Pouvons-nous nourrir la bête de l’énergie propre avec des matières premières en utilisant moins d’importations ?


Les États-Unis et le monde civilisé ont une autre arme contre la Russie pour sa guerre non provoquée contre l’Ukraine : le nickel. Il s’agit d’un élément critique qui se trouve à l’intérieur des batteries utilisées dans les véhicules électriques et pour l’équilibrage du réseau. La Russie est le troisième fournisseur mondial de nickel.

Mais cela va à un point plus large : les minéraux utilisés pour les dispositifs de stockage de batterie d’aujourd’hui proviennent d’endroits qui ne sont peut-être pas favorables aux valeurs démocratiques. Le lithium, le cobalt, le graphite et le manganèse font partie des autres matières premières. Peut-on acheter du nickel dans des pays moins hostiles ? Est-il possible de recycler ces matières premières ? Et quelles technologies sont à l’horizon pour remplacer la batterie lithium-ion dominante ?

Selon Stephanie Shaw, responsable technique de l’EPRI, la décision de recycler les matières premières ou de les importer doit tenir compte de toutes les « externalités » liées à l’exploitation minière et au transport maritime, qui ont des implications en matière de gaz à effet de serre. Et les perturbations actuelles de la chaîne d’approvisionnement doivent également figurer dans ce tableau. « Chaque fois que cette analyse coûts-avantages est effectuée, elle doit inclure tous ces coûts tout au long du cycle de vie du matériau.

«Lors du recyclage, il y a l’extraction réelle du matériau et le traitement du matériau», explique Shaw, lors d’un webinaire organisé par la United States Energy Association, dans lequel ce journaliste était panéliste. « Les fournisseurs de recyclage de batteries ont été en mesure d’améliorer considérablement l’efficacité de ces processus et de créer une pureté de produit beaucoup plus élevée. Cela élargit la capacité d’entrer dans une gamme différente de produits. Cela change toute l’économie du recyclage. »

Historiquement, la technologie lithium-ion utilise du cobalt, un élément difficile à extraire et qui peut entraîner un «emballement thermique» ou des incendies. Mais la technologie a une plus grande densité et permet de stocker plus d’énergie. Il n’est pas seulement utilisé pour les véhicules électriques et l’équilibrage du réseau. Il est également utilisé pour les téléphones portables qui peuvent rapidement se décharger.

À cette fin, il existe des technologies de batterie concurrentes à l’horizon. L’une concerne les batteries «à l’état solide» qui évitent le lithium et utilisent des oxydes, des sulfures, des phosphates et des polymères solides. Ils n’utilisent aucun matériau combustible et ont également une longue durée de vie – jusqu’à 400 000 miles pour un véhicule électrique. Mais elles sont plus chères que les batteries lithium-ion. Elon Musk a indiqué que c’est la direction de Tesla

TSLA
ira. Et Toyota affirme pouvoir commercialiser cette batterie d’ici 2025. LG Chem, Panasonic et Samsung développent également cette technologie.

«Le lithium-ion n’est pas le seul jeu en ville», déclare John Howes, directeur du Redland Energy Group. «Le lithium-ion est très énergivore, mais lorsque vous commencez à augmenter la densité énergétique, vous augmentez le risque associé à cela. Il y a beaucoup de travail à faire, et il faudra du temps pour en arriver là » où des batteries plus légères et plus puissantes peuvent fonctionner dans les véhicules électriques.

Où labourer nos ressources ?

« Nous devrions nous concentrer sur la recherche d’alternatives sans lithium pour traiter le stockage des batteries », ajoute Eric Dresselhuys, directeur général d’ESS Inc. « Du point de vue des coûts, les technologies de batteries au lithium fer sont probablement la chose la plus à court terme que nous puissions faire. » En raison de leur coût raisonnable, de leurs caractéristiques de sécurité et de leur faible toxicité, ils trouvent des marchés comme source d’alimentation de secours pour les services publics et les marchés automobiles chinois. Ils n’utilisent pas de nickel qui pourrait provenir de Russie – ou d’Indonésie et des Philippines qui sont beaucoup plus favorables aux États-Unis.

Dresselhuys dit que les États-Unis ne seront jamais en mesure de surpasser la Chine et d’autres pays émergents qui manquent de réglementations environnementales rigoureuses. Par conséquent, ce pays devrait se concentrer sur la construction de technologies de batteries meilleures et moins chères, et non sur l’exploration des matières premières.

Les États-Unis dépendent de la Chine pour une main-d’œuvre bon marché. Les terres rares contiennent 17 minéraux qui doivent être séparés, un effort sale et laborieux. La Chine exploite 63 % de tous ces minerais. Mais il contrôle néanmoins 85% du traitement – l’étape franchie pour séparer les 17 minéraux de la roche de terre rare. Considérez que les États-Unis produisent encore 38 000 tonnes. Mais cela est envoyé en Chine pour traitement. Concernant le nickel, le russe Norlisk Nickel est un acteur majeur.

Mais les techniques minières d’aujourd’hui sont sans danger pour l’environnement, suggère Ned Mamula, auteur et géologue. « Notre pays possède presque toutes ces ressources en abondance. Cependant, nous ne pouvons pas les produire sur des terres fédérales en raison de certaines exigences en matière de permis. Malheureusement, vous ne pouvez pas activer le robinet pour ces matériaux, ce qui peut prendre 10 ans pour être mis en ligne.

« Nos amis au Canada et en Australie ont des périodes de permis beaucoup plus courtes », ajoute-t-il. « Nous pouvons identifier d’autres alliés dont nous pouvons importer. Pour moi, ce n’est pas du tout un plan à long terme parce que certains de ces pays ont le même problème que nous. L’autre chose que nous pouvons faire est d’examiner le recyclage, puis la troisième chose que nous pouvons faire est de voir ce qui peut remplacer certains de ces minéraux et métaux dans le cas du lithium.

Réduire le goulot d’étranglement

À cette fin, le président Biden vient d’invoquer la loi sur la production de défense pour accélérer et étendre l’approvisionnement en matières premières vitales. Par décret, le gouvernement fédéral appellera les entreprises privées à produire davantage de matières premières utilisées dans les batteries. Les panélistes ont tous convenu que cela aurait un impact négligeable à la maison.

La technologie de stockage sur batterie deviendra de plus en plus sophistiquée. Considérez que Ford et General Motors

GM
travaillent avec Pacific Gas & Electric pour développer des appareils « bidirectionnels » qui peuvent recevoir de l’électricité à partir d’un chargeur mais qui peuvent également renvoyer cette énergie au réseau. Ils créent un projet de démonstration pour permettre aux propriétaires d’utiliser leurs véhicules électriques comme source d’alimentation de secours. Le camion F150 de Ford a fait ses preuves pendant les pannes de courant.

« La demande explose en raison de la transformation de l’énergie propre », déclare Scott Aaronson, vice-président de la sécurité de l’Edison Electric Institute. «Nous avons des pénuries de matériaux et des problèmes de fabrication parce que nous sortons d’une pandémie. Les pénuries de puces ont un impact sur les chargeurs, les compteurs intelligents et d’autres composants du système d’alimentation électrique. Les entreprises innovent et planifient en stockant chaque fois que cela est approprié.

Il ajoute que le réseau énergétique a déjà relevé le défi d’étendre sa capacité à gérer l’afflux de voitures électriques. Et il continuera à tenir compte de cet appel alors que de plus en plus de ces véhicules prendront la route.

L’avenir à faible émission de carbone est là. La marche est maintenant vers le zéro net d’ici 2050. Et avec cela vient plus de véhicules électriques et de dispositifs de stockage de batterie qui prennent en charge les opérations du réseau, ce qui engendre des investissements et des innovations de plus en plus importants. Pour l’instant, les batteries lithium-ion à forte intensité minérale font le travail. Mais avec le temps, elles s’amélioreront ou seront éventuellement remplacées par des batteries moins chères et plus durables qui dépendent moins des importations de pays hostiles.

2030 est un point stratégique. Plus tôt nous y arriverons, cependant, plus il sera facile de nourrir la bête d’énergie propre.



Source

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.