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L'Usine de l'Energie

Tesla relance la bataille du lithium-ion

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Usine géante pour réduire drastiquement les coûts des batteries, lancement tonitruant d’une offre pour particuliers et entreprises… Après l’auto, l’américain bouscule l’industrie des batteries.

Tesla relance la bataille du lithium-ion
La Gigafactory de Tesla, au Nevada, devrait être opérationnelle en 2017.
© La Gigafactory de Tesla, au Nevada, devrait être opérationnelle dès 2018.

Pas de demi-mesure ! Elon Musk, le PDG de Tesla, veut électrifier l’auto. Il construit dans le Nevada (États-Unis) une usine de batteries lithium-ion (Li-ion) qui doit fabriquer en 2020 autant de cellules Li-ion que le monde en a produit en 2013 ! Avec une capacité de production annuelle de 35 GWh (gigawatt-heure), la Gigafactory de Tesla serait 10 fois plus grande que celles des géants du secteur comme LG et Panasonic. Surtout, l’américain compte y réduire le coût des packs batteries (cellules assemblées, avec connexions et système de gestion de la batterie) de plus de 30 % dès 2017. Et « rapidement de 50 % », s’enthousiasme Laurent Abadie, le PDG de Panasonic Europe [lire l’entretien ci-dessous]. Panasonic, qui fournit déjà ses cellules à Tesla et dispose de 10 GWh de capacité de production, est le partenaire de l’américain pour cette gigafactory. Le japonais en gérera la production. La première tranche sera mise en service dès 2016.

Malgré son goût pour l’emphase, Elon Musk doit être pris au sérieux. « Ses objectifs de coût quand son usine tournera à plein régime, j’y crois ! », tranche Christophe Pillot, directeur du consultant Avicenne Energy, un spécialiste des batteries. Tesla dope la course à la réduction du coût du kWh, priorité du secteur. C’est elle qui alimente la croissance du Li-ion après la perte de vitesse du segment de l’électronique, porté dans les années 2000 par l’essor des téléphones mobiles et des ordinateurs portables [voir l’infographie ci-contre]. C’est elle qui permet de s’attaquer au plomb. Ce dernier domine le marché des batteries rechargeables avec 90 % des 400 GWh vendus en 2015 et 59 % des 60 milliards de dollars correspondants. Alimentation de secours, vélos électriques, onduleurs [lire ci-contre]… Des applications déjà existantes mais accaparées par le plomb s’ouvrent au lithium-ion, qui bataille pour faire valoir ses avantages afin de compenser un prix d’achat bien plus élevé. « Le premier défi du Li-ion, c’est de prendre des parts de marché au plomb », résume Christophe Pillot. L’enjeu est un marché colossal, qui devrait représenter un tiers des ventes (en valeur) du Li-ion en 2020 selon Avicenne, au même niveau que l’électronique portable.

L’essor des voitures électriques, un enjeu

La baisse des prix des batteries est aussi indispensable à l’essor de la voiture électrique (100 % électrique ou hybride), qui devrait assurer le troisième tiers des ventes de Li-ion en 2020, selon Avicenne. Elle en représente déjà plus du quart. Les ventes de voitures démarrent doucement, mais la taille des batteries offre un formidable effet multiplicateur : avec ses 1 000 voitures hebdomadaires, Tesla consomme trois fois plus de batteries qu’Apple et ses 4 à 5 millions d’iPhone vendus par semaine ! La compétition féroce pour s’imposer sur ce marché – estimé à 5,6 milliards de dollars en 2014 –traduit la bataille de constructeurs avides de réduire l’impact des batteries sur le prix de leurs modèles. Panasonic mène la danse avec environ 40 % de parts de marché, dont près de la moitié avec Tesla, selon Avicenne. En perte de vitesse, son compatriote AESC (co-entreprise Nissan-NEC), qui équipe la Nissan Leaf, suit avec 15 à 22 % selon les estimations. Le premier coréen, LG, qui fournit Chevrolet et Renault et intéresse de plus en plus Nissan avec ses bas prix, pointe à 12 %. LEJ (GS Yuasa-Mitsubishi-Mitsubishi Motors), BYD et Samsung se disputent les places suivantes.

La course au gigantisme

Un marché encore embryonnaire fait rêver les industriels : le stockage de l’électricité. Un levier pour intégrer et optimiser les énergies renouvelables qui s’annonce comme le graal des batteries avec ses volumes à potentiels gigantesques. Tesla a frappé un grand coup fin avril avec l’annonce d’une offre de stockage pour particuliers et entreprises. L’américain dit avoir enregistré en une semaine 38 000 intentions d’achat, soit 800 millions de dollars de ventes. Plus que les prévisions d’Avicenne pour le marché mondial en 2020. De quoi absorber la production de la gigafactory jusqu’à mi-2016 ! Et accélérer le marché avec ses produits bien packagés et l’aura de son patron, qui promet de révolutionner le monde de l’énergie. « Musk est un agitateur. Il a fait bouger les lignes dans la voiture électrique, il va le faire dans le stockage d’énergie », apprécie Didier Marginedes, le vice-président de Blue Solution (Bolloré). « Diviser par deux les prix des batteries va rendre le stockage rentable », affirme Laurent Abadie.

La perspective d’une croissance phénoménale mais conditionnée à la baisse des coûts pousse au gigantisme. « Les fabricants de cellules sont dans une course à la taille. Et ils accélèrent, pointe Christophe Pillot. Aujourd’hui, un projet d’usine, c’est 3 à 5 GWh/an. Il y a deux ans, c’était 1 GWh, et cela paraissait énorme ! » LG et Samsung, qui affichent déjà respectivement 13 et 15 GWh de capacités, doivent achever à la fin de l’année des usines de plusieurs GWh. Le chinois BYD, soutenu par Warren Buffett, affichait 4 GWh de capacité fin 2014. Il doit atteindre 10 GWh fin 2015 et prévoit d’ajouter 6 GWh chaque année pendant trois ans. Des investissements doublement risqués : les surcapacités nées de la multiplication des usines autour de 2010 pour accompagner l’essor supposé fulgurant de la voiture électrique sont loin d’être résorbées. Les baisses de coûts promises ne seront réalisées que si les usines géantes tournent à plein régime. À côté de l’auto et de l’électronique, les grands industriels se ruent donc sur tous les nouveaux marchés du Li-ion comme le stockage : Panasonic et Samsung en solo, LG avec Siemens

Ces mouvements pourraient menacer les français Saft (400 Wh de capacités dans le Li-ion) et Blue Solutions (450 MWh fin 2015 dans le lithium-métal-polymère), qui visent ces marchés du stockage et des applications industrielles. Mais tous deux estiment avoir leur carte à jouer : avec une technologie alternative pour Bolloré, une forte expertise technique pour Saft, qui a enregistré de beaux succès dans l’alimentation de secours des relais télécoms en Inde et dans le stockage pour les EnR, avec 80 MW installés dans le monde. Ces atouts suffiront-ils ? Nul doute que Saft et Bolloré rêveraient de construire leur propre gigafactory, mais la France n’est pas la Silicon Valley. 

Une électrochimie de conquête


Vélos électriques

  • Ventes 2020 : 2,7 milliards
  • Croissance : 12 % par an
  • Pénétration : Li-ion 18 %

Le lithium-ion grignote la domination des batteries au plomb. À la mode en Occident, nécessaire en Chine face à la pollution des villes, le vélo électrique va continuer à progresser. Tout comme le Li-ion qui, selon le consultant Avicenne, captera en 2020 près de 60 % du marché en valeur. Avec de belles perspectives : à cette date, 86 % des vélos chinois rouleront encore au plomb.
 

Appareils médicaux

  • Ventes 2020 : 1,3 milliard
  • Croissance : 11 % par an
  • Pénétration : Li-ion 40 %

Pompe ambulatoire, contrôleur, concentrateur d’oxygène, poste d’anesthésie… De nombreux appareils médicaux sont équipés de batteries. Arguant de sa compacité, le Li-ion se bat pour remplacer le plomb, qui capte 75 % de ce marché en volume. Le Li-ion passera de 50 à 60 % du marché en valeur entre 2014 et 2020.
 

Antennes-relais

  • Ventes 2020 : 1,1 milliard
  • Croissance : 20% par an
  • Pénétration : Li-ion 17 %

Les antennes-relais qui fleurissent ont besoin de batteries de secours, aujourd’hui au plomb. Le Li-ion démarre à peine sur ce segment mais il devrait vite progresser en faisant valoir sa cyclabilité, sa résistance à la chaleur et un coût total de possession compétitif face au plomb malgré un coût d’investissement cinq fois plus élevé.
 

Alimentation sans interruption

  • Ventes 2020 : 0,5 milliard
  • Croissance : 25 % par an
  • Pénétration : Li-ion 8 %

Les systèmes d’alimentation sans interruption (UPS), aussi appelés onduleurs, sont indispensables aux datacenters et autres équipements critiques (hôpitaux) pour assurer le relais, aux générateurs de secours en cas de coupure. Embryonnaire face au plomb, le Li-ion va croître à grande vitesse dans ce segment, surtout dans les applications les plus sensibles.

« La Gigafactory fait trembler nombre d’industries »
 

Laurent Abadie, PDG de Panasonic Europe
 

Quel sera l’impact de la future usine de batteries Tesla ?

C’est une rupture majeure ! L’objectif : diviser par deux le coût des batteries des voitures électriques de Tesla. Un pari phénoménal, qui fait trembler nombre d’industries, car le frein à la conquête de marchés par les batteries Li-ion reste leur prix.

Quel sera le rôle de Panasonic dans cette usine ?

Nous partageons l’investissement avec Tesla. Il s’occupe de l’infrastructure, Panasonic assurera l’équipement de l’usine et la gestion de la production. Les voitures de Tesla seront prioritaires, mais, si elles n’absorbent pas toute la production, nous pourrons utiliser l’usine pour d’autres débouchés.

Quelles sont vos ambitions pour les nouveaux marchés comme le stockage ?

Entre le renouvellement des technologies et des marchés (voitures, stockage…), le Li-ion va croître énormément. Nous avons une offre au Japon dans le stockage et nous la lançons en Australie et en Allemagne. Au-delà des cellules, le logiciel et l’électronique sont cruciaux, et nous nous positionnons comme un intégrateur au contact des clients. 

 

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