Colloque Stockage de l Energie

Colloque Stockage de l Energie 1

Colloque Stockage de l Energie 1. Contexte 2. Contraintes des constructeurs 3. Limites visibles 4. Voies de contournement 5. Quelles orientations pour le stockage électrique 2

01 CONTEXTE Evolution du Marché des Véhicules Electriques Marché en très forte progression Prévisions régulièrement revues à la hausse 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 EV World Market 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2025 2017 0,5% (WORLD) 2020 4% (WORLD) MORGAN STANLEY 9% (WORLD) MORGAN STANLEY Soit plus de 10 millions de VE /an 0,8% (EUROPE / +42% VS 2016) 15% (WORLD) DAIMLER / VW / UBS 3

01 CONTEXTE Demande Batterie en GWh EV max EV min PHEV HEV ESS Source Avicenne Demande de Batterie Li-ion X 10 in 10 Years 4

01 CONTEXTE Evolution de la Chimie des Batteries pour EV/PHEV Le NMC devient dominant Contraintes à surveiller La disponibilité et le coût des matériaux L empreinte écologique de la chimie retenue 5

k ton raw material (Li : LCE) 01 CONTEXTE Evolution Electrochimie et Impact sur les Matières X 450 400 2025 10M EV scenario 379 393 Besoins matières pour les Batteries de VE 350 300 Li Ni Co X 30 to 40 250 200 En 10 ans 150 100 72 66,3 105 50 0 0,8 14,4 21 0,5 0,2 9,4 3,9 2011 2016 2020 2025 Hypothèse 2025 NMC622 60%, NMC811 30%, NCA 10% 6

02 CONTRAINTES DES OEM Objectifs de L automobile concernant les Véhicules Electriques Déployer massivement la traction électrique : motorisation majoritaire à partir de 2030 Faciliter au maximum l usage client Pas de manipulation compliquée Eradiquer la crainte de «la panne sèche» Baisser drastiquement de le prix des véhicules électriques Ne pas remplacer une pollution par une autre : empreinte CO2, métaux lourds, recyclage. 7

02 CONTRAINTES DES OEM Le développement massif des VE : une equation bien compliquée! 20XX ~ 2020~ 2016 400 / 300 / 200 km > 600 / 450 / 300 km XXX / XXX / XXX km??? 2015 240 / 160 km 2012 210 / 140 km NEDC /Normal use / Highway Proposer un coût acceptable MAIS COMMENT? Contraintes drastiques sur les émissions Développement massif des VE 201 2 201 3 201 4 Cobalt 8 201 5 201 6 201 7 12/01 75 00

03 LIMITES VISIBLES Evolution actuelle de l Electrochime 2012 2016 > 2020 LMO blend NMC622 NMC811 + Silicon Li Mn 2 O 4 Li Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 Li Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 Cost Energy Density 100 80 60 40 20 0 Durability Cost Energy Density 100 Main trend to increase Energy 80 60 40 20 0 Durability Cost Energy Density 100 80 60 40 20 0 Durability Acceptable level Mini acceptable Safety Power Safety Power Safety Power 11 juin 2018 B.Largy - Colloque Stockage de l'energie

Cell Energy Density (Wh/l), (Wh/kg) 03 LIMITES VISIBLES Evolution attendue des Batteries Le lithium-ion est une rupture annoncée depuis 30 ans La prochaine génération est pour 2025 à 2030 1100 1000 LMO Blend 900 800 700 600 500 400 300 200 100 300 Wh/l 160 Wh/kg NMC622 500 Wh/l 240 Wh/kg NMC622 NMC811 + Si ~800 Wh/l Li-ion Technology 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 Year ~350 Wh/kg 1000 Wh/l Post Li-ion? ASSB? 500 Wh/kg Au mieux en 2025 : + 50% d énergie à iso coût/iso volume 11 juin 2018 B.Largy - Colloque Stockage de l'energie

03 LIMITES VISIBLES Chargeabilité / Vitesse de Charge C-rate Charging limitation Risk of Li plating HIGH ENERGY CHARGEABILITY Low temperature Acceptable charging rate SOC 80 kwh & 150 km Energy density = 600 Wh/l Charge rate = 2C $$$ + 430 kg 15 min 11 juin 2018 B.Largy - Colloque Stockage de l'energie

03 LIMITES VISIBLES Empreinte Environnementale NCA NMC811 Émissions CO2 à la production Cathode Anode Others NMC622 NMC622 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Les facteurs défavorables à l empreinte écologique : Point mort par rapport à un V thermique La forte capacité batterie La teneur en cobalt L origine de l énergie de charge 12

03 LIMITES VISIBLES Evolution du VE avec la Capacité de la Batterie 15 min 100 km 140 km 160 km 230 km 200 km 280 km 350 km 480 km autoroute 40 kwh 60 kwh 80 kwh 120 kwh 300 kg 360 kg 430 kg Temps de trajet/ LL L L K 11 juin 2018 K K 600 kg L L B.Largy - Colloque Stockage de l'energie 13

04 VOIES DE CONTOURNEMENT 6 Solutions Techniques Solution Temps de trajet Sérénité Utilisateur Facilité d usage Implantation & Coût Véhicule Coût Infrastructure CO2 Remarques Batterie ultra haute énergie + Charge ultra-rapide Batterie moyenne énergie + Charge ultra-rapide K L J L L L K LL J K L K Echange rapide de Batterie J K J LL LL J Batterie > 100kWh Charge > 200kW Disponibilité des bornes rapides? Batterie 50-70 Wh Charge 150-200 kw Disponibilité des bornes rapides? Standardisation entre véhicules impossible Range Extender embarqué J J J L J K Range Extender débarqué J K K J J J Difficile à implanter dans le véhicule 1 seule énergie alternative Acceptabilité utilisateur à démontrer Energie alternative flexible Charge dynamique J K K K LL Sur autoroute K Faisabilité encore non démontrée Solution à étudier pour baisser la capacité des batteries 14

05 QUELLES ORIENTATION POUR LE STOCKAGE DE L ENERGIE? 1. Préserver l acquis : la sécurité Belle démonstration de responsabilité venant des mondes de la batterie et de l automobile Travaux communs sur un état de l art à maintenir Règles drastiques de surveillance de la production des cellules Implication forte des professionnels de la protection civile (les pompiers) Conception sans concession des packs batteries et BMS Pas de risque aggravé spécifique au VE Pas de scandale relatif à la sécurité des véhicules électriques Monde de l électrochimie Monde de l automobile Monde de l énergie électrique 15

05 QUELLES ORIENTATION POUR LE STOCKAGE DE L ENERGIE? Orientations à privilégier 1. Préserver l acquis : la sécurité. 2. Préserver la motivation initiale du véhicule électrique : l empreinte environnementale Privilégier les cathodes dont l obtention est réputée la moins génératrice de pollution et de CO2 Embarquer la capacité de batterie au juste nécessaire Privilégier l accès à l énergie décarbonée Monde de l électrochimie Monde de l automobile Monde de l énergie électrique 16

05 QUELLES ORIENTATION POUR LE STOCKAGE DE L ENERGIE? Orientations à privilégier 1. Préserver l acquis : la sécurité. 2. Préserver la motivation initiale du véhicule électrique : l empreinte environnementale 3. Rendre le concept viable économiquement Baisser sans relâche les coûts de production du kwh Matériaux Chimies alternatives? Process de transformation Ruptures technologiques Electrolyte solide? Réduire les contraintes d installation et de mise en œuvre de la batterie Réduction de la masse, et du volume Densité d énergie Simplification de la gestion thermique Electrolyte solide? Embarquer la capacité de batterie au juste nécessaire Monde de l électrochimie Monde de l automobile Monde de l énergie électrique 17

05 QUELLES ORIENTATION POUR LE STOCKAGE DE L ENERGIE? Orientations à privilégier 1. Préserver l acquis : la sécurité. 2. Préserver la motivation initiale du véhicule électrique : l empreinte environnementale 3. Rendre le concept viable économiquement 4. Améliorer l usage et lever l anxiété Augmenter l autonomie Densité d énergie Range Extender Faciliter la récupération kilométrique Puissance de charge sans explosion du coût de la batterie Charge dynamique Energie modulaire Monde de l électrochimie Monde de l automobile Monde de l énergie électrique 18

05 QUELLES ORIENTATION POUR LE STOCKAGE DE L ENERGIE? Messages sur les batteries de véhicules électriques La surenchère sur la performance da la batterie ne suffira sans doute pas à garantir le succès des VE Les évolutions de la batterie devront être conjugués avec certains changements du concept de la mobilité automobile Il ne faut pas perdre de vue la raison première de la mutation vers la mobilité électrique : l environnement!!! 19

MERCI! 20