Les entreprises spécialisées dans le remplacement de batteries affirment que leur technologie peut rivaliser en rapidité avec une station-service conventionnelle, mais les experts estiment que l’expédition pourrait rester l’option privilégiée pour beaucoup.
Bien que la recharge domine actuellement la scène de la recharge des batteries de véhicules électriques sur les routes, des sociétés ont introduit une autre option qu’elles estiment plus rapide que les chargeurs actuels les plus rapides : le remplacement des batteries.
Révolution électrique : Les Stations de Remplacement de Batteries et le Futur des Véhicules Électriques
Ampel fait partie des entreprises actuelles et passées qui se sont lancées dans des projets similaires. Le remplacement des batteries vise à égaler la facilité et la rapidité du ravitaillement dans les stations-service traditionnelles. Les partisans de cette méthode estiment qu’elle pourrait contribuer à accroître la popularité des voitures électriques en simplifiant le processus de recharge pour augmenter leur autonomie. Cependant, des experts sceptiques doutent de la faisabilité de cette approche, considérant le remplacement des batteries comme une solution coûteuse destinée, au mieux, à un segment restreint dans la future ère des transports électriques.
Les nouvelles stations de remplacement de batteries conçues par Ampel ressemblent à des stations de lavage de voitures au thème de la Silicon Valley, avec une finition blanche éclatante et des coins arrondis. “Notre vision globale est de fournir une expérience aussi rapide, abordable et pratique qu’une station-service traditionnelle”, déclare Hamid Shreker, chef de produit chez Ampel, lorsqu’il me présente une visite vidéo.
Est-il possible de remplacer les batteries des voitures électriques ?
La station Ampel occupe une superficie équivalente à un parking d’environ deux voitures et propose ses services en drive-through. Lorsque la voiture est prête pour l’échange, le conducteur s’approche de la station, à ce moment la porte s’ouvre, révélant une plateforme à l’intérieur. Après avoir guidé la voiture dans la bonne position sur la plateforme en suivant les instructions affichées sur les écrans à l’intérieur de la station, le conducteur appuie sur un bouton dans une application connectée à la station pour initier le processus de remplacement.
Ensuite, la plateforme de la station soulève la voiture, passagers inclus, à une hauteur d’environ un mètre et quelques mètres, et les mécanismes internes entrent en action. Ils retirent les batteries usagées de la voiture et les remplacent par des batteries neuves et pleines. Lorsque le processus de remplacement est terminé, la plateforme descend pour renvoyer la voiture sur la route, et le conducteur peut reprendre sa route avec les batteries chargées et prêtes à l’emploi.
Les batteries épuisées peuvent ensuite être rechargées pendant plusieurs heures et installées dans une autre voiture. Bien que les batteries puissent être chargées plus rapidement, une charge plus lente contribue à ralentir leur vieillissement, explique John D’Souza, président et cofondateur d’Ampel. Le nombre de remplacements potentiels dépend de la capacité de connexion de la station au réseau électrique. Si la capacité de connexion de la station atteint 100 kW, elle pourra charger 48 batteries d’une capacité de 50 kWh et les remplacer en une journée.
Ampel compte actuellement 12 stations de remplacement de première génération dans la région de San Francisco, effectuant collectivement quelques centaines d’échanges par jour, chaque opération prenant environ 10 minutes, selon De Souza. La start-up s’est associée à Uber pour démontrer l’utilité de la méthode de remplacement des batteries dans des cas d’utilisation intensive du véhicule, tels que les flottes de covoiturage. Cependant, l’objectif ultime d’Ampel est de concevoir un système compatible avec toutes les voitures électriques, permettant aux personnes qui font la navette quotidienne entre le travail et la maison, ou qui parcourent de longues distances, de faciliter le processus de remplacement et de se positionner sur les routes qu’elles empruntent.
Combien coûte le remplacement des batteries d’une voiture électrique ?
La construction des stations de remplacement sera plus coûteuse que celle des superchargeurs, et Ampel a refusé de divulguer des informations exactes sur le montant qu’elle prévoit de dépenser pour chaque station, se contentant de dire que cela sera inférieur au coût d’autres stations de remplacement de batteries, qui peuvent coûter jusqu’à un demi-million de dollars pour la construction et l’installation.
Pour ce faire, Ampel propose une solution de système modulaire. Plutôt que de retirer toute la batterie en une seule fois et d’en installer une nouvelle, la start-up prévoit de placer plusieurs groupes de petites batteries dans le boîtier de la batterie. Cette solution contribue à réduire le coût de la machinerie nécessaire pour déplacer les batteries, car ces pièces sont plus petites, selon De Souza.
De Souza indique que la conception modulaire joue également un rôle critique. Elle peut faciliter la conformité des constructeurs automobiles à ce projet. La vision d’Ampel est d’amener les constructeurs automobiles à construire leurs voitures avec un espace vide pour la batterie. Ampel peut ensuite construire une structure d’encapsulation pour ce type exact de voiture, et y mettre autant de modules que possible.
Le nombre d’unités peut être ajusté en fonction de la taille du véhicule (une petite voiture peut accueillir moins de voitures tout-terrain imposantes) et des besoins du conducteur. Quelqu’un peut vouloir installer moins d’unités pour une conduite quotidienne, et charger plus d’unités pour de longs trajets, explique De Souza.
À ce jour, les stations de remplacement d’Ampel sont compatibles avec deux modèles qui transportent les propres batteries de l’entreprise : la Nissan Leaf et la Kia Niro. Selon De Souza, le système est compatible avec 13 modèles de voitures, bien qu’aucun autre partenaire automobile n’ait été annoncé.
Remise en question de l’approche du remplacement des batteries Certains experts remettent en question la faisabilité de cette nouvelle vision du remplacement des batteries et estiment qu’elle reste impraticable, malgré toutes les nouvelles modifications. “Je pense qu’il est peu probable que le remplacement des batteries devienne jamais la principale méthode de gestion des batteries pour les caravanes en général”, déclare Jeremy Michalik, professeur d’ingénierie et de politique publique à l’Université Carnegie Mellon.
Chaque type et modèle de voiture électrique circulant sur les routes est équipé d’une batterie différente en termes de conception, de forme et de composition chimique. Le remplacement nécessite une normalisation, et même si la conception modulaire peut offrir un certain degré de flexibilité, elle finira par se révéler être une contrainte difficile pour les constructeurs automobiles. “Placer des unités de la même taille dans différentes voitures imposerait des restrictions sévères”, ajoute Michalik.
Au volant Alors que des entreprises extérieures telles qu’Ampel cherchent à créer un environnement normalisé de remplacement de batteries, certains constructeurs automobiles construisent leur propre infrastructure qui leur donne plus de contrôle sur les détails.
En Chine, Nio s’est imposé comme un concurrent majeur dans le remplacement de batteries. Le constructeur a déployé environ 1 400 stations de remplacement de batteries commerciales, la plupart en Chine, bien que l’entreprise ait également commencé à étendre ses opérations dans des pays européens tels que la Norvège et les Pays-Bas. L’entreprise vise à installer 2 300 stations d’ici la fin de 2022.
La commodité est la caractéristique principale pour les clients, selon le vice-président principal de la gestion de l’énergie chez Niu, Xin. Il affirme que le temps nécessaire pour le remplacement de la batterie et le ravitaillement est comparable.
Lors du remplacement des batteries, les stations Neo les déplacent toutes en une fois. L’entreprise propose 3 options différentes de batteries avec des capacités différentes ; chacune d’elles étant compatible avec les voitures qui les fabriquent toutes.
Le remplacement des batteries n’est pas la seule option dont disposent les clients, déclare Shin. Ils peuvent être rechargés dans les stations de recharge rapide que Neo construit également. Cependant, l’option d’échange est disponible, et il y a des clients qui y recourent. Il y a actuellement 300 000 voitures Neo sur la route, et le pourcentage d’utilisateurs des stations de remplacement est d’environ 60%, selon les données de l’entreprise. Les stations de l’entreprise ont effectué un total de 20 millions d’opérations de remplacement, et les dernières stations peuvent effectuer 400 opérations de remplacement par jour.
Niu n’est pas la seule entreprise de remplacement de batteries en Chine ; 6 entreprises chinoises prévoient en tout ; y compris NEO, d’installer 26 000 stations de remplacement de batteries dans le pays d’ici 2025, selon les prévisions de la firme de recherche en énergie BNEF.
Ralentir Ces efforts pourraient rencontrer un succès sur les marchés haut de gamme. Mais des entreprises comme Neo ne pourront probablement pas servir la grande majorité des conducteurs, estime Gil Tal, directeur du Center for Electric Vehicle Research and Plug-in Hybrid Vehicles à l’Université de Californie, Davis. “Je pense que c’est une solution très coûteuse”, ajoute-t-il.
Les coûts ne sont pas seulement supportés par les entreprises de remplacement de voitures construisant des stations de remplacement coûteuses (qui, selon certaines estimations préliminaires, peuvent coûter près du double d’une station de recharge équivalente) ; mais ils incluent également le coût de maintenance de l’équipement complexe et des machines utilisées dans le processus. “Il est très difficile de gérer un grand nombre de stations de remplacement, car elles doivent toutes avoir un haut degré de fiabilité”, déclare Shin.
Neo et certaines autres entreprises de remplacement de batteries prévoient de percevoir des frais mensuels auprès des clients pour leurs concessions de batteries et leurs services de remplacement. En Norvège, la batterie Neo de plus faible capacité coûte environ 135 $ par mois, et la propriété directe de la batterie coûte environ 8 500 $.
Combien de batteries de véhicules électriques ont-elles été remplacées ?
Les économies marginales de temps et les coûts supplémentaires ne valent pas la peine. La majorité des propriétaires de voitures électriques ne dépassent jamais la distance maximale du véhicule, selon Tal. Il ajoute que, pour ceux qui la dépassent, et ils sont peu nombreux, s’arrêter à un chargeur rapide pendant 15 ou 20 minutes ne sera pas beaucoup pire que de s’arrêter pour remplacer la batterie.
Les performances des grands chargeurs continuent de s’améliorer, et actuellement, le réseau de charge ultra-rapide de Tesla offre une capacité de charge allant jusqu’à 250 kW ; de quoi ajouter environ 322 kilomètres à l’autonomie du véhicule. Certains des chargeurs haute vitesse actuellement en service peuvent charger les batteries d’une capacité de 350 kilowatts.
Les entreprises pourraient être en mesure de gérer des stations de remplacement de batteries où les gens paient plus cher pour la rapidité ; comme dans le cas des voitures de luxe, des flottes de camions de livraison ou de taxis. Cette méthode est susceptible d’être utile dans certains cas limités où s’arrêter à un chargeur rapide devient trop contraignant. Cependant, jusqu’à nouvel ordre, la recharge de voitures restera notre option préférée lorsque nous abandonnerons les stations-service.