Cela créera un nouveau marché des batteries qui, selon le nouveau rapport d'IDTechEx intitulé « Marchés des batteries dans les machines de construction, d'agriculture et d'exploitation minière 2024-2034 », atteindra une valeur de 7,8 milliards de dollars, avec un taux de croissance annuel constant de 27,1 % sur 10 ans et une demande annuelle de plus de 50 GWh en 2034.
Le marché des appareils photo numériques a besoin d'une large gamme de batteries de différentes tailles. Source : IDTechEx
L'industrie de la FAO a pris un peu de retard dans l'électrification, mais elle bénéficie ainsi d'une chaîne d'approvisionnement en électrification florissante et bien établie, héritée de l'industrie automobile. Aux débuts de l'électrification automobile, le développement des batteries était guidé par deux facteurs principaux : la densité énergétique pour l'autonomie et le coût. L'industrie du véhicule électrique privilégiait donc les batteries nickel-manganèse-cobalt (NMC) et lithium-fer-phosphate (LFP), qui offrent un compromis idéal entre ces deux impératifs. Cependant, une nouvelle étude de marché d'IDTechEx conclut que les machines FAO ont des besoins très variés, ouvrant ainsi des perspectives pour les technologies de batteries au-delà du secteur automobile traditionnel.
De nombreuses technologies de batteries arrivent aujourd'hui sur le marché, des évolutions de la technologie lithium-ion aux solutions révolutionnaires sodium-ion. Chaque technologie présente ses avantages et ses inconvénients ; par exemple, les batteries au titanate de lithium (LTO) offrent une durée de vie dix fois supérieure à celle des autres batteries, mais leur densité énergétique est deux fois moindre. De même, les batteries utilisant du silicium au lieu du graphite dans l'anode offrent une densité énergétique exceptionnelle et une capacité de puissance élevée, mais leur durée de vie est réduite. Comme souvent, il faut faire des compromis ; il n'existe pas de solution parfaite offrant à la fois la meilleure densité énergétique, la meilleure puissance, la meilleure longévité, le meilleur coût et la meilleure sécurité. Heureusement, chez CAM, nous rencontrons fréquemment des types de machines dont les besoins correspondent aux avantages et aux inconvénients des batteries actuellement disponibles.
Les camions de transport sont un bon exemple d'engin à commande numérique (CAM) aux besoins très spécifiques. Ces machines gigantesques, pesant plus de 150 tonnes, servent au transport de matières premières extraites des mines du monde entier. Leur temps de fonctionnement est considérable, puisqu'elles fonctionnent généralement plus de 20 heures par jour, 360 jours par an. De par leur poids et leur durée de fonctionnement, elles nécessitent des batteries de grande capacité. IDTechEx a observé des batteries allant jusqu'à 2 MWh dans ces engins. À titre de comparaison, 2 MWh équivalent à 20 batteries de Tesla Model S ou 50 batteries de Nissan Leaf (40 kWh chacune). Une batterie de cette taille pèserait environ 10 tonnes et coûterait probablement entre 500 000 et 1 million de dollars. Heureusement, étant donné le poids important de l'engin et sa capacité de charge utile de plusieurs centaines de tonnes, la taille et le poids de la batterie ne sont pas des facteurs critiques ; en effet, les moteurs que remplace la motorisation électrique pèsent déjà entre 10 et 25 tonnes.
Pour un camion de transport électrique, IDTechEx identifie trois priorités principales auxquelles le type de batterie choisi doit répondre :
1. Il doit être capable de se recharger rapidement afin de garantir la disponibilité requise par ces machines.
2. Il doit avoir une longue durée de vie. IDTechEx estime qu'un camion de transport effectuera 12 000 cycles de charge au cours de sa durée de vie.
3. Il doit être économiquement viable. Certaines technologies de batteries ne tiendraient pas 12 000 cycles, ce qui nécessiterait des remplacements coûteux. D'autres technologies peuvent atteindre cette durée de vie, mais elles sont généralement un peu plus chères.
Compte tenu de ces priorités, le rapport d'IDTechEx conclut que la technologie LTO est une excellente option pour les camions de transport de marchandises. La technologie LTO est très fiable et les packs proposés par les assembleurs de batteries clés en main, tels que Forsee Power, ABB et Voltabox, ont une durée de vie comprise entre 20 000 et 100 000 cycles. De plus, elle offre d'excellentes performances en charge rapide, de nombreux modèles étant capables de se recharger en 6 minutes ou moins. Certes, la technologie LTO présente aussi des inconvénients : sa densité énergétique est environ deux fois inférieure à celle des batteries LFP et son coût par kWh est plus élevé. Cependant, aucun de ces facteurs n'est particulièrement important pour les camions de transport de marchandises. Leur gabarit leur permet de supporter le poids supplémentaire, et la longévité des batteries LTO élimine le besoin de remplacement, compensant largement leur surcoût.
Cependant, les batteries de grande capacité et la recharge rapide posent un autre problème : la recharge elle-même. Si une batterie de 2 MWh devait se recharger en 6 minutes, elle nécessiterait une connexion au réseau de 20 MW. Cette demande énergétique est si importante qu’il faudrait environ six éoliennes offshore dédiées pour la recharger. Des solutions à ces besoins de recharge sont à l’étude, un sujet analysé dans le rapport d’IDTechEx intitulé « Recharge hors réseau pour véhicules électriques 2024-2034 : technologies, analyse comparative, acteurs et prévisions ».
L'industrie de la FAO regorge de machines de ce type, chacune ayant des besoins spécifiques liés à son application particulière. Les mini-pelles, par exemple, possèdent des châssis compacts qui requièrent des solutions similaires à celles utilisées dans l'industrie automobile. Les chargeuses lourdes, quant à elles, nécessitent des batteries de grande capacité et économiques, ce qui pourrait créer un marché pour les solutions sodium-ion. En agriculture, l'espace disponible dans le châssis est plus limité, mais l'utilisation saisonnière implique une réduction du nombre de cycles de charge/décharge, ce qui pourrait favoriser l'essor des technologies à anode de silicium.
Auteur : Dr James Jeffs, analyste technologique senior chez IDTechEx
