Durabilité
Des Déchets à l’Énergie – Comment la Biomasse de Pin Peut Transformer le Stockage d’Énergie
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Pine Tree Battery
Alors que les énergies renouvelables constituent une part croissante du réseau électrique, et que de nombreux systèmes se électrifient, comme le chauffage et les transports, davantage de batteries sont nécessaires pour compenser la production intermittente d’électricité solaire et éolienne.
Cela remet en question la véritable durabilité d’un réseau électrique entièrement vert, les batteries consommant généralement de nombreuses ressources naturelles.
Il est donc important de développer des conceptions de batteries plus écologiques, en utilisant idéalement des ressources abondantes ou inutilisées. L’utilisation de ressources moins rares devrait également contribuer à réduire les coûts.
Cela peut, par exemple, inclure le remplacement du lithium par du sodium beaucoup plus abondant, que ce soit dans des batteries sodium-ion ou des batteries sodium à l’état solide.
Une autre option est désormais en cours de développement : le recyclage des déchets de l’industrie du bois. Des chercheurs de l’Universidad Del País Vasco en Espagne utilisent la biomasse de pin pour créer un nouveau type de batterie. Ils ont publié leurs résultats dans le Journal Of Power Source1, sous le titre « Capaciteur lithium-ion dérivé de déchets forestiers : stockage d’énergie haute puissance et durable ».
Capacitor Vs Batteries
Lorsqu’il s’agit de stocker de l’énergie électrique, il existe deux technologies principales : les supercondensateurs et les batteries.
Les batteries sont plus couramment connues et stockent l’énergie sous forme d’une charge électrochimique dans des ions, généralement des métaux.
Les supercondensateurs fonctionnent différemment, stockant les électrons à la surface du matériau du condensateur. Cela leur permet de mobiliser la charge électrique très rapidement, les rendant capables de délivrer de grandes quantités d’énergie quasi instantanément.
Source: Quarktwin
Comme il n’y a pas de réaction chimique ni de déplacement d’ions, les supercondensateurs ont tendance à être beaucoup plus durables que les batteries.
Cependant, les supercondensateurs ont généralement une capacité de charge totale inférieure à celle des batteries, ce qui limite leur utilisation pour le stockage d’énergie. Ils présentent également le problème de l’auto‑décharge relativement rapide lorsqu’ils ne sont pas utilisés, un enjeu pour toute application de stockage comme les véhicules électriques et le stockage d’énergie du réseau.
« Les supercondensateurs ne sont pas adaptés pour fournir de l’énergie à un système sur une longue période ; contrairement aux batteries, ils sont utilisés si l’on veut une grande quantité d’énergie pendant une courte période. »
Hybrid Capacitor-Batteries
Les chercheurs ont développé un système hybride intégrant à la fois des parties de condensateurs et des parties de batteries lithium-ion, appelé condensateur lithium-ion (LIC).
Il contient l’électrode d’un condensateur, faite de carbone, et l’électrode d’une batterie lithium-ion, faite de lithium.
Source: Battery Power Tips
Il s’agit d’un concept de plus en plus populaire, et certains LIC ont déjà été commercialisés et se sont avérés être une option abordable pour des applications stationnaires comme les éoliennes et les applications d’électromobilité telles que les tramways et les bus électriques.
« Cela offre les avantages des deux systèmes : l’énergie haute puissance peut être stockée (comme dans les batteries), il peut fonctionner à des niveaux de haute puissance et est capable de résister à de nombreux cycles charge‑décharge (comme les supercondensateurs). »
Jusqu’à présent, la fabrication des LIC nécessitait le « dopage » : l’ajout d’autres atomes à la partie électrode du condensateur. Cela améliore les performances mais rend l’option moins attrayante pour une application industrielle, car cela rend le processus de fabrication plus complexe et coûteux.
Finding The Right Carbon Electrode
Un matériau souvent utilisé dans les LIC est le carbone sous diverses formes.
Le graphite, en raison de son excellente conductivité, est une option populaire mais souffre d’une faible disponibilité.
Les alternatives haute technologie peuvent être le graphène, le graphdiyne ou le nanotube de carbone, avec des caractéristiques électriques potentiellement encore meilleures, mais elles sont encore plus difficiles à produire.
Source: Semantic Scholar
Des options plus simples sont le carbone mou et le carbone dur, généralement dérivés de matériaux riches en carbone par pyrolyse thermique. Malheureusement, la structure très irrégulière des deux maintient leur conductivité inférieure à celle du graphite.
C’est là que les chercheurs ont eu l’idée qui améliore à la fois la qualité du carbone utilisé dans leur LIC et recycle les flux de déchets de l’industrie du bois.
Et si ils utilisaient une source de carbone déjà hautement organisée au niveau moléculaire pour produire leur électrode à base de carbone ?
Activated Carbon From Pine Wood
La région basque en Espagne, où se trouvent les chercheurs, est relativement riche en forêts et possède une industrie de transformation du bois active. Cela signifie qu’une grande quantité de biomasse de bois de pin est disponible sous forme de sciure dans les scieries environnantes.
Jusqu’à présent, cette sciure était principalement jetée comme déchet, ayant peu d’applications en raison de la taille trop petite des particules.
Le carbone activé est produit à partir de l’activation chimique d’un matériau riche en carbone à haute température, en utilisant des agents d’activation tels que KOH, H3PO4 ou H2O. Lorsqu’il est carbonisé, le produit tend à conserver la morphologie et la microstructure du matériau d’origine.
Les chercheurs ont produit un matériau d’électrode à base de carbone à partir de la sciure, en utilisant un four et des produits chimiques simples (et bon marché) comme l’hydroxyde de potassium et le chlorure d’hydrogène.
Les chercheurs ont constaté que le processus pouvait créer un matériau carboné avec de meilleures caractéristiques pour les batteries que la production classique de carbone dur.
Source: Journal Of Power Sources
« Le carbone est un terme très général, mais il existe de nombreux types différents. Toutes les biomasses ne fournissent pas le carbone adéquat pour cette application, mais nous avons montré que des résultats très satisfaisants peuvent être obtenus à partir de la biomasse du pin insignis. »
Ruiz de Larramendi
Building Better Batteries
Avec ce matériau carboné, les chercheurs ont construit leur LIC et l’ont testé.
Ils ont constaté que le système expérimental avait une densité énergétique allant jusqu’à 105 Wh/kg, conservant 60 % de capacité après 10 000 cycles.
Il s’agit d’une performance globale remarquable pour un système de batterie, car, par exemple, un système LIC connecté au réseau et effectuant 10 000 cycles, à raison d’un par jour, fonctionnerait encore à 60 % d’efficacité après 27 ans.
Le processus a également amélioré radicalement les électrodes à base de carbone précédentes, car il ne nécessitait pas de matériaux difficiles à produire (graphène, nanotubes, etc.), ni de dopage coûteux du carbone.
Dans l’ensemble, le processus de fabrication complet était relativement peu technologique et économique, ce qui le rend prometteur pour des applications commerciales.
« Le processus de production des électrodes était économe en énergie. Les températures de synthèse n’ont pas dépassé 700 °C, » et des additifs économiques ont été utilisés.
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Future Applications
Du prototype de laboratoire à un produit commercial, de nombreuses étapes restent à franchir. Tout d’abord, l’optimisation de la composante lithium-ion des LIC devrait permettre d’atteindre une densité énergétique plus élevée et peut-être même une meilleure durabilité.
Par exemple, les structures de batterie en nid d’abeille ont démontré qu’elles amélioraient radicalement la durabilité des batteries lithium-ion, et il en va probablement de même pour les LIC.
Une caractérisation plus approfondie du matériau ligneux approprié ou non devrait également être effectuée, afin de savoir si d’autres espèces d’arbres et d’autres régions pourraient également le fournir.
« Il constitue une alternative rentable et durable pour améliorer les condensateurs lithium-ion conventionnels. Les matériaux issus de la biomasse offrent de grandes opportunités pour développer des systèmes de stockage d’énergie haute puissance écologiques et économiques. Il est important de poursuivre cette ligne de recherche. »
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Il est donc très probable qu’il faille environ 5 à 9 ans avant que le premier LIC commercial utilisant cette découverte ne soit disponible à la vente. Mais il pourrait alors améliorer radicalement la durabilité de la production de batteries pour les appareils électroniques et le stockage d’énergie renouvelable.
Cependant, pour les véhicules électriques, la densité énergétique légèrement inférieure à celle des batteries pures risque d’être un problème, ainsi d’autres solutions comme les batteries à l’état solide sont susceptibles de l’emporter sur les LIC.
(voir aussi « 5 meilleures actions de batteries à l’état solide à surveiller ou à acheter »)
Investing In Advanced Battery Technologies
Les batteries sont au cœur de la tendance à l’électrification, elle-même une initiative de plusieurs billions de dollars visant à éliminer les combustibles fossiles de nos sources d’énergie.
Vous pouvez investir dans des entreprises liées aux batteries via de nombreux courtiers, et vous pouvez trouver ici, sur securities.io, nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États‑Unis, Canada, Australie, Royaume‑Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.
Si vous n’êtes pas intéressé par la sélection d’entreprises spécifiques aux batteries, vous pouvez également vous tourner vers des ETF sur les batteries tels que Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), le Lithium & Battery Tech ETF (LIT) de Global X, ou le WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF (WT ), qui offriront une exposition plus diversifiée pour profiter de la croissance de l’industrie des batteries.
Energy Storage Company
Tesla
TSLA Graphique du prix
Le pionnier incontesté du marché des véhicules électriques est Tesla (TSLA ), qui a été à l’avant‑garde de la révolution des VE.
Peut‑être que la plus grande contribution de Tesla n’est pas technologique mais l’image des VE. La Roadster 1.0, avec des performances comparables à une Porsche (et un prix assez similaire), a complètement changé les attentes concernant les VE.
Oui, les VE pourraient réduire les émissions de carbone et être « verts ». Mais soudainement, ils ont également acquis un facteur « cool ». Cela a transformé les VE d’un « sacrifice nécessaire pour sauver la planète » en « l’avenir du transport ».
Tesla cherche également à devenir la première entreprise à atteindre la conduite entièrement autonome/robotaxi, en s’appuyant sur chaque Tesla sur la route pour fournir un flux de données inégalé, surpassant tous ses concurrents combinés.
Source: Tesla
En combinaison avec les systèmes robotiques, ainsi que le superordinateur Cortex (l’un des plus grands clusters d’entraînement IA au monde), les voitures autonomes ont consolidé l’image de Tesla comme une entreprise de type science‑fiction allant au-delà des voitures électriques.
Source: X
Les voitures de Tesla sont alimentées par certaines des meilleures batteries au monde. Elles étaient fournies par Panasonic, plus tard par CATL, et plus récemment par BYD, tout en produisant également leur propre conception.
Enfin, Tesla est active dans le secteur de l’énergie, avec une activité de panneaux solaires (Solar Roof) et des batteries fixes pour les foyers (Powerwall) ainsi qu’au niveau des services publics (Megapack).
Source: Tesla
Il s’agit encore d’une ligne d’activité naissante, mais à long terme, elle pourrait s’avérer aussi importante que la partie fabrication de véhicules pour Tesla.
Elle a déjà déployé 10 GWh de Megapack sur plus de 1 500 sites, le rythme d’installation augmentant très rapidement.
Source: Tesla
Entre la croissance rapide des ventes de voitures et la croissance encore plus rapide des systèmes de batteries à l’échelle des services publics, Tesla est à la fois un consommateur et un fournisseur de batteries leader dans le monde.
Et peut‑être bientôt, également un leader dans les véhicules autonomes, la robotique et l’IA.
Tesla est l’une des entreprises les plus précieuses au monde, avec un cours d’action qui a explosé ces dernières années. Une grande partie de sa capitalisation boursière actuelle reflète un fort optimisme quant à son avenir.
Cela a été légèrement moins vrai après l’euphorie post‑élection Trump, qui semble s’estomper, peut‑être en partie à cause des controverses entourant le rôle d’Elon Musk dans le DOGE.
Ainsi, même avec une technologie impressionnante, les investisseurs voudront vérifier si le prix qu’ils paient pour Tesla est justifié par la croissance future et si le sentiment autour de l’entreprise est toujours aussi fort qu’auparavant.
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Study Reference:
1. Jon Rodriguez‑Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 février 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
