Entreprise
Benjamin	Alstom
Gabrielle	Cap Gemini
Geffriaud	Carwatt
Alexandre	ECUBE
Christophe	Forsee
Laurent	Forsee
Sebastien	Forsee
Aurelien	NEOT
Olivier	NEOT
Julien	NISSAN
Damien	PSA
Hans Eric	Circular Energy Storage
Jan	Mobility House
Laurent	EDF

Analyse des données collectées

Tableau 16 : Utilisation possibles des batteries usagées

Utilisation potentielles des batteries de seconde vie	Clients potentiels
Les batteries sont vendues à Forsee	Forsee
On réfléchi sur des modèles qui favorisent l’utilisation des batteries usagées	Forsee
Véhicules électriques
Nous n’avons pas trouvé de cas d’usages certains

Selon les entretiens que nous avons mené, notamment, les distributeurs et les producteurs de véhicules électriques, les possibles utilisations des batteries usagées n’ont pas encore vraiment été déterminées. Pour les entreprises qui ont déjà mené une étude sur la possible utilisation des batteries usagées, certaines ont pensé à la revente, d’autres réfléchissent sur les modèles qui économiques qui permettraient de favoriser l’utilisation de ces batteries. Il y en a qui n’ont pas encore trouvé d’usages certaines.

Par ailleurs, il faut noter que la plupart ont déjà mené des recherches pour évaluer la valeur résiduelle des batteries à la fin de leur première vie et leur possible réutilisation. « On s’est forgé une conviction en tant que Cap Gemini sur le fait qu’il faut vraiment pousser pour des modèles qui favorisent l’utilisation des batteries usagées en application de seconde vie, plutôt que de les envoyer tout de suite au recyclage parce que, d’un point de vue environnemental, ça nous paraît complètement insensé d’envoyer des batteries qui ont encore une valeur résiduelle entre 60 et 90% directement à du recyclage »³¹. Par ailleurs, d’autres comme Carwatt utilisent déjà les batteries usagées, notamment pour les revendre à ceux qui ont en besoin : « la batterie deuxième vie c’est un deuxième élément de notre ADN »³².

Par ailleurs, pour ceux qui souhaitent les vendre ou les vendent déjà, la plupart pensent le faire avec Forsee ou el fait déjà. La première raison de cette mise en vente est d’éviter l’encombrement : « on ne veut pas avoir à gérer cette problématique de la seconde vie »³³.

D’autres considèrent qu’il fait pousser le marché de la seconde vie car c’est un marché viable : « cela nous paraît quand même assez irresponsable de ne pas pousser pour ce type de modèles économiques »³⁴.

Tableau 17 : Etude menées sur la seconde vie des batteries

Entreprise	Etude sur l’utilisation potentielle des batteries de seconde vie
Alstom	Projet SCORES (projet européen)
ECUBE	On n’est pas impliqué dans des projets de démonstration ou de projets en cours sur ce sujet.
Forsee	Des simulations

Trois entreprises telles que Alstom, Ecube et Forsee, ont déjà menée des études portant sur l’utilisation potentielles des batteries en seconde vie. Pour la première, le projet est dénomé projet SCORES et fait partie des projets européens sur le sujet : « le projet SCORES, qui est un projet européen et qui permet d’étudier, justement, cette seconde vie des batteries, donc on a de très bonnes idées de ce qu’on peut en faire »³⁵.

Pour Ecube, elle s’implique dans des projets de démonstration ou de projets en cours sur ce sujet. Et enfin pour Forsee, des projets de simulation sont en cours : « On a fait des simulations. Il y a un de nos clients qui a fait une première étude dessus avec des batteries qui n’étaient pas aussi âgées. On l’a vraiment mis en simulation de manière à pouvoir s’imaginer ce qu’on pourrait éventuellement faire avec des batteries sur lesquelles il restait moins de 50% de volume d’énergie embarquée »³⁶.

Tableau 18 : Le marché de la seconde vie

Considération du marché de la seconde vie

Cela a du sens

Ce n’est pas encore sûr d’un point de vue économique

C’est un intérêt avant tout économique

Le marché peut être hyper compétitif

Le marché n’existe toujours pas quasiment huit ans plus tard, en tout cas en Europe

Cela pourra aider au développement du renouvelable.

Pour la plupart des personnes que nous avons interrogé, le marché de la seconde vie est un marché viable mais sous certaines conditions, mais l’intérêt est avant tout économique : « Si une batterie peut avoir une deuxième vie, ça veut dire qu’elle va rendre un service supplémentaire et donc elle représente une source de revenus complémentaires, ce en quoi elle est intéressante pour une entrepris »³⁷. Certains considèrent que l’exploitation des batteries usagées a du sens. Pour d’autres le marché n’est pas encore sûr d’un point de vue économique, notamment en raison des coûts nécessaires : « D’un point de vue économique, en ayant parlé à un tas d’acteurs, j’ai l’impression que personne n’arrive vraiment à savoir si économiquement parlant, c’est viable »³⁸. D’autres considèrent aussi que le marché peut être hyper compétitif : « on pourra être hyper compétitif face à d’autres technologies qui sont peut-être plus adaptées à du stationnaire ».

« La rentabilité n’est pas vraiment là aujourd’hui en Europe parce que nous sommes dans des systèmes interconnectés où finalement la volatilité des prix de marché est relativement faible »³⁹.

Tableau 19 : Applications possibles

Interviewés	Application la plus pertinente
Benjamin Bailly	Stockage stationnaire / complément de stockage pour du renouvelable / revendre à un ADF
Gabrielle Desarnaud	Stockage stationnaire mais sous certaines conditions / recyclage
Alexandre Hoffer	Stockage stationnaire mais sous certaines conditions / Des services gestionnaires de réseaux
Christophe Gurtner	En fonction de la performance qu’aura la batterie
Laurent Gugumus	Stockage stationnaire mais sous certaines conditions
Aurelien Achard	Solution électrique
Julien Masnier	Stockage stationnaire mais sous certaines conditions

Les batteries usagées peuvent selon les personnes que nous avons interrogé être utilisés dans le stockage stationnaire bien que cela nécessite certaines conditions : « Le stockage stationnaire, c’est assez prometteur, peut-être pas en France, mais plus en Allemagne et au Royaume-Uni. Tout dépend des cadres réglementaires mais en France, il n’est pas si avantageux que cela »⁴⁰, « il faut commencer à s’imaginer que les batteries avec une valeur résiduelle à 45%-50% pourraient éventuellement encore peut être alimenté un bâtiment »⁴¹.

La revente est également envisagée : « Revendre à un ADF parce que, dans huit ans, il y aura un vrai marché de la capacité qui se sera mis en place avec des vraies problématiques au niveau de l’équilibrage stationnaire des réseaux et une dérégulation des réseaux »⁴².

Certains pensent également au recyclage car cela semble être plus rentable : « On tirerait évidemment beaucoup plus de valeur à recycler la batterie plutôt qu’à les utiliser au maximum »⁴³.

Toutefois, d’autres applications peuvent également être envisagées, mas cela va dépendre de la performance qu’aura la batterie à la fin de sa première vie : « Si la performance de la batterie est encore suffisante en puissance notamment et en énergie pour être utilisée sur un véhicule similaire sur une distance un peu plus courte, on va peut-être le laisser sur un véhicule sur une distance plus courte. Si on sent qu’il y a un problème de puissance sur la batterie, on va peut-être plutôt la mettre dans une application stationnaire où la puissance est moins importante ».

Tableau 20 : Durée de vie des batteries en seconde vie

Interviewés	Considération de la durée de vie des batteries de seconde vie
Benjamin Bailly	Incertain
	Très peu de savoir-faire, très peu de retours d’expérience
Alexandre Hoffer	Peur rentable

Pour ce qui est de la durée de vie des batteries usagées, très peu de personnes se sont prononcées car cela est encore incertain vu qu’il n’y a encore que très peu de savoir-faire et d’expériences sur cela, autrement dit, pas assez de recul : « personne ne sait vraiment comment les batteries vont se comporter à terme, parce qu’il y a des garanties, il y a des durées de vie, des engagements sur des durées de vies mais une batterie, elle ne dure pas sept ans et puis, tout d’un coup elle explose »⁴⁴.

Tableau 21 : Opportunités et menaces

Interviewés	Les principales contraintes	Les opportunités
Benjamin_Bailly	Sécurité et garantie
Gabrielle	Sécurité et garantie
Réglementation
De rivaliser avec des batteries un peu moins chères dans quelques années
Alexandre Hoffer	La concurrence
Qualité et garantie

Christophe Gurtner	Politiques et environnementaux	Subvention,
Il n’y a pas encore assez de volume de batteries de seconde vie disponibles sur le marché	Des décisions politiques pourraient favoriser la situation
		Il faut garder la possession de la batterie

Pour ce qui est des opportunités et des contraintes dans le développement du marché de la seconde vie, la plupart se soucient de la sécurité et des garanties apportées à ces types de batteries. Il y a également les questions de réglementation qui peuvent nuire au transport et au collecte des batteries usagées : « la réglementation européenne est très exigeante avec le transport de batteries usagées »⁴⁵.

Le fait de rivaliser avec les prix des batteries neuves qui risque de diminuer d’ici quelques années constitue également un problème inhérent sans parler des politiques environnementales : « le coût d’une batterie en seconde vie dépendra du prix d’une batterie neuve, qui dépendra lui-même, entre autres, du coût des matières premières »⁴⁶ ; « si le l’état de la batterie se dégrade de manière trop importante on va arriver dans la non-économie ou non-compétitif par rapport à une batterie de première vie et on retombe dans le sujet sur la compétitivité entre la seconde vie et la première vie »⁴⁷ ; « la seconde vie évidemment va être en concurrence avec des batteries de première (batteries neuves) qui vont avoir de meilleures performances techniques »⁴⁸.

Et enfin, d’autres personnes évoquent le manque de volume de batteries usagées : « on n’a pas assez de volume à l’heure actuelle pour organiser quelque chose qui permettrait de faire des économies d’échelle »⁴⁹.

Comme nous l’avons vu, le thème de seconde vie a suscité un grand intérêt chez tous les acteurs concernés. Cependant, il n’y a pas de projet spécifique directement lié au développement du marché.

Parallèlement à tout cela, chaque acteur qui participe aux projets de recherches pourra poursuivre ses travaux et mener une étude de faisabilité. L’assistance existante en matière d’aide à la recherche et au développement en France peut, le cas échéant, répondre aux besoins de financement des entreprises de ce secteur.

IV – Préconisations (5 p)

Afin d’éliminer les obstacles majeurs et de promouvoir le lancement de l’industrie de la seconde vie, trois démarches peuvent être adoptées : analyser les activités des différents acteurs constructeurs automobiles, fabricants de batteries et recycleurs, analyser la faisabilité de l’exploitation de la seconde vie, mettre en place une stratégie de long terme pour assurer la réutilisation optimale des batteries de seconde vie.

Analyser les activités des différents acteurs	Mettre en place une stratégie de long terme	Analyser la faisabilité de l’exploitation de la seconde vie
Analyser l’ampleur et le développement du marché des voitures électriques en Europe	Garantir la fiabilité des cycles de récupération, de collecte, de reconditionnement et de fourniture de batteries usagée à d’autres utilisations	Favoriser les activités de recherche et de développement
Procéder à une segmentation du marché selon le modèle de véhicules	S’assurer du coût de collecte et de reconditionnement et les comparés aux coûts d’autres solutions comme le recyclage	Mettre en place des stratégie de collecte et de réutilisation
Mettre en évidence les caractéristiques d’événements ou de problèmes pouvant affecter le développement du marché des véhicules électriques et des batteries usagées	S’assurer de la pertinence du réemploi des batteries usagées	Susciter les besoins de stockage d’électricité
Evaluation de la performance des batteries selon le type d’utilisation
Evaluation de la première vie des batteries et des coûts de reconditionnement
Analyse du rôle du marché des véhicules électriques usagés et de l’impact de ce marché sur la disponibilité des batteries usagées
Analyse des conditions de collecte et de traitement des batteries usagées
Identifier les tendances en termes de stockage d’énergie et la nature des demandes de stockage, qu’elles soient déjà identifiées ou de nouveaux besoins.

Conclusion

Plusieurs utilisations semblent prometteuses et, même si leur viabilité n’a pas encore été confirmée et que d’autres changements économiques ou réglementaires majeurs peuvent se produire, d’autres utilisations peuvent se produire. L’utilisation des batteries usagées permet à la batterie d’avoir une valeur résiduelle positive à la fin de sa première période d’utilisation. La technologie de stockage sur batterie semble avoir de vastes perspectives. Cette technique répond aux limites du réseau et peur accueillir un volume important d’énergie renouvelable, tout en ouvrant la voie à l’électrification afin de réduire la pollution engendrée par les activités de transport. Les performances et les coûts de fabrication ont considérablement progressé ces dernières années, principalement en raison de la croissance des dispositifs électroniques portatifs et de la croissance des solutions lithium-ion.

La perspective d’élargir la clientèle aux secteurs de l’énergie et de l’automobile a mené à d’importants investissements en termes de capacité de production.

Actuellement, force est de constater que l’’utilisation des véhicules électriques est un marché qui ne cesse de se développer. Bien que les premiers véhicules existent depuis quelques années, l’avenir de ces batteries demeure un problème. Les obligations de l’Union européenne concernant les véhicules et les batteries ne facilitent pas leur réutilisation. D’autres obstacles peuvent également être mis en évidence, notamment le coût se rapportant au reconditionnement des batteries, leur concurrence avec les batteries neuves et surtout la faible quantité de batteries usagées.

En outre, dans certains cas de recherche, la seconde vie (réutilisation) coûte autant que l’utilisation d’une nouvelle batterie. Si, avec le temps, les développements technologiques permettent à la batterie d’être réutilisée pour un stockage d’énergie fixe, cela ne fera que prolonger sa durée de vie et elles devront quand même être recyclées à la fin de leur vie utile.

Il est également important de noter que l’industrie du véhicule électrique ne semble pas encore trouver la meilleure solution en termes de stockage, elle recherche et teste encore différents projet. En outre, selon la nature et la taille des batteries,, le vieillissement dépendra entièrement de l’environnement et de leur historique.

Par conséquent, l’exploitation de batteries usagées devra prendre en compte différents points :

d’identifier la technologie impliquée pour en comprendre les caractéristiques,
disposer des outils nécessaires pour mesurer et diagnostiquer la valeur résiduelle de la batterie usagée
avoir un important volume de batteries usagées.

Bibliographie

ADEME, « SYNTHESE PROJET ABATTRELIFE AUTOMOTIVE BATTERY RECYCLING AND SECOND LIFE », Synthèse projet ABattReLife, 2015
Anthony Barre. « Analyse statistique de données issues de batteries en usage réel sur des véhicules élec-triques, pour la compréhension, l’estimation et la gestion des phénomènes de vieillissement. Analyse de données, Statistiques et Probabilités », Université de Grenoble, 2014
Assemblée nationale, Senat « Le stockage de l’électricité », note n°11, 2019
BEZIAT Eric. « L’automobile expérimente le stockage électrique ». Le Monde Economie. 13 février 2017
Bloomberg Finance, « Electric Buses in Cities : Driving Towards Cleaner Air and Lower CO2 », 2018
CANALS CASALS L., « Sunbatt: Use of a Second Life Batter y System from PHEV in Stationar y Applications », Conference Paper, 2015
Camile Grosjean. Usages de batteries lithium-ion comme fonction de stockage de l’électricité à la convergence des besoins énergétiques de l’habitat solaire et du transport électrique. Génie des procédés. Université Pascal Paoli, 2017
Carole MatHieu, « La course aux batteries électriques : Quelles ambitions pour l’Europe ? », études de l’Ifri 2017
Emma Bonhomme , Antoine Questel , « Filière des batteries électriques : passage d’un élément de voiture propre à un éco-système énergétique distribué », Thèse, INsa, 2017
E. Martinez-Laserna &al. « Battery second life: Hype, hope or reality ?, A critical review of the state of the art », Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018
E. Meissner, G. Richter, « The challenge to the automotive battery industry : thebattery has to become an increasingly integrated component within the vehicleelectric power system », Journal of Power Sources 144, 2005
F. Joho, P. Novak, M. E. Spahr, Safety aspects of graphite negative electrode mate-rials for lithium-ion batteries, Journal of the Electrochemical Society 149 (2002)
GARRIGUES Arnaud. « Comment les batteries de véhicules électriques sont recyclés dans le stockage énergétique ». La Gazette des communes. 11 janvier 2017
KEOLIS, « Pour une mobilité propre et durable : Bus électrique », 2018
McKinsey, « Electrifying Insights: How Automakers Can Drive Electrified Vehicle Sales», 2017
Patrick COROLLER, « Etude de la seconde vie des batteries des véhicules électriques et hybrides rechargeables », ADEME, 2011
Pierre Langlois, « Quelle technologie pour les autobus électriques :recharge lente ou recharge rapide ? », Pierre Langlois, mars 2017
P. Wolfs, « An economic assessment of “Second Use” lithium-ion batteries for grid support », Universities Power Engineering Conference (AUPEC), 2010 20th Australasian, pp. 1-6, Dec. 2010.
Richard LAVERGNE, Ilarion PAVEL « STOCKAGE STATIONNAIRE D’ELECTRICITESynthèse et recommandations duthème de l’année 2018 de la Section ICM du CGE », 2019
Schwartz and Co et AJI Europe, « ETUDE DE LA SECONDE VIE DES BATTERIES : DES VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES RECHARGEABLES », Étude réalisée pour le compte de l’ADEME, Juin 2011
Stéphanie Senet, « Les batteries des voitures électriques ont de l’énergie à revendre », Journal de l’environnement. 2016
Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players, « Lithium-ion Batteries for Electric Buses 2016-2026 : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players S», IDTechEx, 2016
Wen-Chen Lih, 2Jieh-Hwang Yen, Fa-Hwa Shieh, Yu-Min Liao « Second-use Applications of Lithium-ion Batteries Retired from Electric Vehicles: Challenges, Repurposing Process, Cost Analysis and Optimal Business Model », Institute of Sc

1 Carole MatHieu, « La course aux batteries électriques : Quelles ambitions pour l’Europe ? », études de l’Ifri 2017

2 McKinsey, « Electrifying Insights: How Automakers Can Drive Electrified Vehicle Sales», 2017

3 Miroslav Mihajlovic – Guillaume, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

4 Miroslav Mihajlovic – Guillaume, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

5 Carole MatHieu, « La course aux batteries électriques : Quelles ambitions pour l’Europe ? », études de l’Ifri 2017

6 Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players, « Lithium-ion Batteries for Electric Buses 2016-2026 : Technology, Market Trends, Forecasts and Key Players », IDTechEx, 2016

7 Pierre Langlois, « Quelle technologie pour les autobus électriques :recharge lente ou recharge rapide ? », Pierre Langlois, mars 2017

8 KEOLIS, « Pour une mobilité propre et durable : Bus électrique », 2018

9 Miroslav Mihajlovic – Guillaume bor, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

10 Miroslav Mihajlovic – Guillaume bor, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

11 Miroslav Mihajlovic – Guillaume bor, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

12 Bloomberg Finance, « Electric Buses in Cities : Driving Towards Cleaner Air and Lower CO2 », 2018

13Assemblée nationale, Senat « Le stockage de l’électricité », note n°11, 2019

14 Richard LAVERGNE, Ilarion PAVEL « STOCKAGE STATIONNAIRE D’ELECTRICITESynthèse et recommandations duthème de l’année 2018 de la Section ICM du CGE », 2019

15 Schwartz and Co et AJI Europe, « ETUDE DE LA SECONDE VIE DES BATTERIES : DES VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES RECHARGEABLES », Étude réalisée pour le compte de l’ADEME, Juin 2011

16 Miroslav Mihajlovic – Guillaume bor, « Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium : Développement stratégique d’une start-up française sur le marché émergent des batteries au Lithium », TBS Executive MBA, 2019

17 Schwartz and Co et AJI Europe, « ETUDE DE LA SECONDE VIE DES BATTERIES : DES VEHICULES ELECTRIQUES ET HYBRIDES RECHARGEABLES », Étude réalisée pour le compte de l’ADEME, Juin 2011

18 F. Joho, P. Novak, M. E. Spahr, Safety aspects of graphite negative electrode mate-rials for lithium-ion batteries, Journal of the Electrochemical Society 149 (2002)

19 E. Martinez-Laserna &al. « Battery second life: Hype, hope or reality ?, A critical review of the state of the art », Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018

20 E. Meissner, G. Richter, « The challenge to the automotive battery industry : thebattery has to become an increasingly integrated component within the vehicleelectric power system », Journal of Power Sources 144, 2005

21 E. Meissner, G. Richter, « The challenge to the automotive battery industry : thebattery has to become an increasingly integrated component within the vehicleelectric power system », Journal of Power Sources 144, 2005

22 Camile Grosjean. Usages de batteries lithium-ion comme fonction de stockage de l’électricité à la convergence des besoins énergétiques de l’habitat solaire et du transport électrique. Génie des procédés. Université Pascal Paoli, 2017

23 Camile Grosjean., « Usages de batteries lithium-ion comme fonction de stockage de l’électricité à la convergence des besoins énergétiques de l’habitat solaire et du transport électrique ». Génie des procédés. Université Pascal Paoli, 2017

24 GARRIGUES Arnaud. « Comment les batteries de véhicules électriques sont recyclés dans le stockage énergétique ». La Gazette des communes. 11 janvier 2017

25 BEZIAT Eric. « L’automobile expérimente le stockage électrique ». Le Monde Economie. 13 février 2017

261Wen-Chen Lih, 2Jieh-Hwang Yen, Fa-Hwa Shieh, Yu-Min Liao « Second-use Applications of Lithium-ion Batteries Retired from Electric Vehicles: Challenges, Repurposing Process, Cost Analysis and Optimal Business Model », Institute of Science & Technology, 2012

27 Stéphanie Senet, « Les batteries des voitures électriques ont de l’énergie à revendre », Journal de l’environnement. 2016

28 Emma Bonhomme , Antoine Questel , « Filière des batteries électriques : passage d’un élément de voiture propre à un éco-système énergétique distribué », Thèse, INsa, 2017

29 P. Wolfs, « An economic assessment of “Second Use” lithium-ion batteries for grid support », Universities Power Engineering Conference (AUPEC), 2010 20th Australasian, pp. 1-6, Dec. 2010.

30 ADEME, « SYNTHESE PROJET ABATTRELIFE AUTOMOTIVE BATTERY RECYCLING AND SECOND LIFE », Synthèse projet ABattReLife, 2015

31 Verbatim

32 Verbatim

33 Verbatim

34 Verbatim

35 Verbatim

36 Verbatim

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