La batterie domestique lithium-ion PowerWall de Tesla
La société américaine (Californie) Tesla Motors, constructeur de véhicules électriques, lance une batterie lithium-ion baptisée PowerWall censée bouleverser le marché mondial du stockage énergétique.
Des batteries lithium Powerwalls permettant de stocker l'énergie solaire dans une école à Hawaï © Tesla
Les innovations apportés par tesla motors par rapport aux batteries classiques (Plomb & lithium-ion)
D'après M.Musk, les batteries existantes sont "chères, moches et peu fiables". Il ajoute à cela qu'actuellement "il n'est pas possible d'acheter une batterie qui soit simple d'utilisation". C'est après avoir fait ce constat qu'il tente de lancer son nouveau produit phare : la batterie PowerWall.
Cette batterie se décline en deux modèles, d'une capacité de 7 kWh et de 10 kWh et vendues respectivement au prix de 3000 et 3500 dollars. Il n'y a aucune innovation à proprement parler puisque cette technologie est déjà présente sur le marché depuis plusieurs années. Cependant, plusieurs avantages placent ce produit en excellente position vis à vis de ces concurrents.
Premièrement, son prix est très compétitif. En effet, si l'on raisonne en terme de capacité utile (à ne pas confondre avec la capacité installée, particulièrement pour les batteries au plomb), le tarif de la batterie Tesla est comparable au tarif constaté sur le marché des batteries au plomb! Lorsque l'on sait qu'une batterie au plomb a une durée de vie bien plus faible qu'une batterie lithium-ion, un coût de transport plus élevé ainsi qu'un impact sur l'environnement conséquent, on peut imaginer que le produit de M.Musk rende ce type de batterie quasi-obsolète. De plus, lorsque l'on compare la batterie PowerWall à ces concurrents directs, c'est à dire les batteries lithium-ion déjà sur le marché, on remarque qu'elle présente un coût environ deux fois moins élevé.
Ensuite, son aspect élégant le démarque fortement. En effet, le peu d'esthétique des batteries classiques n'est pas engageant quant à l'installation d'un tel stockage dans une habitation individuelle.
Enfin, Tesla nous promet une installation facile et modulable, les batteries pourront être aisément assemblées pour atteindre des capacités totales jusqu'à 90 kWh.
Powerwall raccordée au réseau : Fonctionnement
Un stockage de ce type permet un déphasage de la consommation d'électricité sur le réseau puisqu'il est possible de recharger les batteries pendant les heures creuses pour les décharger pendant les heures pleines. La rentabilité du produit pour une utilisation couplée au réseau dépend donc du prix de l'électricité dans le pays concerné. Si l'on prend le cas français, un calcul rapide permet de déterminer le temps de retour le plus favorable à Tesla Motors :
Le coût total d'investissement pour 10 kWh de stockage est environ de 5000 € (stockage + onduleur + installation + taxes), la facture d'électricité pour un logement de plus de 70 m² (avec un chauffage électrique) s'élève à 2750 € selon KELWATT. Hors, le tarif EDF du kWh en heure creuse est inférieure de 30% à celui en heure pleine. Si l'on suppose que le stockage permet une économie de 20% sur la facture annuelle (hypothèse extrêmement favorable à Tesla), on obtient un temps de retour sur l'investissement de 9 ans (valeur minimale). Ce temps de retour est à comparer à la durée de vie des batteries lithium-ion actuellement sur le marché qui est généralement estimée à 8 ans. Reste à savoir si Tesla Motors peut proposer des batteries avec une plus grande durée de vie.
En conclusion, bien que ce calcul soit amené à évoluer dans le sens de Tesla Motors dans les années à venir, il est difficilement concevable d'utiliser ces batteries simplement couplées au réseau dans le but de réduire sa facture d'électricité en France, où le coût de l'électricité reste relativement faible.
Powerwall isolée du réseau : Fonctionnement
Il semblerait que l'objectif premier de ce produit soit de rendre l'autonomie énergétique plus accessible au grand public. La capacité du PowerWall (et la possibilité d'en assembler plusieurs) est suffisante pour rendre une habitation individuelle autonome en couplant les batteries à des panneaux photovoltaïques. Pour que le pari soit réussit, il faudrait alors que le coût de l'électricité du système autonome sur l'ensemble de sa durée de vie soit comparable au coût de l'électricité sur le réseau.
Une batterie de 10 kWh (investissement total de 5000€) utilisée pendant 10 ans coûterait environ 0,14€ par kWh stocké. Il faut ajouter à cela le prix de l'installation photovoltaïque qui revient à 0,1€ par kWh produit. Si l'on ne prend pas en compte le rendement du stockage, le prix du kWh est donc de 0,24€ par kWh utilisé.
Or, d'après l'institut de statistique européen Eurostat pour les consommateurs particuliers au deuxième semestre 2012, le prix du kWh était de 0,15€ en France, de 0,18€ au Royaume-Uni et de 0,19€ aux Pays-Bas. Pour ces pays, l'autonomie énergétique n'est pas encore rentable pour les particuliers. En revanche, le kWh coûtait 0,27€ en Allemagne et même 0,30€ au Danemark, c'est plus que le coût de l'électricité en autonomie avec des batteries PowerWall, pari tenu.
Freins au produit
Le lithium, élément indispensable à la production de ce type de batterie, est une ressource naturelle limitée. Si la consommation mondiale reste stable (40 000 tonnes par an), les réserves seraient suffisantes pour les 365 prochaines années selon un rapport du bureau d'étude géologique américain. Cependant, si le modèle de Tesla se développe fortement dans les années à venir, ces réserves s'épuiseraient beaucoup plus rapidement, ce qui poserait des problèmes quant au renouvellement du parc de batterie. La solution que nous propose Tesla Motors ne peut pas être la seule solution de stockage si l'on veut que ce modèle de production et de stockage soit viable sur le long terme. On peut rajouter à cela que les émissions de CO2 d'un tel système ne seraient pas négligeables bien que 3 fois inférieures aux émissions d'un réseau électrique classique.
Avenir de tesla motors
Les premières livraisons de PowerWall se sont faites fin 2015, le carnet de commande étant déjà rempli selon le PDG de Tesla.
L'entreprise prévoit la construction d'une usine géante dans le Nevada, alimentée entièrement à l'énergie solaire: la Gigafactory. Elle prévoit également la sortie du PowerPack, d'une capacité de 100kWh et qui sera combinable à l'infini.
Ce n'est que la première version du PowerWall, le prix de ce produit est amené à baisser dans les années à venir, tout comme le prix de l'électricité sur le réseau est amené à augmenter.
2017 - Quentin Mureau
@ecosources