Bien que la recharge soit devenue le moyen dominant de ravitailler les batteries des véhicules électriques sur nos routes, les entreprises ont introduit une alternative qu’elles estiment plus rapide que les chargeurs actuels les plus performants : le remplacement des batteries.
Récemment, la start-up Ample, basée à San Francisco, a fait la démonstration de son tout nouveau système de remplacement de batteries, affirmant qu’il pouvait remplacer une batterie complètement déchargée par une batterie pleine en seulement 5 minutes.
Un Essor potentiel pour les Voitures Électriques
Ample n’est qu’une des nombreuses entreprises 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 facilitant le processus de recharge et en augmentant leur autonomie. Cependant, certains experts restent sceptiques quant à la faisabilité de cette méthode, la considérant comme une solution coûteuse qui ne servira, au mieux, qu’à une petite et limitée partie de la population dans l’ère future du transport électrique.
La Révolution des Stations de Remplacement d’Ample
Les stations de remplacement de batteries conçues par Ample ressemblent à un lave-auto au design inspiré de la Silicon Valley, avec une finition blanche étincelante et des coins arrondis. “Notre vision globale est d’offrir une expérience aussi rapide, abordable et pratique qu’une station-service traditionnelle”, déclare Hamid Shreker, chef de produit chez Ample, lorsqu’il me présente une visite vidéo.
Les stations Ample occupent une superficie équivalente à un parking pour environ deux voitures et proposent leurs services en “drive-through”. Lorsque le conducteur est prêt pour le remplacement, il s’approche de la station. À ce moment, la porte s’ouvre, révélant une plate-forme à l’intérieur. Après avoir positionné la voiture correctement sur la plate-forme en suivant les instructions affichées sur les écrans de la station, le conducteur appuie sur un bouton dans une application connectée à la station pour initier le processus de remplacement.
La Magie du Remplacement
Suite à cela, la plate-forme de la station soulève la voiture, y compris les passagers, à une hauteur d’environ un mètre. Les mécanismes internes entrent en action, retirant les batteries usées de la voiture pour les remplacer par des batteries neuves et pleines. Une fois le processus de remplacement terminé, la plate-forme redescend, permettant au conducteur de reprendre la route avec des batteries chargées et prêtes à l’emploi.
Les batteries usées peuvent ensuite être rechargées pendant plusieurs heures et installées dans une autre voiture. Bien que les batteries puissent être rechargées plus rapidement, une charg
e plus lente contribue à ralentir leur vieillissement, selon John D’Souza, président et co-fondateur d’Ample. Le nombre de remplacements possibles sera limité par la capacité de la connexion au réseau électrique de la station. Si la capacité de la connexion de la station au réseau électrique atteint 100 kW, la station pourra recharger 48 batteries d’une capacité de 50 kWh et les remplacer en une journée.
Un Avenir Prometteur
Ample dispose de 12 stations de remplacement de première génération dans la région de San Francisco. Ensemble, ces stations effectuent quelques centaines d’échanges par jour, chaque opération prenant environ 10 minutes, selon De Souza. La start-up a collaboré avec Uber pour démontrer l’utilité de la méthode de remplacement des batteries dans des cas d’utilisation intensive tels que les flottes de partage de voitures. Cependant, la vision ultime de l’entreprise est de concevoir un système compatible avec toutes les voitures électriques, permettant aux utilisateurs qui parcourent quotidiennement la distance entre leur domicile et leur lieu de travail, ou qui effectuent de longs trajets, de facilement effectuer le processus de remplacement sur les routes qu’ils empruntent.
Le Coût du Remplacement des Batteries
La construction des stations de remplacement coûtera plus cher que la construction des superchargeurs, mais Ample a refusé de divulguer des informations exactes sur le coût de chaque station, se contentant de dire qu’il serait 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 remédier à cela, Ample a proposé une solution sous forme de système modulaire. Plutôt que de retirer toute la batterie d’un coup pour 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 de plus petite taille, selon De Souza.
Le design modulaire joue également un rôle critique, car il peut faciliter la conformité des constructeurs automobiles à ce projet. La vision d’Ample est de convaincre les constructeurs automobiles de concevoir leurs voitures avec un espace vide pour la batterie. Ample peut ensuite construire une structure d’encapsulation pour ce type de voiture spécifique et y placer autant de modules que possible.
Vers un Avenir Electrique?
Le nombre d’unités peut être ajusté en fonction de la taille du véhicule (une petite voiture peut en accueillir moins que des 4×4 imposants) et des besoins du conducteur. Certaines personnes peuvent souhaiter installer moins d’unités pour la conduite quotidienne et en ajouter davantage pour les longs trajets, explique De Souza.
À ce jour, les stations de remplacement d’Ample sont compatibles avec deux modèles équipés des 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.
Interrogations sur l’Approche du Remplacement de Batteries
Certains experts remettent en question la faisabilité de cette nouvelle vision du remplacement de batteries et estiment qu’elle reste impraticable malgré toutes les nouvelles modifications. “Je pense qu’il est peu probable que le remplacement de batteries devienne jamais la méthode principale de gestion des batteries pour les véhicules électriques en général”, déclare Jeremy Michalik, professeur d’ingénierie et de politique publique à l’Université Carnegie Mellon.
Chaque type et modèle de voiture électrique sur les routes est équipé d’une batterie différente en termes de design, de forme et de composition chimique. Le remplacement exige une standardisation, et même si la conception modulaire peut offrir un certain degré de flexibilité, elle finira par constituer une contrainte difficile pour les constructeurs automobiles. “Placer des unités de même taille dans différentes voitures imposerait de graves restrictions”, ajoute Michalik.
L’Approche des Constructeurs Automobiles
Alors que des entreprises extérieures comme Ample cherchent à créer un environnement standardisé de remplacement de batteries, certains constructeurs automobiles mettent en place leur propre infrastructure, ce qui leur confère davantage 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 s’est fixé pour objectif d’installer 2 300 stations d’ici la fin de 2022.
Quel Avenir pour le Remplacement de Batteries?
La commodité est l’atout majeur pour les clients, selon le vice-président principal de la gestion de l’énergie chez Nio, Xin. Il affirme que le temps nécessaire au remplacement des batteries et au ravitaillement est comparable.
Lors du remplacement des batteries, les stations Nio les déplacent toutes en une seule fois. L’entreprise propose 3 options différentes de batteries avec des capacités différentes, chacune d’elles étant compatible avec les voitures qui les utilisent.
Le remplacement des batteries n’est pas la seule option dont disposent les clients, explique Shin. Ils peuvent être rechargés dans les stations de charge rapide que Nio construit également. Cependant, l’option de remplacement est disponible, et il y a des clients qui y ont recours. Il y a actuellement 300 000 voitures Nio sur les routes, et le pourcentage d’utilisateurs de 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 d’entre elles peuvent effectuer 400 opérations de remplacement par jour.
Nio n’est pas la seule entreprise de remplacement de batteries en Chine, où 6 entreprises chinoises prévoient en tout, y compris Nio, d’installer 26 000 stations de remplacement de batteries dans le pays d’ici 2025, selon les prévisions de la société de recherche en énergie BNEF.
Des Coûts Prohibitifs
Ces efforts pourraient rencontrer du succès sur les marchés haut de gamme . Cependant, des entreprises comme Nio ne pourront probablement pas desservir la grande majorité des conducteurs, estime Gil Tal, directeur du Center for Electric Vehicle Research and Plug-in Hybrid Vehicles de l’Université de Californie, Davis. “Je pense que c’est une solution très coûteuse”, ajoute-t-il.
Les coûts ne sont pas supportés uniquement par les entreprises de remplacement de batteries qui construisent les coûteuses stations de remplacement (qui, selon certaines estimations préliminaires, peuvent coûter près du double d’une station de charge équivalente), mais ils incluent également les coûts de maintenance de l’équipement complexe et des machines utilisées dans le processus et et la crise des bornes de recharge pour véhicules électriques. “Il est très difficile de gérer un grand nombre de stations de remplacement, car elles doivent toutes avoir un degré élevé de fiabilité”, explique Shin.
La Charge des Véhicules Électriques demeure la Préférence
Les entreprises pourraient être en mesure de gérer des stations de remplacement de batteries où les gens paient un supplément pour la rapidité, notamment dans le cas de voitures de luxe, de flottes de camions de livraison ou de taxis. Cette méthode est susceptible d’être utile dans certains cas limités où s’arrêter à une station de charge rapide deviendrait trop contraignant. Cependant, jusqu’à nouvel ordre, la charge des véhicules reste l’option privilégiée lorsque nous disons au revoir aux stations-service.
