Le stockage, la seconde vie des batteries de véhicules électriques

Le développement annoncé de la mobilité électrique à grande échelle provoquera un afflux de batteries usagées, incapables de fournir assez de puissance pour faire rouler un véhicule, mais encore utilisables pour d’autres usages, notamment le stockage de l’électricité. Une fois de plus, ces deux éléments clés de la transition énergétique vont avancer main dans la main.

Depuis l’émergence des nouveaux modèles énergétiques, faisant la part belle à l’électricité, notamment d’origine renouvelable, et aux réseaux intelligents, le stockage de l’électricité et la mobilité électrique sont au centre des enjeux.

L’avenir de la mobilité semble à l’électrique, dans un monde de smart grid

Réduire les émissions de gaz à effet de serre nécessite d’abandonner les véhicules thermiques, trop polluants, et l’option électrique semble aujourd’hui non seulement la plus technologiquement viable mais également la mieux adaptée à un monde faisant la part belle aux énergies renouvelables intermittentes, éolien et photovoltaïque notamment.

Un véhicule passant en moyenne 90% de son temps garé, cela laisse de grandes plages pour recharger sa batterie en fonction des capacités et besoins du réseau – ce qui place la mobilité électrique au cœur de la majorité des démonstrateurs smart grids. Des technologies se développent également pour utiliser les batteries des véhicules électriques à l’arrêt comme de potentielles sources d’appoint pour le réseau, en cas de pic de consommation.

Des batteries de VE usagées peuvent être utilisées pour du stockage stationnaire

Mais le lien entre mobilité électrique et stockage ne s’arrête pas là. En effet, les véhicules électriques sont aujourd’hui équipé, pour leur quasi-totalité, de batterie Lithium-Ion (dans l’attente d’éventuelles autres technologies qui émergeraient). Or, ces batteries utilisent des composants hautement toxiques, qui les rendent complexes et très onéreuses à recycler, en fin de vie. Ce recyclage reste une obligation à laquelle doivent se soumettre l’ensemble des constructeurs automobiles – le taux de recyclage obligatoire est fixé à 50%, les constructeurs atteignent souvent les 70%, le maximum possible étant aux alentours des 85%.

Mais la vie de ces batteries peut être rallongée : « Au bout de 6 à 8 ans, les batteries ont souvent perdu 20 % de leur capacité : elles ne sont plus assez performantes pour les voitures, mais peuvent être utilisées pour d’autres usages », explique Sébastien Amichi, spécialiste automobile chez Accenture. Parmi ces usages, le plus évident est bien évidemment de les utiliser comme unité de stockage d’électricité – une puissance plus faible permettant cet usage dit « stationnaire », pendant environ 5 à 10 ans.

Renault-Nissan en pôle des expérimentation de seconde vie de batteries

De nombreuses expérimentations sont en cours, auprès de tous les constructeurs automobiles engagés dans le pari de l’électrique. Le groupe le plus dynamique dans ces recherches est actuellement Renault-Nissan, qui expérimente à petite, moyenne et grande échelle de nombreuses solutions de stockage à l’aide de batteries usagées.

Nissan, dont la Leaf demeure le modèle électrique le plus vendu au monde, a ainsi développé dès 2015 un partenariat avec Green Charge Networks, afin de proposer à des entreprises des solutions de stockage d’électricité à coût réduit utilisant des batteries Nissan, notamment aux Etats-Unis. Ce partenariat « concerne l’efficacité énergétique – avec comme objectifs la réduction de notre empreinte carbone, de nos coûts énergétiques, et de la saturation de notre réseau électrique », estime Vic Shao, PDG de Green Charge.

En début d’année 2018, le stade Amsterdam Arena disposera d’un tout nouveau système d’électricité de secours : composé de 280 batteries de Nissan Leaf, il assurera la continuité de l’alimentation électrique du stade. « Alimentées par des panneaux solaires, ces batteries de seconde vie remplaceront les groupes électrogènes pour éviter les pannes d’électricité », expose Brice Fabry, directeur du véhicule électrique de Nissan Europe.

Des unités de stockage 30% moins chères

Renault n’est pas en reste. Le constructeur français mène une expérimentation au Royaume-Uni, en partenariat avec Powervault : il a installé dans une cinquantaine de maisons des batteries usagées de sa ZOE, première vente de véhicule électrique en France, pour un stockage stationnaire domestique associé à un pilotage intelligent.

Le tout « pour 30 % moins cher qu’avec des batteries classiques » – et l’expérimentation donne d’encourageants résultats, laissant imaginer un développement industriel.

Dans le même ordre d’idée, un des systèmes de stockage d’Issygrid, le démonstrateur smart grid installé à Issy-les-Moulineaux, est équipé d’anciennes batteries de Renault Kangoo Z.E.

Des bornes de recharge de véhicules électriques utilisant d’anciennes batteries… de véhicules électriques !

Plus original, Renault a développé avec la société britannique Connected Energy des bornes de recharge de véhicules électriques utilisant, là encore, d’anciennes batteries de ZOE ou de Kangoo Z.E. Cette technologie, baptisée E-STOR, présente de plus l’avantage de pouvoir stocker de l’énergie à partir d’une alimentation à faible puissance et la restituer à haute puissance, indispensable à la charge d’un véhicule.

Le système de stockage fait donc également office de transformateur, évitant de coûteux raccordement au réseau haute puissance. E-STOR a été installé sur des autoroutes belges et allemandes, avant un éventuel déploiement à grande échelle.

Unité de stockage clé-en-main

De son coté, Bouygues Energies & Services travaille, dans le cadre du projet de recherche européen Energy local storage advanced system (Elsa), à la création d’unités de stockage « clé-en-main », utilisant des batteries usagées de véhicules électriques, en partenariat avec Renault et Nissan.

« Depuis le début de l’expérience, nous n’avons pas constaté de baisse de capacité. Dans un bâtiment, les cycles de fonctionnement sont très réguliers. La batterie est moins sollicitée que dans un véhicule. Sa durée de vie s’en trouve augmentée » raconte Eric Portales, directeur de projets au sein de la direction Innovation & Technologie de Bouygues Energies & Services.

Le groupe estime à 10 ans la durée de vie en usage stationnaire des batteries. Un produit fini devrait être présenté fin 2018, sous forme d’une capacité de stockage louée à l’année, avec changement de batterie gratuit. Un nouveau modèle économique promis à un bel avenir.

Des expérimentations dans le monde entier

D’autres constructeurs automobiles ont également mis sur place des expérimentations de seconde vie de batteries, comme Toyota dans le parc du Yellowstone, ou Daimler à Lünen, en Allemagne.

Certes BMW a renoncé à des initiatives de ce type et Tesla les a délibérément écarté de son modèle de développement, estimant qu’un recyclage immédiat était plus économique, mais ces solutions semblent porteuses d’avenir, et assurer une réduction plus forte de notre empreinte carbone, tout en soutenant le réseau électrique.