En matière de transition écologique, le stockage de l'énergie est considéré comme l'un des enjeux essentiels de la montée en puissance des énergies renouvelables. Dans le même temps, l'essor de la mobilité électrique pose de nouveaux défis, notamment ceux de la collecte et du recyclage des batteries en fin de vie.

Alors que la fin des moteurs thermiques est annoncée pour 2035 en Europe, la chaîne de production des véhicules électriques s'intéresse de près à l'usage qui sera fait de ces batteries au lithium, dont l'extraction n'est pas sans conséquence sur l'environnement et dont la durée de vie est estimée à 10-12 ans. C'est justement l'équation que le projet de recherche Automotive Batteries Reuse (ABR), développé par trois entreprises et un pôle universitaire à la Janais près de Rennes, lieu emblématique de l'industrie automobile en Bretagne, entend résoudre.

Lancée en janvier 2022, cette initiative labellisée par le pôle de compétitivité ID4Mobility cherche à donner une seconde vie aux batteries usagées de voitures électriques construites par Stellantis (Peugeot, Citroën, DS, Opel...) pour stocker l'électricité. Elle vient de se concrétiser par l'annonce de l'installation de deux démonstrateurs.

Faire émerger une filière innovante

« Après leur première utilisation, les batteries électriques conservent entre 75% et 80% de leur capacité de stockage, elles ne sont pas mortes mais pour un usage automobile elles perdent en capacité d'autonomie », explique Franck Al Shakarchi, directeur Stratégie et Innovation d'Entech.

Chef de file d'ABR, la PME quimpéroise Entech Smart Energies, spécialisée dans la recherche de solutions de conversion et de stockage de l'énergie (solaire, hydrogène, ENR), accueillera au premier trimestre 2024 sur son site quimpérois l'un des deux démonstrateurs, l'autre étant installé sur la plateforme du fablab industriel Excelcar à La Janais.

« L'enjeu de ce projet de deux ans est de lever les freins techniques et économiques pour mettre en place une filière d'industrialisation de démantèlement et de recyclage de batteries usagées afin de leur donner une seconde vie en les transformant en solution de stockage d'énergie » ajoute Franck Al Shakarchi.

D'un coût total d'un million d'euros, ABR est soutenu par la Région Bretagne à hauteur de plus de 400.000 euros sur deux ans, et par les collectivités Quimper Bretagne Occidentale (50.000 euros) et de Rennes Métropole (39.000 euros). Sur le plan industriel, le projet mobilise le constructeur Stellantis, l'entreprise adaptée Talendi (ex-Bretagne Ateliers) et l'Université de Bretagne Sud (UBS) à Lorient.

Développer une batterie de compétences

Chacun des partenaires apporte son expertise. Entech travaille notamment à la création d'un jumeau numérique destiné au suivi d'indicateurs de performance des batteries. Outre la fourniture des packs de batteries usagées, le constructeur Stellantis assure la formation en matière de sécurité.

Intégrateur-ensemblier de 600 collaborateurs, Talendi est un fournisseur de services industriels et numériques. L'entreprise travaille plus spécifiquement sur le volet démantèlement. Deux personnes s'occupent du désassemblage des packs de batteries en modules.

L'UBS, via l'Institut de recherche Dupuy de Lôme, met pour sa part au point les systèmes de diagnostic des batteries et les algorithmes de leurs « jumeaux numériques », nécessaires à un autre type de stockage.

« Parvenir à réutiliser des batteries usagées pour créer des solutions de stockage d'énergie pour diverses applications, c'est potentiellement améliorer le bilan carbone des batteries, d'une part en repoussant la date de leur mise au rebut, d'autre part en répondant au problème d'intermittence de production des énergies renouvelables » fait remarquer Sophie Molina, ingénieure thermique et stockage chez Entech.

Cotée en Bourse, l'entreprise de 150 salariés affiche un chiffre d'affaires 2022-2023 de 34,5 millions d'euros en croissance de 65%, avec en ligne de mire 120 millions d'euros de revenus à l'horizon 2026. Boostée par ses activités de construction de centrales photovoltaïques et le développement de systèmes de stockage, elle investit un million d'euros par an dans son pôle R&D, dont 350.000 euros dans ABR sur deux ans.

Recharge de petite mobilité et stockage des ENR

Parmi les applications visées par ABR figurent la recharge en énergie pour la petite mobilité (les vélos électriques par exemple) et le secteur résidentiel. Talendi travaille particulièrement sur un prototype d'armoire de stockage d'énergie dédiée à ces usages modestes tandis qu'Entech s'intéresse au stockage dit « stationnaire » des énergies renouvelables.

Via son démonstrateur, la PME entend réutiliser 14 packs de batteries d'une puissance de 700 kWh pour concevoir une armoire de stockage permettant de pallier la variabilité de la production des ENR pour du transfert de charge et des services réseau.

« Cela pourrait permettre d'organiser des opérations de lissage des énergies renouvelables ou de renforcer la capacité d'autoconsommation collective par les panneaux solaires » détaille Sophie Molina.

Remplacement de groupes électrogènes

A l'horizon 2030, les porteurs du projet ABR souhaiteraient être prêts à proposer aux utilisateurs potentiels, tels les énergéticiens ou les industriels gros consommateurs d'énergie, une filière régionale organisée, au moment où le marché de la mobilité électrique est appelé à exploser.

Selon des chiffres évalués par Entech, les batteries en seconde vie disponibles en 2030 pourraient atteindre une capacité de 140 GWh tandis que le marché du stockage stationnaire pour répondre aux besoins des réseaux devrait atteindre, en 2030, 160 GWh/an dont 35 GWh/an en Europe.

« Les solutions de stockage seconde vie pourraient donc couvrir une large part des besoins du marché stationnaire » anticipe Christopher Franquet, le PDG et fondateur d'Entech, qui croit possible l'essor de cette filière. Avec Stellantis, Entech travaille en parallèle sur une autre utilisation : le remplacement du groupe électrogène fonctionnant au diesel.