La révolution du stockage d’énergie : comment les batteries transformeront les transports et les villes

La consommation d’électricité continue de croître dans le monde. Selon l’AIE, la demande mondiale d’électricité devrait augmenter encore plus rapidement, à un taux moyen de 3,4 % par an, d’ici 2026. Cette demande sera stimulée par une amélioration des perspectives économiques et une expansion notable du secteur des centres de données. 

À mesure que la consommation d’électricité augmente, garantir un approvisionnement énergétique stable et durable devient de plus en plus complexe.

Le fait est que les réseaux électriques traditionnels reposent sur les combustibles fossiles, et les sources d’énergie renouvelable comme le vent et le solaire sont intermittentes. Ici, le stockage d’énergie est essentiel pour répondre aux besoins énergétiques et soutenir un stockage durable. 

En capturant l’énergie excédentaire lorsque l’offre est élevée (les jours ensoleillés pour l’énergie solaire) et en la libérant lorsqu’elle est nécessaire (la nuit ou pendant les jours nuageux), ou lors des pics de demande, les solutions de stockage permettent l’intégration des renouvelables et améliorent la fiabilité du réseau.

De plus, cela peut potentiellement réduire les coûts de l’électricité en optimisant l’utilisation de l’énergie et en minimisant le besoin de nouvelles centrales électriques. Plus important encore, cela contribue aux efforts de décarbonation en réduisant la dépendance aux sources d’énergie à forte intensité carbone.

Dans ce contexte, le marché mondial du stockage d’énergie a environ triplé de taille en 2023 et devrait continuer à croître à un taux annuel de 21 % jusqu’en 2030. 

Le stockage d’énergie est en fait la grande idée d’Ark Invest pour 2025 et devrait « stimuler des avancées exponentielles dans tous les secteurs et catalyser un changement de cap dans la croissance économique mondiale ».

Le rapport annuel ARK de Cathie Wood propose une analyse complète de la convergence technologique et de son potentiel à révolutionner les industries. Cette fois-ci, l’intelligence artificielle, la robotique, les blockchains publiques et le séquençage multiomique, ainsi que le stockage d’énergie, sont les domaines ciblés qui devraient débloquer une croissance exponentielle. 

Ces idées, selon le rapport, sont prêtes à augmenter la productivité de façon spectaculaire et à créer des opportunités d’investissement à long terme. Alors, examinons la solution de stockage d’énergie la plus en vue !

Avancées de la technologie des batteries

Parmi les solutions de stockage d’énergie, les batteries jouent un rôle clé pour répondre à la demande croissante et accélérer la transition vers les énergies renouvelables en agissant comme une option flexible, évolutive et respectueuse de l’environnement. 

Le stockage de batteries est un facilitateur essentiel de la production d’énergie renouvelable et d’applications telles que le lissage des pics, l’optimisation de l’autoconsommation et l’alimentation de secours. Au fil des ans, les avancées de la technologie des batteries ont considérablement amélioré leur densité énergétique, leur efficacité, leur vitesse de charge, leur durée de vie et leur sécurité.

Toutes ces avancées de la technologie des batteries sont en réalité stimulées par d’autres technologies disruptives, comme le note ARK dans son rapport. Les innovations dans la technologie des batteries sont influencées par les progrès des réseaux neuronaux, du cloud de prochaine génération, des appareils intelligents, de la mobilité autonome, de la génération d’énergie distribuée et des fusées renouvelables.

Aujourd’hui, les récentes avancées de la technologie des batteries comprennent les batteries lithium-soufre, qui offrent une densité énergétique plus élevée, leur permettant de stocker plus d’énergie ; les batteries sodium-ion, qui utilisent un matériau plus abondant ; les batteries à électrolyte organosiliconé plus résistantes au feu ; et les batteries lithium-tungstène NanoBolt, qui se rechargent plus rapidement.

Une innovation majeure dans la chimie des batteries, cependant, sont les batteries à l’état solide (SSB), qui, au lieu d’électrolytes liquides, utilisent des électrolytes solides, améliorant ainsi la sécurité et la stabilité. Ces électrolytes solides peuvent en fait être fabriqués à partir d’une gamme plus large de matériaux moins chers et plus respectueux de l’environnement.

Le matériau solide utilisé comme électrolyte permet le déplacement des ions entre l’anode, généralement fabriquée à partir d’un matériau à haute énergie comme le lithium, et la cathode, qui est faite de matériaux composites, pendant la charge et la décharge.

Comparées aux batteries lithium-ion traditionnelles, les batteries à l’état solide offrent une densité énergétique plus élevée et peuvent stocker davantage d’énergie dans le même volume. L’électrolyte solide minimise également le risque de fuites et d’incendies en utilisant un solide stable et non inflammable, ce qui empêche également les phénomènes de surchauffe thermique.

De cette manière, elle élimine le besoin de systèmes de gestion thermique, offrant ainsi de meilleures performances à des températures extrêmes, des temps de charge plus rapides, une autonomie accrue et des cycles de vie plus longs.

La longévité et le cycle de vie des batteries à l’état solide ont été spécialement ciblés pour amélioration grâce aux innovations dans les matériaux d’électrolyte solide, qui leur permettent de résister à davantage de cycles de charge-décharge. Cela prolonge non seulement la durée de vie, mais rend également ces batteries une option plus durable comparée aux batteries conventionnelles. 

Alors que les batteries Li-ion peuvent supporter de 1 500 à 2 000 cycles de charge, les SSB peuvent durer de 8 000 à 10 000 cycles. Cette amélioration significative de l’efficacité et de la durabilité montre leur potentiel à surpasser les technologies de batteries actuelles dans des applications exigeantes et à faire des batteries à l’état solide une option très prometteuse pour les futures solutions de stockage d’énergie dans tous les secteurs.

L’industrie automobile, en particulier, a beaucoup à gagner grâce à la technologie des batteries à l’état solide en raison des besoins des véhicules électriques en densité énergétique élevée ainsi qu’en batteries sûres, durables et à charge rapide.

Aujourd’hui, pour la charge rapide, les entreprises explorent également les batteries sans anode, les électrolytes novateurs, de nouveaux matériaux et des technologies de refroidissement qui dissipent la chaleur plus efficacement ; des conceptions avancées de convertisseurs pour gérer des niveaux de puissance élevés tout en réduisant la génération de chaleur et les pertes d’énergie ; ainsi que les technologies d’IA et de charge sans fil pour optimiser le processus de charge.

En plus de la chimie des batteries, d’autres avancées technologiques dans ce domaine incluent le recyclage et la réutilisation des batteries pour réduire leur coût ainsi que la surveillance en temps réel pour optimiser les performances des batteries.

Véhicules électriques & stockage réseau

La technologie avancée des batteries, qui a apporté des améliorations en efficacité et stockage d’énergie, catalyse les avancées dans la mobilité autonome, la génération d’énergie distribuée et la robotique humanoïde.

Des véhicules électriques aux systèmes d’énergie renouvelable et au stockage d’énergie du réseau, toutes ces applications reposent sur des solutions de stockage d’énergie efficaces et abordables. Les développements récents montrent que nous avançons effectivement dans la bonne direction alors que le coût des batteries chute.

Si l’on examine les données historiques, une batterie d’une kilowattheure coûtait environ 7 500 $ en 1991. Depuis, les prix ont fortement baissé, les batteries lithium-ion s’imposant comme la solution de stockage d’énergie la plus rentable.

En 2008, le coût par kilowattheure (kWh) était de 1 355 $, ce qui a ensuite baissé à 153 $ par kWh en 2022. Cela ne s’est pas arrêté là, les prix des packs de batteries lithium-ion ont encore chuté à un niveau record de 115 $ par kilowattheure en 2024, soit une baisse de 20 % par rapport à l’année précédente. 

La principale raison de cette baisse a été les progrès de la technologie et de la chimie des batteries ainsi qu’une augmentation substantielle de la production, la réduction des prix des matières premières, l’adoption de matériaux plus abordables et une concurrence accrue.

Ces coûts décroissants devraient accélérer l’adoption des VE car les packs de batteries sont une composante clé des VE et permettent de stocker l’énergie nécessaire à la propulsion de ces véhicules. Les coûts élevés des batteries ont en fait constitué un obstacle majeur à l’adoption des VE. En effet, ils peuvent représenter un tiers du coût d’un VE. Avec la baisse des coûts des batteries, le prix des VE devrait également diminuer.

BNEF prévoit que les prix des packs de batteries tomberont sous la barre des 100 $/kWh d’ici 2026 et à 69 $/kWh d’ici 2030. Cela devrait permettre aux VE d’atteindre la parité de coût avec les véhicules à moteur à combustion interne (ICEV).

Des prix de batterie plus bas rendent également les systèmes d’énergie intermittente économiquement attractifs avec une disponibilité de 100 %. Cela améliore la faisabilité des solutions de stockage d’énergie à grande échelle et facilite l’intégration des sources d’énergie renouvelable aux réseaux électriques.

Selon le rapport ARK:

“La baisse des coûts de la technologie avancée des batteries devrait provoquer une explosion des formats, permettant aux systèmes de mobilité autonome de réduire le coût du transport.”

Une réduction du coût du groupe motopropulseur électrique, en particulier, devrait débloquer la micro-mobilité et les systèmes aériens comme les taxis volants, ce qui permettrait des modèles économiques qui transformeront les villes, prédit ARK. L’autonomie devrait également réduire le coût des taxis, des livraisons et de la surveillance d’un ordre de grandeur, permettant un transport sans friction, ce qui augmentera la vitesse du commerce électronique et rendra la possession individuelle d’une voiture rare.

Toutes ces innovations, combinées à l’énergie solaire, à la fission à petite échelle et aux batteries stationnaires à grande échelle, selon ARK, peuvent transformer complètement le secteur de l’énergie, en substituant l’électricité aux carburants liquides et en renforçant la production et la résilience à l’échelle du système.

Opportunités d’investissement

Le stockage d’énergie est le fondement d’un avenir énergétique durable, qui est propulsé par les avancées de la technologie des batteries. Regardons donc quelques noms de premier plan dans ce secteur :

#1. Tesla (TSLA )

Tesla est une force dominante dans la production de batteries et de VE, ses avancées technologiques et ses expansions stratégiques jouant un rôle clé dans la réalisation des rêves électriques de l’industrie. En ce qui concerne la technologie des batteries de l’entreprise, Tesla utilise diverses chimies de batteries lithium-ion (Li-ion), qui comprennent différentes compositions de NMC (nickel-manganèse-cobalt) ainsi que le LFP (lithium-fer-phosphate) moins cher.

La plupart des batteries de VE de Tesla proviennent toutefois d’autres entreprises, notamment Panasonic Energy et LG Energy, de sorte que la société a tenté d’augmenter la production de ses cellules de batterie 4680 aux États-Unis afin de réduire les coûts et d’améliorer les marges. Le développement de la batterie 4680, cependant, a rencontré d’importants problèmes, perdant jusqu’à 80 % des cathodes lors de la production test.

Malgré ces défis, Tesla continue de progresser, ayant déployé 11 GWh de stockage d’énergie au quatrième trimestre 2024 et un record de 31,4 GWh sur l’ensemble de 2024, représentant respectivement une hausse annuelle de 244 % et 114 %. Ses produits Megapack et Powerwall ont été les principaux moteurs de cette croissance.

Selon ARK, Tesla représente environ 19 % du stockage d’énergie mondial, ce qui peut surprendre certains aujourd’hui, mais comme Musk l’a déclaré, le but de Tesla a toujours été « d’accélérer l’avènement de l’énergie durable ».

Tesla prévoit également de concevoir quatre nouvelles versions de batteries internes pour alimenter son Cybertruck, son futur robotaxi et d’autres VE, selon un rapport de Reuters d’octobre de l’année dernière.

Le constructeur se prépare également à lancer son robotaxi en 2025. ARK s’attend à ce que le Cybercrab de Tesla soit rentable à un prix de 15 000 $ ou moins, basé sur une efficacité de 5,5 miles/kWh et un coût de batterie pouvant descendre à 2 300 $. 

En ce qui concerne les finances de l’entreprise, Tesla a déclaré un chiffre d’affaires de 25,71 milliards de dollars pour le dernier quatrième trimestre 2024. Cela comprend 19,8 milliards de dollars de revenus automobiles — une baisse de 8 % par rapport au 4T23 — dont 692 millions de dollars proviennent des crédits réglementaires et 3,06 milliards de dollars de revenus de génération et de stockage d’énergie, qui ont bondi de 113 % par rapport à la même période de l’année précédente.

Le résultat d’exploitation de Tesla était de 1,6 milliard de dollars, le bénéfice net de 2,32 milliards de dollars, et le bénéfice par action s’élevait à 73 cents ajustés. Au cours de cette période, Tesla a livré 495 570 véhicules, et sur l’ensemble de l’année, environ 1,8 million de VE ont été livrés. Cette année, l’entreprise prévoit de lancer le « Full Self-Driving non supervisé en tant que service payant ».

Le capital boursier de Tesla s’élève à 1,12 billion de dollars, ses actions s’échangent à 349 $ au moment de la rédaction, en baisse de 13,15 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de 2,04, tandis que le ratio P/E (TTM) est de 172,20.

2. QuantumScape (QS ) 

QuantumScape a développé une conception de cellule qui n’implique pas d’anode afin d’offrir une haute densité énergétique tout en simplifiant la fabrication et en réduisant les coûts des matériaux. Sa technologie de cellule de batterie originale prétend permettre un stockage d’énergie plus efficace et fiable.

Avec ses batteries, l’entreprise vise à alimenter la mobilité de prochaine génération et à soutenir la transition verte dans le secteur des transports, qui est l’un des principaux contributeurs aux émissions mondiales de GES. Mais les VE actuels, selon QuantumScape, manquent encore de performance, de sécurité et de coût requis pour une adoption massive des véhicules zéro émission.

Ainsi, QuantumScape se concentre sur les batteries à l’état solide au lithium-métal, qu’elle affirme charger plus rapidement, parcourir plus de distance, durer plus longtemps et fonctionner plus sûrement que les VE existants ainsi que les véhicules à essence.

En plus de l’architecture sans anode, une autre innovation de QuantumScape qui peut aider à inaugurer cette nouvelle ère du stockage d’énergie est son séparateur céramique solide propriétaire, qui peut répondre aux exigences clés de haute conductivité, de stabilité et de faible impédance interfaciale, permettant une haute densité énergétique, une charge rapide et une longue durée de vie.

Son premier produit commercial prévu est le QSE-5, qui est conçu pour s’associer à différentes chimies de cathode, y compris NMC et LFP. Les cellules QSE-5 ont une densité énergétique mesurée de 844 Wh/L et peuvent se charger de 10 % à 80 % en environ 12 minutes.

La capitalisation boursière de QuantumScape s’élève à 2,56 milliards de dollars, ses actions s’échangent à 5 $ au moment de la rédaction, en baisse de 3,47 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de -0,95 tandis que le ratio P/E (TTM) est de -5,25.

En ce qui concerne les finances de l’entreprise, le dernier trimestre déclaré était le T3 2024, au cours duquel ses dépenses d’investissement s’élevaient à 17,9 millions de dollars, ses dépenses d’exploitation GAAP à 130,2 millions de dollars, et sa perte nette GAAP s’élevait à 119,7 millions de dollars, tandis que la liquidité à la fin du trimestre était de 841 millions de dollars.

QuantumScape a également annoncé le démarrage de la production à faible volume de ses premières cellules B-sample, la mise en œuvre réussie du processus Raptor, et un partenariat avec le fabricant de batteries de Volkswagen, PowerCo, avec un prépaiement de 130 millions de dollars pour amener la technologie QSE-5 à la production de masse.

3. Solid Power (SLDP ) 

Solid Power développe une technologie de cellules de batterie tout solide qui devrait améliorer les cellules hybrides de prochaine génération et la technologie Li-ion conventionnelle à base de liquide. L’entreprise utilise des électrodes à capacité plus élevée comme le silicium et le lithium métal pour offrir une meilleure sécurité, une durée de vie plus longue et un avantage de coût de 15 à 35 %.

L’ingrédient clé de la batterie tout solide de Solid Power est un électrolyte solide à base de sulfure, qui promet une combinaison solide de performance au niveau de la cellule, de fabricabilité et de conductivité. Cette technologie d’électrolyte solide à base de sulfure utilise des matériaux abondants, et l’entreprise vise à augmenter sa production pour alimenter 800 000 VE avec ses cellules de batterie tout solide chaque année d’ici 2028.

La capitalisation boursière de Solid Power s’élève à 240 millions de dollars, ses actions s’échangent à 1,36 $ au moment de la rédaction, en baisse de près de 30 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de -0,47 tandis que le ratio P/E (TTM) est de -2,80.

Pour le 3T24, l’entreprise a déclaré 4,7 millions de dollars de revenus, une perte d’exploitation de 27,6 millions de dollars et une perte nette de 22,4 millions de dollars. Sa liquidité à la fin du trimestre était de 348,1 millions de dollars. Solid Power a également obtenu une subvention de 50 millions de dollars du Département de l’Énergie des États-Unis pour poursuivre la production de son électrolyte solide à base de sulfure. De plus, elle a prolongé l’accord avec VMW et a commencé les travaux de R&D sur l’électrolyte et le laboratoire pré-pilote EIC.

Défis

Alors que les VE connaissent une expansion rapide et que les réseaux énergétiques passent aux renouvelables, les batteries sont devenues un élément clé pour atteindre un avenir plus vert. Mais bien que les batteries offrent une technologie verte prometteuse comparée aux combustibles fossiles, elles génèrent également des émissions de gaz à effet de serre (GES) d’une manière directe ou indirecte tout au long de leur cycle de vie.

La phase de fabrication des batteries, qui comprend l’extraction et le raffinage des matières premières, est un contributeur important aux émissions de GES. De plus, ces matériaux posent d’autres défis au développement de la technologie des batteries et, par extension, aux VE et au stockage d’énergie.

Le lithium est actuellement le composant le plus critique dans la production de batteries, et sa demande devrait augmenter de plus de 40 fois d’ici 2040. Cependant, le marché du lithium lui-même fait face à d’importants défis en raison de réductions de production et de changements dans les schémas de demande.

Les minéraux, principalement présents en Australie, au Chili et en Chine, représentent 90 % de la production mondiale et sont également nocifs pour l’environnement. En plus de la répartition inégale de ces minéraux critiques pour les batteries (lithium, cobalt, nickel, manganèse et graphite), ils font face à des problèmes de rareté et impliquent des opérations minières intensives pour leur extraction.

La montée des tensions géopolitiques aggrave davantage cette situation. Des politiques commerciales telles que les éventuels tarifs sur les importations chinoises imposés par le président américain Donald Trump et les tarifs de rétorsion de la Chine sur les importations américaines menacent déjà de modifier les prix mondiaux des batteries et les chaînes d’approvisionnement.

Les changements de politique concernant les VE et les énergies renouvelables représentent un autre défi. Par exemple, en Europe, des pays comme la France et l’Allemagne ont réduit les subventions aux VE, ce qui peut ralentir la croissance des VE et, à son tour, affecter le développement et l’avancement des batteries.

En plus de tout cela, la technologie des batteries présente encore des défis en matière de sécurité, ce qui limite l’utilisation des VE et des batteries pour le stockage d’énergie. Il y a également le problème de la mauvaise qualité des batteries¹, qui peut affecter la fiabilité des appareils qu’elles alimentent. L’élimination de ces batteries crée en outre des déchets dangereux, tandis que la durée de vie plus courte des batteries hors service entraîne des coûts de remplacement, d’installation, de transport et des temps d’arrêt.

Aujourd’hui, pour répondre aux préoccupations de durabilité des batteries, l’objectif principal reste de prolonger leur durée de vie opérationnelle, mais il faut aller bien plus loin. En plus de maximiser l’efficacité énergétique, nous devons minimiser l’utilisation de matériaux toxiques, utiliser des sources renouvelables pour alimenter les dispositifs à batterie, développer des systèmes de batteries multifonctionnels et promouvoir le recyclage et la réutilisation des batteries.

Conclusion

Alors que la poussée mondiale vers les énergies renouvelables s’intensifie, le besoin de stockage d’énergie efficace devient plus crucial que jamais. Des systèmes de stockage d’énergie robustes peuvent garantir un approvisionnement énergétique stable et continu, réduire les coûts, minimiser la tension sur le réseau, alimenter les véhicules électriques et aider à atteindre les objectifs de décarbonation.

Le stockage d’énergie est alimenté par les avancées de la technologie des batteries, qui ont entraîné une baisse des coûts, une meilleure efficacité et une sécurité accrue. C’est grâce à une innovation constante dans la technologie des batteries que le stockage d’énergie peut révolutionner des industries allant de l’IA, de la robotique, à la mobilité autonome et à la génération d’énergie distribuée.

Dans l’ensemble, le stockage d’énergie catalysé par la technologie avancée des batteries est prêt à favoriser l’adoption massive des véhicules électriques, à permettre des réseaux intelligents résilients et à alimenter un avenir durable !

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Référence de l’étude:

^{1. Attia, P.M., Moch, E., & Herring, P.K. (2025). Challenges and opportunities for high-quality battery production at scale. Nature Communications, 16, 611. Disponible en ligne le 12 janvier 2025. https://doi.org/10.1038/s41467-025-55861-7}