Bornes de recharge des voitures électriques : quand innovation rime avec révolution
● Les transports représentent 28 % des émissions de gaz à effet de serre (GES). Les véhicules électriques (VE) offrent la possibilité de créer des déplacements sans émission de CO2.
● Parmi les obstacles à l'adoption des voitures électriques figurent le manque de stations de recharge publiques fiables et un processus de production de batteries générant des déchets et ayant une empreinte carbone importante.
● Deux jeunes entreprises transforment les possibilités offertes par les voitures électriques : ChargerHelp! exploite les données et perfectionne la main-d'œuvre pour garantir la fiabilité des stations de recharge. Nth Cycle crée une utilisation circulaire des ressources minérales pour les batteries et une meilleure façon de les extraire.
« D'ici un an, je l'espère, nous commencerons à fabriquer une automobile électrique. » C'est ce qu'a déclaré Henry Ford au New York Times en 1914. La Ford Motor Company avait lancé le modèle T à essence en 1908. Mais c'est une amitié avec Thomas Edison qui a permis à Ford de réaliser son prochain grand projet : populariser les véhicules électriques, qui existaient depuis le XIXe siècle. Même la femme de Ford, Clara, préférait conduire la Detroit Electric de Ford. Cependant, l'idée n'a pas fait son chemin et Ford s'est heurté au même problème que les constructeurs automobiles actuels : concevoir une batterie capable de « fonctionner sur de longues distances sans être rechargée ». Plus d'un siècle après la tentative de Ford, les véhicules électriques connaissent enfin leur heure de gloire et, grâce aux progrès réalisés dans les domaines de l'énergie et des matériaux, cette fois, c'est pour rester.
Le monde a atteint un point critique en termes d'impact de l'homme sur le climat, et 28 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre proviennent des transports. La voiture moyenne rejette chaque année 4,6 tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Les conséquences environnementales ont fait pencher la balance des combustibles fossiles vers les véhicules électriques. Les constructeurs automobiles les produisent à un rythme effréné, et la Maison Blanche a récemment annoncé une mission visant à garantir que, d'ici à 2030, 50 % des ventes de véhicules soient électriques.
Il reste encore quelques obstacles à franchir avant que les électriques ne deviennent la majorité des véhicules en circulation. Tout d'abord, il y a un manque de stations de recharge fiables et répandues, avec une pour 25 véhicules électriques aux États-Unis et un temps de charge minimum d'environ vingt minutes. Ensuite, il faut abandonner les véhicules à essence au profit de véhicules fonctionnant avec des batteries lithium-ion, qui épuisent les ressources minérales de la Terre grâce à des pratiques d'exploitation minière nuisibles à l'environnement. Face à ces obstacles, les entrepreneurs et les innovateurs tournés vers l'avenir voient des possibilités de transformer l'industrie automobile et d'accélérer l'adoption massive des véhicules électriques une fois pour toutes.
Renforcer la technologie de recharge pour attirer les acheteurs
Selon le Pew Research Center, il est peu probable que la moitié des acheteurs de voitures aux États-Unis achètent un véhicule électrique. L'une des raisons ? Ne pas savoir où se recharger sur la route. Les stations de recharge pour véhicules électriques n'ont pas encore rattrapé les stations-service : le pays compte 141 000 stations de recharge, contre 168 000 stations-service (chacune comptant de six à douze pompes), ce qui renforce la dépendance à l'égard des véhicules à essence. Le gouvernement investit dans 500 000 chargeurs de véhicules électriques et exige que les stations aient un temps de disponibilité de 97 %, c'est-à-dire le pourcentage de temps pendant lequel un utilisateur peut arriver à une station, s'y brancher et recharger son véhicule avec succès. Or, une étude récente de l'université de Berkeley a révélé que 27 % des bornes de recharge dans la seule région de la baie de San Francisco, haut lieu des voitures électriques, ne fonctionnent pas correctement, voire pas du tout.
ChargerHelp! a été créé par Kameale Terry et Evette Ellis pour ouvrir la voie à une infrastructure électrifiée. « Nous avons assisté à la fabrication de bornes de recharge, au déploiement de bornes de recharge et à l'installation de bornes de recharge », explique Kianna Scott, première vice-présidente de ChargerHelp! chargée de l'apprentissage et du développement. « Il y avait un vide immense pour les opérations et la maintenance après leur installation. »
La start-up, qui fait partie du portefeuille Work and Prosperity de la Fondation Autodesk, propose la fiabilité comme service (RaaS) pour les points de recharge. Les opérateurs de stations peuvent passer un contrat avec ChargerHelp! et demander à des techniciens spécialisés de venir rétablir le fonctionnement du logiciel à l'aide de l'application Empwr de ChargerHelp! sur leurs appareils mobiles. Au cours de ses trois premières années d'existence, ChargerHelp! a eu 18 000 points de contact avec les stations, ce qui leur a permis de mieux comprendre les causes de défaillance des machines. « Les données indiquent systématiquement qu'il s'agit d'un problème logiciel dans 96 % des cas », explique M. Scott, qui précise que ces analyses « réduisent le temps passé par le technicien sur le terrain et contribuent ainsi à un temps de fonctionnement de 97 % ».
Toutefois, ce travail de terrain de haute technologie exige un ensemble de compétences nouvelles que beaucoup ne possèdent pas encore. « Il s'agit d'un poste de travail sur le terrain, avec des bottes et des machines à la main », explique Scott. « Mais nous sommes dans une transition symbolique. Vous avez toujours besoin d'un tournevis, d'une clé dynamométrique et peut-être d'un mégamètre. Vous avez besoin de connaître certains logiciels.
Bien que ChargerHelp! soit avant tout une entreprise technologique engagée en faveur d'une industrie automobile plus durable, elle a saisi cette occasion unique de former des personnes à l'économie verte. « Cette transition énergétique est une transition humaine », explique M. Scott. « Comme il n'y avait pas de main-d'œuvre pour les opérations et la maintenance, nous avons dû former des gens. Nous n'avions pas prévu de le faire, mais cela a été une entreprise extraordinaire autour de laquelle nous avons créé une vision et une mission. » Une partie de cette mission consiste à s'assurer que la main-d'œuvre de la prochaine génération soit plus diversifiée et plus inclusive. « C'est un secret pour personne, ChargerHelp ! est dirigé par deux Afro-Américaines. L'une originaire de Compton, l'autre du centre-sud de Los Angeles », explique Mme Scott.
L'entreprise s'associe à des agences de développement de la main-d'œuvre pour recycler des personnes souvent sous-représentées dans le secteur technologique. ChargerHelp! a mis au point un programme novateur que la Society of Automotive Engineers (SAE) a adopté comme norme de formation, conçu pour permettre aux techniciens d'être rapidement sur le terrain. Il permet d'acquérir les compétences nécessaires pour favoriser l'adoption massive des véhicules électriques et aussi pour offrir aux individus des carrières rémunératrices dans ce monde nouveau et durable.
« ChargerHelp! veut continuer à inspirer la confiance dont les gens ont besoin pour l'adoption massive des voitures électriques », explique M. Scott. « Nous avons vraiment à cœur d'aider des personnes dans ce domaine à apprendre, à se développer, à se perfectionner et à se donner les moyens d'avoir un impact tout aussi important dans le cadre de cette correction climatique. »
Promouvoir la durabilité dans l'industrie automobile grâce à la technologie des batteries circulaires
Comme la plupart des avancées positives, l'électrification de l'industrie automobile s'accompagne de compromis. Si les véhicules électriques réduisent les émissions de gaz à effet de serre, leur production nécessite une quantité considérable de ressources essentielles. Leur fabrication nécessite six fois plus de minéraux que celle des voitures conventionnelles, et 300 nouvelles mines seront nécessaires pour répondre à la demande croissante d'ici à 2035.
Les batteries lithium-ion nécessitent du lithium, du nickel, du cobalt, du manganèse et du graphite. Lorsqu'elles atteignent la fin de leur cycle de vie, 95 % d'entre elles sont jetées, emportant avec elles toutes ces précieuses ressources. Plus de 15 millions de tonnes de batteries seront éliminées d'ici à 2030, avec des métaux d'une valeur de plus de 18 milliards de dollars (environ 16 milliards d’euros). Alors que l'électrification de l'automobile s'intensifie, Nth Cycle a vu dans ces points faibles l'occasion de créer une utilisation circulaire des ressources et une meilleure façon de les extraire.
« Nth Cycle se distingue des recycleurs de batteries traditionnels sur le marché pour deux raisons : notre modèle d'entreprise décentralisé consiste à établir des partenariats pour localiser la matière première, et la technologie que nous utilisons, appelée « électro-extraction » qui modernise la façon dont les métaux sont raffinés », explique Colin Mahoney, responsable des relations publiques de Nth Cycle. « Cela permet à Nth Cycle d'être en amont avec les mineurs, en s'installant sur leurs sites pour s'assurer que des produits d'une plus grande pureté sont envoyés sur le marché, réduisant ainsi la dépendance à l'environnement pour produire de plus en plus. »
Il offre également aux recycleurs le moyen le plus efficace de raffiner les métaux en fin de vie, car nous n'expédions pas les matériaux usagés à travers le monde pour qu'ils soient fondus, mais nous créons plutôt une solution de raffinage à l'intérieur du pays et localement. Dans les deux cas, notre actif modulaire, l'Oyster, permet de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre.
L'Oyster cible, récupère et affine des métaux spécifiques à partir de matières premières telles que les téléphones portables, les aimants et les batteries de véhicules électriques. La technologie de base, conçue avec Autodesk Fusion, n'utilise que de l'électricité et de l'eau, et ses émissions de raffinage sont inférieures de 92 % à celles de l'exploitation minière traditionnelle et de 44 % à celles des méthodes de recyclage actuelles. Non seulement Nth Cycle possède son propre centre de production autonome à Fairfield, en Ohio, mais avec un espace physique réduit (environ 186 mètres carrés), le système modulaire peut facilement être installé dans l'usine d'un fabricant de batteries pour extraire et recycler les métaux en interne.
« Notre modèle commercial consistera à établir des partenariats avec des mineurs, des recycleurs de ferraille et des équipementiers pour répondre à leurs besoins en matière d'affinage des métaux, afin de s'assurer qu'ils disposent d'une solution durable », explique M. Gammon. « Notre nouvelle conception se caractérise par des temps de traitement rapides, un faible encombrement et un taux de récupération élevé, tout en mettant l'accent sur un minimum de déchets et des consommables autogénérés. » De plus, elle permet de ne pas mettre en décharge les 18 milliards de dollars (environ 16 milliards d’euros) de minerais et de les maintenir en circulation indéfiniment.
Avec son invention, Nth Cycle est la première entreprise aux États-Unis à produire du précipité d'hydroxyde mixte (MHP), un produit à base de nickel qui est un ingrédient nécessaire pour les batteries domestiques des véhicules électriques. La plupart des MHP proviennent de l'étranger et présentent des niveaux de pureté irréguliers, alors que le MHP de Nth Cycle a une concentration en nickel proche de 90 %.
Le fait de disposer d'une source locale et fiable de MHP permet de renforcer la chaîne d'approvisionnement en prévision de l'essor des véhicules électriques. C'est également dans l'intérêt des constructeurs automobiles. La loi de 2022 sur la réduction de l'inflation exige un investissement accru dans les énergies propres nationales et, d'ici à 2029, les constructeurs automobiles devront se procurer 100 % des composants des batteries des véhicules électriques auprès de sources nationales. La technologie de Nth Cycle permettra d'atteindre cet objectif. « À mesure que les réglementations se concrétisent et que l'industrie automobile éprouve le besoin de sécuriser son approvisionnement en métaux, nous constatons que Nth Cycle a de plus en plus besoin de faire partie de son économie circulaire », explique M. Gammon.
La transition vers l'énergie propre s'installe enfin dans l'industrie automobile, et cela n'a que trop tardé. Le transport est un facteur clé pour atteindre les objectifs mondiaux de durabilité et décarboniser l'environnement. Des entreprises comme Nth Cycle et ChargerHelp! ouvrent la voie à cet avenir électrifié et forment la main-d'œuvre nécessaire pour l'assurer.