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Cela fait déjà un certain temps que la question du changement climatique suscite l’intérêt du public et des médias. À l'instar de cette thématique qui connaît une popularité croissante, d’autres sujets connexes ont suscité l’intérêt des médias grand public.
18 juin 2019
En utilisant le score de Google Trends comme indicateur de popularité, nous observons que la question du changement climatique a atteint son pic de popularité en 2009 (décembre), probablement sous l’impulsion de la Conférence des Nations Unies sur le changement climatique qui s’était tenue à Copenhague à la même époque. La thématique des VE a, quant à elle, connu son pic de popularité vers le milieu de l’année 2008. Deux raisons permettent sans doute d’expliquer ce pic survenu en 2008:1 la première tient à l’engouement médiatique suscité par le Tesla Roadster, le premier véhicule électrique produit en série à utiliser des cellules lithium-ion et à présenter une autonomie supérieure à 200 miles; la deuxième est liée à l’usage que fit le candidat Barack Obama de la thématique des VE.
En 11 ans, alors que nous sommes maintenant en 2019, on peut dire que la thématique des VE a vu sa popularité croître pendant une période déjà relativement longue. C’est une bonne nouvelle pour l’Accord de Copenhague de 2009, que Ban Ki-moon avait alors décrit comme un «pas significatif vers un accord mondial visant à réduire et à limiter les émissions de gaz à effet de serre»2.
En faisant le lien entre tous les éléments dont nous disposons, nous sommes amenés à conclure que la thématique des VE est un effet de tous les plans d’action sur le climat adoptés par différents gouvernements à travers le monde. Il est généralement admis que la voie menant à la décarbonisation du transport routier passera par les VE. Dans le même temps, il faut également reconnaître qu'un débat important agite encore les experts du secteur quant au type de technologie qui l’emportera pour l’avenir des transports.
"Chez Toyota, nous envisageons l’avenir sur 50 ans et bien au-delà. Je suis intimement persuadé que le véhicule à pile à combustible constitue vraiment la voiture la plus respectueuse de l’environnement."
AkioToyoda, CEO Toyota
Source: https://www.boyden.com/media/toyotas-hydrogen-fuel-cell-hopes-170140/index.html
Dans ce numéro de Thematic Insight, nous discuterons du potentiel d’une technologie émergente, les piles à combustible à hydrogène, en tant qu’application pour les transports routiers. Nous comparerons ensuite cette technologie aux batteries lithium-ion plus courantes.
Il ne fait aucun doute que la part de marché des VE a augmenté à un rythme rapide. Ainsi, alors que les gouvernements nationaux ont mis au point un large éventail de mesures incitatives pour encourager l’adoption des VE, d’autres parties prenantes, comme les constructeurs automobiles, ont augmenté le nombre de modèles disponibles et investi massivement dans la recherche et le développement. Toutefois, et en dépit de ces progrès, la part de marché des VE demeure résiduelle et largement dominée par les véhicules électriques à batterie (VEB).
L’un des constats importants pouvant être faits au sujet des progrès de l’adoption des VE est que la technologie la plus couramment utilisée dans les voitures particulières (lithium-ion) ne semble pas répondre à la demande de certains segments du marché. Les marchés du transport à longue distance et du transport à forte intensité d'utilisation semblent, de fait, présenter des besoins spécifiques que la technologie lithium-ion n’est pas en mesure de satisfaire, du moins dans son état actuel.
Il est relativement facile à comprendre pourquoi l’adoption est faible dans ces segments de marché. Le transport à longue distance fait face à ce qui constitue peut-être l’obstacle le plus important à l’adoption générale des VE: l’angoisse de l’autonomie3. La solution à ce problème n’est pas des plus simples à mettre en œuvre: l’ajout de batteries supplémentaires augmenterait, certes, l’autonomie, mais entraînerait aussi des prix plus élevés et des véhicules plus lourds. Il semble donc que le casse-tête de l’équation autonomie-prix-poids ne pourra être résolu que par le recours à des batteries plus efficaces plutôt que par un simple ajout de batteries. Le segment du transport à forte intensité d’utilisation est, lui aussi, confronté à une contrainte importante: du fait de la nature de ses plannings d’utilisation, ce segment nécessite des temps de recharge courts, or, même si la recharge rapide des batteries lithium-ion est déjà disponible, celle-ci a un impact négatif sur la durée de vie des batteries4. Pour satisfaire ainsi aux exigences de ces deux segments, il faudrait donc une technologie qui permette un chargement assez rapide et une autonomie acceptable sans augmentation de poids proportionnelle. Les piles à combustible à hydrogène semblent donc être bien placées pour répondre aux besoins de ces segments.
Le combustible à hydrogène circule vers l’anode d’un côté de la pile à combustible; de l’autre côté, un oxydant (de l’oxygène ou de l’air) est acheminé vers la cathode. Au niveau de l’anode, un catalyseur au platine provoque le fractionnement des molécules d’hydrogène en protons d'hydrogène chargés positivement et en électrons chargés négativement. Au niveau de la cathode, les électrons et les ions chargés positivement se combinent pour former de l’eau qui est évacuée hors de la pile.
La membrane échangeuse de protons (MEP) ne laisse passer que les ions chargés positivement vers la cathode. Les électrons chargés négativement sont alors forcés de circuler via un circuit externe vers la cathode, ce qui crée un courant électrique.
Comme le montre la figure ci-dessus, l’hydrogène peut être stocké avec une énergie spécifique bien supérieure à celle des batteries. Conformément au principe du «rien n’est gratuit», les réservoirs d’hydrogène et les systèmes de piles à combustible sont relativement coûteux, car ils impliquent l’utilisation de platine, de fibres de carbone, d’humidificateurs et d’échangeurs de chaleur5. Compte tenu, toutefois, de ces propriétés physiques, les coûts des véhicules électriques à pile à combustible (VEPC) sont moins sensibles à l’augmentation de l’autonomie de conduite, car l’augmentation de l’autonomie ne nécessiterait qu’une augmentation de la taille, de la quantité ou de la pression des réservoirs d’hydrogène, qui, considérés sur une base par kWh, sont plus légers et moins coûteux que les batteries li-ion6. Or, de la même manière que cela s’est produit avec le coût des batteries lithium-ion, l’augmentation des volumes de production devrait faire baisser les prix des réservoirs d’hydrogène et des piles à combustible.
Le lecteur se demandera peut-être à ce stade pourquoi l’industrie ne fait pas montre d’un plus grand enthousiaste quant à l’idée d’adopter des piles à combustible à hydrogène plutôt qu’au lithium-ion. La réponse est nuancée. Premièrement, certaines marques automobiles consacrent effectivement une part importante de leurs efforts de recherche aux VEPC (Daimler, Toyota, Honda et Hyundai); néanmoins, de véritables obstacles existent qui s’opposent à l’adoption des VEPC et ceux-ci exigent que soient réalisés d’importants investissements, notamment en ce qui concerne le développement de l’infrastructure de transport et de distribution d’hydrogène.
Les propriétés physiques des piles à combustible à hydrogène semblent pouvoir répondre aux besoins de certains segments spécifiques du marché du transport routier. Dans le même temps, il est également indéniable que les VEB au lithium-ion constituent une force hors pair qui domine actuellement l’espace des VE. La course technologique est ouverte, mais elle ne se soldera pas nécessairement par une situation gagnant-perdant entre les différentes technologies. Il se pourrait ainsi que, du fait de leurs différents avantages et de leurs différentes contraintes, ces technologies répondent à des demandes différentes du marché.
Quelle que soit l’issue de cette «course», il semble clair que l’avenir du transport routier passera nécessairement par une adoption généralisée des VE. Le stade embryonnaire de certaines technologies et les besoins de développement de l’infrastructure semblent offrir un terrain fertile pour la croissance et les possibilités d’investissement.
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Source: Credit Suisse, 31 mars 2019
1 Le SSP est une méthode de calcul de la valeur nette d’inventaire (VNI) d’un fonds, qui vise à éviter aux investisseurs existants de supporter les coûts de transactions indirects provoqués par les investisseurs entrants et sortants. La VNI est ajustée à la hausse en cas d’entrées nettes et à la baisse en cas de sorties nettes au jour d’évaluation considéré. L’ajustement de la VNI peut être sujet à un seuil de flux net. Pour plus d’informations, veuillez consulter le prospectus de vente.
2 Réservé aux clients institutionnels.
3 En Italie: réservé aux investisseurs institutionnels.
1 https://cleantechnica.com/2015/04/26/electric-car-history
2 http://enb.iisd.org/vol12/enb12459e.html
3 Li, W., Long, R., Chen, H. & Geng J. «A Review of factors influencing consumer intentions to adopt battery electric vehicles» (Examen des facteurs influençant les intentions des consommateurs dans l’adoption de véhicules électriques à batterie). Renewable and Sustainable Energy Rev. 78, 318-328 (2017)
4 Gao, Y. et al. «Lithium-ion battery aging mechanisms and life model under different charging stresses» (Mécanismes de vieillissement des batteries lithium-ion et modèle de durée de vie sous différentes contraintes de chargement). J. Power Sources 356, 103-114 (2017)
5 Wie, M., Smith, S. J. & Sohn, M.D. «Experience curve development and cost reduction disaggregation for fuel cell markets in Japan and US» (Développement de courbes d’expérience et désagrégation de la réduction des coûts pour les marchés des piles à combustible au Japon et aux États-Unis). App. Energy 191, 346-357 (2017)
6 Cano, Zachary P., Banham, D., Ye, S., Hintennach, A., Lu, Jun, Fowler, M. & Chen, Z. «Batteries and Fuel Cells for emerging electric vehicle markets» (Batteries et piles à combustible pour les marchés émergents des véhicules électriques), Nature Energy, Vol. 3, avril 2018, 278-289 (2018)
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