Qu’ils soient américains, européens, japonais, coréens ou même chinois, les constructeurs travaillent sur des projets de véhicules électriques ou hybrides utilisant des batteries contenant du Lithium. Avant d’étudier ses enjeux économiques et environnementaux, je vous propose une formation de type « Le Lithium pour les nuls » !
Le Lithium est un élément chimique. Lorsqu’il est pur, il s’agit d’un métal mou, de couleur argenté. Outre ses usages médicaux (il est utilisé principalement dans des antidépresseurs !), le Lithium est utilisé comme anode de batterie grâce à ses propriétés ad hoc. Batteries d’ordinateurs et téléphones portables en tête aujourd’hui, batteries pour nos véhicules demain !
Pourquoi le lithium ?
Si le marché des véhicules hybrides rechargeables et électriques se développe, il faudra fabriquer de plus en plus de batteries ! Ces dernières seront pour la plupart de type Lithium-ion parce que cette technologie offre une bonne densité d’énergie massique. Pour les nuls, auxquels je m’identifie complètement, ça veut tout simplement dire que les performances de la batterie seront meilleures que celles que nous connaissions jusqu’aujourd’hui dans l’automobile (batterie NiMH dans la Prius par exemple).
Où trouve-t-on du Lithium ?
Le Lithium est extrêmement répandu dans la nature, mais il doit avoir une concentration élevée pour pouvoir être exploité. Et les endroits qui répondent à cette contrainte sont plutôt rares. Le lac salé fossile « Salar de Uyuni », dans les Andes Boliviennes, vestige d’un lac d’eau de mer asséché (et plus vaste désert de sel au monde), détiendrait à lui seul entre 40% et 50% des réserves mondiales. En y ajoutant un lac chilien (Salar de Atacama) et un lac argentin (Salar del Hombre Muerto), on détient 70% des réserves mondiales !
Je m’exprime volontairement au conditionnel parce qu’avec les enjeux grandissants, la véracité des informations est difficile à vérifier… Outre les réserves au Tibet, en Australie, aux Etats-Unis et en Russie qui devaient représenter les 30% restants, la presse fait écho depuis peu de réserves en Afghanistan.
Enfin, à ces ressources terrestres, il convient d’ajouter les ressources marines qui sont plus difficilement exploitables.
Quelques chiffres autour du Lithium
Pour 1kWh de capacité de stockage de batterie, il faut 113 grammes de Lithium, soit 600 grammes de carbonate de Lithium.
Pour une voiture équipée d’une batterie de 24kWh (environ 160 Km d’autonomie), il faut donc 2,7 Kg de Lithium (14,4 Kg de carbonate de Lithium).
Pour une batterie d’ordinateur de 90Wh, il faut environ 8 grammes de Lithium.
Quid des réserves ?
L’évaluation des réserves d’une matière première est un exercice toujours délicat. Les incertitudes sont autant techniques que politiques. Il suffit de parler de pétrole pour s’en convaincre !
Mes recherches me permettent de vous annoncer que les réserves oscillent entre 10 et 30 millions de tonnes… et ces chiffres ne tiennent pas compte des 0,17g/m3 de Lithium présent dans la mer, soit environ 240 000 milliards de tonnes !!!
En appliquant la formule de calcul ci-dessus, il est possible de fabriquer 370 millions de batteries de Renault Fluence (24kWh, 160 Km d’autonomie) avec 1 million de tonnes de Lithium.
Si toutefois vous aviez encore un doute, le très sérieux organisme allemand « Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung » (ZSW) vient de révéler cet été le résultat de son enquête sur les réserves de Lithium, et arrive à la conclusion que les réserves sont suffisantes pour 10 milliards de voitures 100% électriques. Vous voilà rassurés ;-)
Combien coûte le Lithium ?
Difficile encore une fois de trouver des informations claires.
Je vous propose un nouveau calcul de manière à vous rassurer : le prix du carbonate de Lithium chilien (2/3 du Lithium vendu dans le monde) s’élevait à 6,6 $ le Kg en 2009. Pour produire notre batterie de 24kWh citée en exemple ci-dessus, il nous en coûtera 95 $. Au regard des premiers tarifs annoncés de véhicules 100% électriques « batteries incluses », je peux aisément affirmer que le coût du Lithium ne représente même pas 1% du prix de la batterie !
Recyclable ?
Le Lithium est recyclable, selon les sources, de 98% à 100%. Autant dire que c’est une excellente nouvelle : la demande, qui va augmenter rapidement si le marché des véhicules électriques et hybrides plug-in se développe, devrait ensuite baisser considérablement. Adieu schéma de dépendance à la matière première comme nous le connaissons aujourd’hui avec le pétrole !
Quels enjeux ?
Les enjeux économiques, politiques et environnementaux restent cependant importants actuellement autour du Lithium.
Les impacts écologiques nous intéressent particulièrement chez Automobile-propre, et c’est pourquoi nous allons vous proposer prochainement un article sur la course au Lithium en Bolivie.
Bonjour, et meilleurs voeux à tous.
Il n’y a pas que la Bolivie, le Chili, l’Argentine ou l’Afghanistan où il y a du lithium en quantité. Beaucoup ignore que la France possède un des quatre plus grand gisement du monde et le seul en Europe! (Réf JOR de question au gouvernement du 14 juin 1985 entre le Député Mr André Lajoinie et Mr Edgard Pisani, Ministre chargé de la Nouvelle-Calédonie)Les mines existent: (Echassières(Allier) elles ne sont plus explotées depuis leurs fermetures en 1962. Voilà pour info, comme quoi l’herbe n’est pas toujours forcement plus verte ailleurs.
quand a parler de cout il faut prendre en compte tout les cout durant la durée de vie du véhicule (10 Ans)
le coute d’achat du véhicule coute d’entretien annuel (changement de courois de distribution filtre a aire vidange et autre opération courante spécique au thermique) + consomation d’essense pour disons 100 000 km
a mettre en face du cout d’achat de l’électrique plus la batterie (ou le cout de la location sur 10ans) entretien bien moins important sur un bonne voiture (bien conçut) cout de l’électricité pour 100000 km
et la on pourra dire la quel des deux solution est la moins chere réellement car certe l’électrique a l’achate est plus honereux mais sur le long terme avec les cout des entretien et le cout de l’essence ca reste a voir
Je rejoins ce que dit Charles, si évidement le surcout de la voiture électrique est essentiellement du a la batterie, les autres composants bien que simple et donc potentiellement moins chère, pèse aussi dans le surcout car ils ne sont pas ou peu industrialisés.
Par exemple il n’y a rien de plus simple qu’un moteur électrique, composé en gros un rotor et un stator, par rapport aux centaines de pièces compliqués a usiner et a assembler avec précision, qui composent un moteur essence ou diesel, pourtant il n’est pas sur qu’il soit vraiment moins chère a produire parce que personne ne fabrique ce genre de moteur pour automobile en série, et il en va de même de tout les éléments spécifiques aux voitures électrique.
Mais les filières sont en train de ce mettre en place, et dans quelques années il est évident qu’une voitures électrique coutera moins chère qu’une voiture essence, ce n’est qu’une question de volume.
Oui, une voiture électrique coûte plus chère que son équivalent thermique malgré la présence de moins d’organes.
Ce coût plus élevé est surtout dû au fait que tout est à réinventer sur un véhicule électrique et que des raisonnements standards de conception sur le thermique sont complètement remis en cause pour l’électrique.
Par exemple, le bruit ! Dans un véhicule thermique, le bruit du moteur (en général) peut couvrir plein de petits bruits de fonctionnement. Par ailleurs, il permet au véhicule d’être “bruyant” et donc de se signaler aux piétons et cyclistes.
Un véhicule électrique fait peu de bruit (roulement des roues sur l’asphalte seulement) à l’extérieur : il faut inventer un bruit pour le signaler aux piétons et cyclistes à basse vitesse. Et à l’intérieur, il faut combattre des bruits parasites ou aérodynamiques qui étaient inaudibles auparavant.
Tout ceci coûte cher en études, innovation, conception, recherche de solutions.
Enfin, il existe assez peu de normes sur le véhicules électriques (batteries, branchement, prises, etc…) ce qui oblige à inventer en évaluant les risques d’être marginal sur une technologie, à investir pour créer des normes avec les autres acteurs du marché, les fournisseurs, etc…
Tout ca mis bout à bout fait que le véhicule coûte cher.
Mais quand les constructeurs auront une gamme de véhicules et qq années d’expériences, le prix des véhicules baissera et même sûrement en dessous de celui des véhicules thermiques (en tout cas, ces era possible pour certains constructeurs)
@mario : vous avez raison sur le fond, mais comment pouvez vous expliquer qu’après avoir retiré tous ses organes mécaniques classiques et ce qui va avec (ligne d’échappement, etc) la version électrique d’une auto coûte 10 à 20 K€ plus chère que sa version thermique ?
Un VE, ce n’est pas juste un moteur branché sur une batterie. Il y a énormément de software pour réguler intelligemment la décharge et la recharges, des sécurités pour éviter les surchauffes de batterie, etc.
Et même si le moteur électrique a un rendement nettement supérieur à un moteur thermique, la différence de coût du stockage de l’énergie ne peut en aucun cas compenser ce delta. J’ajoute que si vous faites un réservoir plus grand, le coût supplémentaire est marginal. Une plus grosse batterie ne permet pas de réaliser énormément d’économie puisqu’on raisonne en quelque sorte en réservoir plein. Une batterie n’est pas un simple volume à remplir, mais un ensemble de composants.
@Alexandre LENOIR
Il faut quand même préciser qu’avec un KW.h électrique on fait environ 4 fois plus de km qu’avec un KW.h essence, ce qui relativise un peu votre démonstration.
Ce n’est pas l’équivalent d’un réservoir de 60L d’essence qu’il faut avoir mais de 15L.
Il faut aussi prendre en compte que si le réservoir (la batterie) est plus chère dans une voiture électrique, que dans une voiture essence, tout le reste ou presque est moins chère, ou potentiellement moins chère.
Moteur, boite de vitesses, embrayage, échappement, circuit de refroidissement, alternateur, démarreur, tout cela est bien plus simple ou même absent sur une voiture électrique.
@Edouard : mais certainement. Il y a des réalités tant écologiques qu’économiques.
La réalité économique, c’est que pomper du pétrole, le transporter, le raffiner, le retransporter encore et le mettre dans un réservoir de voiture ne coûte pas cher.
La réalité écologique numéro 1, c’est que cette ressource énergétique pollue lorsqu’elle est lachée dans la nature, soit sous forme de fumée de combustion, soit par nappes de brut.
La réalité écologique numéro 2, c’est que fabriquer des voitures, qu’elles soient électriques ou non, pollue à peu près de la même manière, puise autant dans les ressources naturelles (métaux, eau…) et ne saurait donc dans un cas comme dans l’autre pouvoir porter le qualificatif de “propre”.
La réalité écologique numéro 3, c’est que l’électricité n’est réellement propre que si elle provient d’énergie renouvelable. À titre personnel, je n’aime pas l’idée que l’on propage partout et qui voudrait que l’électricité nucléaire soit propre.
@Yoann : aujourd’hui, on sait fabriquer les réservoir mais on n’a pas le pétrole pour les remplir. Demain, ce sera donc l’inverse. Mais la dépendance demeure d’une manière ou d’une autre !
Question économique maintenant : je ne sais pas avec précision combien coûte un réservoir de 60 litres, mais ça ne doit pas dépasser quelques dizaines d’euros. L’équivalent en batterie pour stocker l’équivalent de 60 litres d’essence coûterait autour de 150 000 euros (il n’y a pas de faute de frappe). Ce que je veux souligner, c’est que pour stocker l’équivalent de 2 litres d’essence, soit 20 kWh, il en coûte 10 000 euros (bas de la fourchette). Tant que ce paramètre demeurera haut, la voiture électrique restera un objet de curiosité.
La question que je me pose, c’est pourquoi les batteries sont si chères, sachant que le lithium représente moins de 1% de leur prix. Est-ce que ça vient d’un procédé de fabrication complexe ? Une technologie mal maitrisée ? Un capacité de production inférieure à la demande ?
Ca fait plaisir de lire un article comme celui-là. J’ignorais tout du lithium jusqu’à aujourd’hui et grâce à vos explications, je me sens dorénavant un peu moins ‘nulle’.
C’est vrai que tout est encore un peu flou, mais je comprends maintenant de quoi on parle.
Comment pouvez-vous écrire que la dépendance énergétique disparaît avec le Lithium alors même que, comme vous le rappelez, on sait que les réserves exploitables se situent hors de nos frontières ?
Certains commencent même à se demander dans quelle mesure la guerre en Afghanistan n’est pas de loin liée à la conquête de gisements de lithium (on évoque le chiffre de l’équivalent de 1000 milliards de dollars de réserves).
N’omettez pas non plus de souligner que le cours du Lithium a fait un bon ces dernières années : x9 en cinq ans, entre 2003 et 2008 (il coûtait alors 3000 dollars la tonne). Selon vos chiffres, il a depuis encore été multiplié par deux. Tout ça avec une offre de VE inexistante et les seules batteries de nos appareils portatifs comme débouché de masse. Ça laisse songeur, non ?
D’autant plus que les batteries des VE étant conçues, selon certains, pour tenir 10 ans, le renouvellement vertueux qui ferait baisser les prix par le biais du recyclage n’est vraiment pas pour tout de suite. Et d’ici-là, il faudra fournir au rythme de… voyons, que dit Borloo ? Ah, oui, il faut 2 millions de VE en circulation dans 10 ans en France. Heureusement, personne ne croit à ce chiffre qui signifie qu’il faudrait en vendre tout de suite 200 000 !
Intéressant de constater que les réserves de ce futur “or” mou argenté sont situés très majoritairement dans des régions assez pauvres du monde et dans le Sud… Avec les usines solaires dans les pays désertiques, j’allais dire que le monde était presque bien fait et s’équilibrait parfois.
Reste à savoir qui va exploiter ces réserves… qui sont assez concentrées malgré tout.
Question : le lithium est recyclable, certes, mais pour en faire quoi? Est-il réutilisable comme lithium (même cycle que le verre ou certains plastiques) ou est-ce qu’on ne pourra en faire que des pulls polaires ou des crayons à papier ?