Ces moteurs sont produits presque entièrement en Chine et ont toujours été soumis à une forte volatilité des prix. Compte tenu de ces facteurs, il est surprenant de constater que, selon une étude d'IDTechEx, les moteurs à aimants permanents à base de terres rares ont conservé plus de 77 % des parts de marché des véhicules électriques ces neuf dernières années. Comment l'expliquer ?

Part de marché des technologies de motorisation pour véhicules électriques et hybrides rechargeables. Source : IDTechEx

Le rapport d'IDTechEx, intitulé « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2024-2034 », prévoit que plus de 140 millions de moteurs électriques seront nécessaires pour le marché des véhicules électriques. Bien qu'il anticipe un déclin de la part de marché des moteurs à terres rares, il estime que la majorité du marché en 2034 reposera encore sur des moteurs à aimants permanents.

Qu'est-ce qui est inquiétant ?

La Chine contrôle en grande partie l'approvisionnement en terres rares, ce qui a historiquement engendré une forte volatilité des prix. En 2011, suite aux restrictions imposées par la Chine sur ses exportations de terres rares, les prix du néodyme et du dysprosium ont respectivement bondi d'environ 750 % et 2 000 %. Les prix ont de nouveau augmenté en 2021 et 2022, atteignant un pic en 2022 à près de quatre fois leur moyenne des huit dernières années. Bien que les prix se soient stabilisés en 2023 et début 2024, leur évolution future demeure préoccupante.

L’approvisionnement local en matières premières et le renforcement des chaînes d’approvisionnement nationales sont devenus des objectifs de plus en plus importants pour de nombreuses industries et gouvernements soucieux de leur avenir. Par exemple, les États-Unis ont alloué des ressources à l’amélioration de leur approvisionnement national en terres rares, mais la mise en œuvre de ces projets prendra du temps.

Les terres rares posent également des problèmes environnementaux liés à leur extraction et à leur traitement, ainsi qu'aux déchets qu'elles génèrent.

Quel est l'état actuel du marché et de la technologie ?

Les moteurs à aimants permanents restent la technologie dominante dans les véhicules électriques. Face aux problèmes évoqués précédemment, des progrès ont été réalisés dans le développement d'alternatives sans terres rares. Renault utilise des moteurs synchrones à excitation externe (MSE) dans ses véhicules électriques depuis la Zoé, et d'autres constructeurs comme BMW ont adopté cette approche. Cependant, si ces moteurs permettent de réduire les coûts des matériaux, leur fabrication est souvent plus complexe en raison des enroulements en cuivre du rotor et de la nécessité d'une excitation de ce dernier. Par conséquent, les coûts de fabrication sont généralement plus élevés.

Les aimants sans terres rares constituent une autre solution, à différents stades de développement commercial. Des entreprises comme Proterial affirment que leurs aimants « offrent les performances les plus élevées au monde parmi les aimants en ferrite ». Niron Magnetics développe des aimants en nitrure de fer, dont les versions de nouvelle génération visent à rivaliser avec les performances du néodyme. PASSENGER est un projet européen qui développe des aimants en ferrite de strontium et des alliages de manganèse, d'aluminium et de carbone. Bien que ces matériaux soient peu susceptibles de remplacer les aimants aux terres rares dans un avenir proche, leurs avantages en termes de coût inférieur et d'approvisionnement stable pourraient suffire à orienter le marché dans cette direction. IDTechEx prévoit que les aimants sans terres rares représenteront 12 % du marché d'ici 2034.

Pourquoi les moteurs à aimants permanents restent la technologie dominante

Deux facteurs principaux (impliquant de multiples considérations) déterminent le choix de la technologie des moteurs : la performance et le coût. Les moteurs à aimants permanents aux terres rares offrent généralement la densité de puissance et de couple la plus élevée, un rendement optimal et des coûts de fabrication réduits. Leur principal inconvénient réside dans le coût des matériaux, les aimants représentant généralement environ un tiers du coût total des matériaux du moteur.

Depuis leur pic de 2022, les prix des terres rares se sont stabilisés, permettant aux moteurs à aimants permanents de redevenir compétitifs et réduisant ainsi le besoin d'alternatives. La plupart des équipementiers de premier rang proposent désormais des moteurs à aimants permanents ou des moteurs à aimants permanents à haute efficacité énergétique (EESM), mais la décision finale revient aux fabricants d'équipement d'origine (OEM). D'après les entretiens menés par IDTechEx auprès des OEM, la plupart disposent d'options EESM, soit en interne, soit par l'intermédiaire de fournisseurs. Toutefois, ces options sont principalement réservées aux situations où le prix des aimants augmente significativement ou lorsque la nécessité de localiser l'approvisionnement en matériaux s'accroît (en raison de pressions géopolitiques ou réglementaires).

Un problème plus large

À moins d'une amélioration significative des aimants sans terres rares, ou d'une impulsion réglementaire majeure, les moteurs à aimants permanents à base de terres rares conserveront probablement la majeure partie de leur part de marché, d'autant plus que la Chine est le plus grand marché de véhicules électriques et a moins d'incitation à abandonner les terres rares.

Il convient de se demander si les conducteurs ont réellement besoin d'une puissance aussi élevée que celle généralement installée dans les véhicules, notamment les versions à deux moteurs. Ces dernières sont généralement moins efficientes et nécessitent davantage de matériaux pour la fabrication et l'installation du second moteur. Dans la plupart des cas, ces puissances supérieures et ces moteurs supplémentaires ne sont pas nécessaires, tout comme les véhicules plus imposants ne le sont généralement pas. Cependant, les modèles plus puissants et mieux équipés séduisent une clientèle différente et offrent aux constructeurs automobiles la possibilité d'accroître leurs marges bénéficiaires. Si cela contribue à l'essor des véhicules électriques et à la réduction de la dépendance aux moteurs thermiques, il s'agit peut-être du moindre mal.

Le rapport d'IDTechEx, intitulé « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2024-2034 », examine en détail les différents types de moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques, ainsi que les alternatives émergentes telles que les moteurs à flux axial et les moteurs-roues. Ce rapport analyse le marché des véhicules électriques (voitures particulières, bus, camions, fourgonnettes, deux-roues, trois-roues et microvoitures) en Chine, en Europe et aux États-Unis, et présente des prévisions de la demande de moteurs par technologie et matériaux utilisés au cours des dix prochaines années.

Auteur : Dr James Edmondson, directeur de la recherche chez IDTechEx