Tesla Powerwall : la batterie d’Elon Musk peut-elle tout changer ?

Début mai, Elon Musk (@elonmusk), le très médiatique patron des voitures électriques Tesla Motors et président de SolarCity, le premier installateur et fournisseur de panneaux solaires des Etats-Unis, a annoncé (voir la vidéo de sa présentation) le lancement de Tesla Energy et de son nouveau produit : le Powerwall, des batteries lithium-ion domestiques pour le stockage de l’énergie. Elégantes, compactes, simple d’utilisation et d’installation, relativement accessibles (à partir de 3000$), le succès ne s’est pas fait attendre, puisque Tesla aurait vendu en précommande quelques 38 000 Powerwall en un mois rapporte le journal du Geek.


Vidéo : la présentation du Powerwall par Elon Musk.

Le Powerwall est un dispositif de batteries pour stocker l’énergie de panneaux solaires ou du réseau électrique, afin d’utiliser l’électricité stockée lors des pics de demande, à savoir le matin ou en soirée, permettant donc d’utiliser l’énergie solaire quand on en a le plus besoin, ou de stocker de l’énergie achetée en heure creuse lorsqu’elle est facturée en heure pleine.

7756449-12015336

Le Powerwall est capable de stocker 7 à 10 kWh et on peut associer jusqu’à 9 batteries, multipliant la capacité de stockage d’autant. Grosso modo, une batterie permet de fournir l’électricité dont la maison a besoin pour fonctionner le soir si le soleil est suffisant pour la recharger chaque jour.

Tesla a également dévoilé le PowerPack, une batterie bien plus impressionnante encore (dont ni la commercialisation ni le prix n’ont été annoncés) capable de stocker de 100 à 250 kWh, permettant d’envisager de stocker de l’électricité pour un bâtiment entier ou un village. Pour Musk, ses batteries permettent d’envisager ce que serait une transition vers un monde d’énergie durable. Avec 160 millions de PowerPack, on pourrait réaliser la transition énergétique des Etats-Unis. Avec 2 milliards, celle de la planète tout entière (transport, électricité et chauffage compris). Bien sûr, 2 milliards semblent un chiffre insensé, pourtant, rappelle Musk, c’est à peu près le nombre de voiture et de camions en circulation sur la planète – et seulement en circulation, pas la somme de toutes les voitures produites. Ce qui signifie que nous avons déjà fait des choses aussi insensées.

teslapowerpack
Image : les volumineux PowerPack de Tesla.

La question du stockage de l’énergie que se propose de relever Tesla est un problème épineux, comme le soulignait très bien le prospectiviste Jeremy Rifkin dans son livre, La troisième révolution industrielle. Elle est depuis longtemps le point faible du passage aux énergies renouvelables, dont le cycle de production est en grande partie intermittent. Les batteries domestiques existantes, comme le souligne Musk dans sa présentation, sont chères, bricolées, peu évolutives, ont une durée de vie assez faible et un faible rendement… bref, sont bien peu attrayantes. Tout le contraire de la proposition de Tesla. Pour l’ambitieux Elon Musk, le « but est de transformer complètement l’infrastructure énergétique mondiale pour la rendre totalement durable et sans produire d’émissions de carbone ». Rien de moins.

A court terme, le gain sera-t-il suffisant ?

Pourtant, si le stimulant projet de Tesla propose l’une des premières réponses industrielles de qualité au besoin de stockage de l’énergie, ses effets pourraient bien être beaucoup moins séduisants qu’annoncés. Pour We Demain, le journaliste Jean-Jacques Valette estime que le prix de revient du système amènerait le prix de l’électricité à 0,23 euro au kWh au minimum soit le prix de l’électricité sur le réseau électrique allemand – plus cher que celui du réseau français (0,15 euro au kWh). Une situation qui devrait évoluer à l’avenir bien sûr, à mesure que le prix de l’énergie produite par le réseau électrique va augmenter et que ceux des panneaux solaires et des solutions de stockage vont baisser. A court terme, l’innovation de Tesla ne semble pas être capable de changer le jeu.

Sur l’excellent Low Tech Magazine, Kris de Decker calcule, dans un papier très technique, l’avantage écologique de la solution proposée par Tesla. Au mieux, explique-t-il, cette solution pourrait améliorer d’un facteur 2 le dégagement de carbone. Des panneaux solaires associés à une batterie produiraient environ 131g de CO²/kWh contre 337 g de CO²/kWh pour un réseau électrique classique (enfin, dans des conditions optimales c’est-à-dire dans le cas d’un ensoleillement maximal – ce qui n’est pas le cas de toute la planète -, si la durée de vie des batteries est suffisamment longue et si les batteries et les panneaux solaires ne sont pas produits en Chine où la production électrique a un très mauvais bilan carbone). Là encore, si on suit Kris de Decker, le gain en termes de développement durable de la solution d’Elon Musk peut-être très limitée.

Sur Telos, Vincent Champain de l’Observatoire du Long terme, fait un autre calcul. Pour lui, il faut plusieurs batteries Tesla pour alimenter une maison de 150 m² et être capable de résister à un ou deux jours sans ensoleillement. Ce qui modifie considérablement le coût de revient. « En fait, un écologiste pragmatique fera mieux de se raccorder au réseau et d’utiliser son argent pour réduire les émissions de carbone par des voies plus efficaces ». Pour que les batteries de Tesla deviennent vraiment intéressantes, il faut encore que l’entreprise parvienne à réduire leur coût d’un facteur 3. « Mais, même dans ce cas, il est probable que les capacités centralisées (au niveau du réseau, d’une ville ou un quartier) restent plus adaptées qu’une batterie individuelle, car elles réduiront les coûts de construction et mutualiseront davantage les solutions de stockage. »

A long terme, aurons-nous assez de Lithium ?

Autre problème, celle de la production de Lithium (voir l’article très complet de Wikipédia). Ce métal alcalin n’existe pas à l’état natif. On l’extrait principalement de lacs salés parfois asséchés notamment de certains sites d’Amérique du Sud ainsi que du Nevada où Tesla construit justement son usine géante de production de batterie (la Gigafactory, voir également les références sur Wikipédia), alimentée à l’énergie solaire (même si Christopher DeMorro pour Gas2.org estime que l’alimentation solaire de l’usine ne suffira probablement pas pour assurer la production, l’éolien sera nécessaire pour assurer le complément). Une usine qui devrait doubler la demande mondiale en Lithium d’ici son entrée en production.

Teslagigafactory02
Image : la Gigafactory de Tesla en construction dans le Nevada via GreenCarReports.

On ne sait pas vraiment si les réserves de Lithium seront suffisantes pour produire des milliards de batteries – une étude (.pdf) du cabinet Meridian International Research de 2007 émettait de sérieux doutes. Comme l’explique très bien Tam Hunt dans un article de GreenTechGrid le prix du Lithium n’a cessé de baisser depuis 2007 et devraient continuer à le faire (on estime que le prix baisse de 6 à 9 % à chaque doublement de la production). Fort de savants calculs, il estime qu’avec le développement de la demande, si se développait jusqu’à 100 Gigafactory à la Tesla, le monde devrait avoir besoin de 800 000 tonnes de Lithium par an, contre moins de 40 000 tonnes aujourd’hui. Selon un rapport du bureau d’études géologique américain (.pdf), le monde aurait suffisamment de réserves pour 365 années de production mondiale à moins de 40 000 tonnes par an, mais si on passe à des besoins de 800 000 tonnes, les réserves pourraient s’épuiser en moins de 20 ans. Reste qu’il existe des substituts au Lithium à partir desquels on pourrait imaginer demain construire ces batteries, même si la plupart sont confrontés aux mêmes contraintes d’être des ressources limitées. Reste que si les batteries lithium doivent être produites pour l’énergie domestique et pour les véhicules, les ressources risquent vite d’être épuisées. Et ce, même si on a recours à de nouvelles techniques d’extraction du lithium, notamment celui que l’on trouve en très faible quantité dans l’océan, comme le proposent des chercheurs japonais, rapporte la Technology Review. Pour l’instant, malgré des investissements conséquents, la recherche de nouvelles sources d’approvisionnement en lithium est restée assez résistante à l’innovation et peine à rivaliser avec le processus naturel actuel.

Quel modèle de développement Musk propose-t-il ?

Sur son blog, comme beaucoup d’entre nous, le designer et urbaniste Dan Hill, s’enthousiasme pour la vision que propose Elon Musk. C’est la première fois que quelqu’un apporte un modèle cohérent pour le développement de batterie de stockage domestique. L’enjeu n’est pas encore de se couper du réseau énergétique, juste d’apporter aux gens une nouvelle indépendance leur permettant d’avoir recours à leur batterie lorsque le prix de l’électricité est plus élevé (pic de demandes) ou de leur fournir une solution modulaire. A terme, couplée à des panneaux solaires, Musk désigne pourtant notre avenir : celui de l’indépendance et de l’autonomie énergétique.

Le réseau électrique a été l’une des grandes inventions du XXe siècle, mais son organisation centralisatrice semble la rendre caduque pour le siècle qui vient, ironise Dan Hill. Bien sûr, les obstacles réglementaires que devra relever Musk seront nombreux. Bien sûr, pour l’instant la batterie est encore un peu chère, « mais regardez ce qui s’est passé entre le premier iPod et l’iPhone ! »… Le Powerwall n’en est qu’à la version 1.0.

Cette technologie, comme les précédentes, va transformer nos villes, assure l’urbaniste. Elle devrait apporter une nouvelle conception de la ville débarrassée des câbles, fils, conduits et pylônes… Une ville sans la plupart des infrastructures qu’on lui connaît – celles basées sur la fourniture du réseau électrique -, mais dotée d’une “cinquième” façade (solaire) et de l’énergie stockée là où elle est consommée. Une ville plus légère, plus agile, toujours optimisée, comme le montrent d’autres logiciels encore au niveau 1.0, comme ceux d’Uber ou de Airbnb, nous invitant à optimiser au maximum notre espace urbain, à l’occuper tout entier.

Mais en même temps que les startups commencent à s’attaquer aux infrastructures de bases de la ville, nous devons nous poser des questions sur leur robustesse, sur leur facilité d’utilisation, sur l’universalité d’accès que ces nouveaux modèles proposent. Car ici, les transformations ne sont pas seulement numériques, rappelle Dan Hill : elles ont un impact dans la réalité, dans l’architecture même des villes de demain. Voulons-nous des villes qui fonctionnent comme des applications, à l’image de l’application qui permet d’accéder à sa voiture comme le montre avec humour le designer Golden Krishna, en soulignant que cela peut s’avérer bien plus complexe que d’utiliser une simple clef ? Quels seront les dysfonctionnements du modèle de l’énergie domestique que propose Tesla ? Se retirer du réseau électrique poussera-t-il l’individualisme un cran plus loin ? Les gens refuseront-ils demain de payer pour l’infrastructure des autres ou pour l’infrastructure commune ? Quel sera le modèle de propriété de cette infrastructure : serons-nous propriétaires des batteries ou seulement leurs locataires ? …

6a00d83452a98069e201b8d1145e36970c-500wi
Image : la présentation des batteries Powerwall par Tesla communiquent une certaine vision de l’habitat.

Le marketing du Powerwall s’illustre via le modèle de l’habitat pavillonnaire californien… Mais tout le monde n’a pas un garage assez grand pour y mettre une ou plusieurs batteries et voitures. Pourrons-nous acheter et louer ces batteries dans un modèle communautaire à l’image des infrastructures d’énergie renouvelables allemandes qui appartiennent à des individus ou des communautés plutôt qu’à des sociétés d’énergie traditionnelles ? Pour le dire autrement, cette décentralisation a-t-elle du sens si elle ne provoque aucune mise en commun ? Bref, pouvons-nous ignorer l’idéologie et le mode de vie que promeut Tesla et proposer depuis une technologie similaire d’autres idéologies et d’autres modes de vie ?

Enfin, le modèle promu par Tesla pose aussi des questions sur l’épuisement de métaux critiques utilisés par les batteries lithium. Celles-ci ne sont pas si écologiques que cela : à l’usine géante de Tesla qui sort de terre, répond une extraction, une prédation et une disparition accrue des métaux rares qui ne sont pas sans conséquences pour notre planète. Y’aura-t-il assez de lithium sur notre planète pour nous équiper tous de batteries ? Et plus encore pour les renouveler ?…

Autant de questions laissées de côté par le niveau d’ambition d’Elon Musk, conclu Dan Hill. L’ambition et la vision ont toujours été la force de conception de la technologie, la force motrice de la conception et de la transformation de nos villes. Reste à savoir si au XXIe siècle l’ambition et la volonté suffiront – ou si elles font aussi partie des maux qui nous accablent et que l’imminence du changement climatique révèle.

Hubert Guillaud

À lire aussi sur internetactu.net

11 commentaires

  1. Excellent article, très instructif, qui pose des questions, différents angles, très intéressant ! Musk a ses côtés irritants mais il n’a pas fini de se retrousser les manches, on dirait.

    > Là encore, si on suit Kris de Decker, le gain en terme de développement durable

    « en termes de », toujours au pluriel dans cette expression (contrairement au terme que l’on trouve dans l’Observatoire du long terme, au singulier forcément).

  2. L’épuisement du lithium pourrait être en partie compensé par le recyclage des batteries en fin de vie. Il me semble avoir lu que le recyclage des batteries au plomb est assez efficace.

  3. Bonjour Hubert,

    L’article est très intéressant mais il mériterait d’être complété par les solutions alternatives au Lithium Ion battery. Le MIT a développé des batteries fonctionnant avec des ressources bien moins cher et beaucoup plus facile à extraire… Et même si Prof. Sadoway n’a pas l’aura de Mr. Musk, son Ted Talk n’est pas trop mal non plus.

    http://www.ted.com/talks/donald_sadoway_the_missing_link_to_renewable_energy

    http://www.ambri.com/technology/

  4. Chaque fois que je lis un article sur le stockage d’énergie comme « solution » à nos futurs problèmes d’approvisionnement, je me dois de conseiller la lecture de ce court article : http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/08/nation-sized-battery/
    Réfléchissez aussi à la notion d’EROEI https://fr.wikipedia.org/wiki/Taux_de_retour_%C3%A9nerg%C3%A9tique

    Nous sommes face à un problème crucial et nous citoyens, comme nos décideurs, sommes *désespérément* à la recherche d’une solution technologique quasi-magique qui nous éviterait d’avoir à nous poser des questions qui fâchent ou d’avoir à faire un *réel* effort.

    Et c’est pourquoi, très régulièrement, on retrouve en une de nos journaux des innovations technologiques superbement marketées, avec des design soignés, qui envoient invariablement le même message « ne vous inquiétez pas, ne vous impliquez pas, tout est sous contrôle, il suffira de sortir votre carte bleue (ou de prendre un crédit) pour résoudre le problème ».

    C’est un mensonge.
    C’est un mensonge que n’importe qui avec un niveau « lycée » de physique peut démasquer.
    Mais c’est aussi un mensonge tellement confortable, tellement rassurant…

  5. (suite)
    Les batteries au lithium sont plus chères que celles au plomb, plus compliquées à fabriquer, moins robustes (tolérance à la sur/sous charge), plus dangereuses en cas de mauvaise manipulation, nécessitent des matériaux exotiques en plus (alors que des plaques de plomb + de l’acide = une batterie) et pour couronner le tout le lithium est moins abondant que le plomb.
    Les batteries lithium sont plus légères, c’est un avantage crucial pour faire des voitures. Mais pour une maison, cette légèreté n’apporte strictement rien.

    Donc, pour répondre au titre de l’article : non, la batterie d’Elon Musk ne peut pas tout changer, et ne va actuellement rien changer.
    Si cette nouvelle batterie pouvait changer quoi que ce soit, les batteries au plomb auraient déjà fait le travail, pour moins cher, à plus large échelle.

    Elon Musk fabrique des batteries au lithium pour ses voitures. Un nouveau débouché = plus d’argent dans ses poches. Ça ne va pas chercher plus loin.

    Parfois, je rêve de journalistes « techno » et journalistes scientifiques qui seraient capables de développer des articles argumentés dans les domaines énergétiques par exemple, qui ne seraient pas des « idiots utiles » au service des marchands de solutions magiques. Et puis je me réveille :-/

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *