Développement massif des VE et métaux rares

[Laurent73]

Cette question revient de plus en plus souvent.

 

En cas de développement massif des véhicules électriques, aurons-nous des soucis avec les métaux rares ?

Ici un reportage sur reporterre.

 

Essayons de ne pas être manichéen et dogmatique dans ce fil...

 

Ce que j'en retiens:

 

- le lithium abondant n'est pas concerné,

- l'augmentation de l'efficacité énergétique est primordiale, déplacer un humain dans une auto de 1300 kg est une hérésie, il faut adapter le moyen de locomotion au trajet,

- bien que le cobalt, le néodyme ... soient rares, ils sont recyclables contrairement au pétrole qui une fois extrait est perdu,

- pas de CO2 et pas de particules fines versus moteurs thermiques,

- il faut impérativement investir sur la recherche pour optimiser le recyclage,

- la voiture autonome a des défauts auxquels on ne pense pas (stockage énergivore de Go de données) nombreux capteurs intégrants des métaux rares.

 

Ce que j'en pense:

 

Il est impossible actuellement de savoir exactement comment va évoluer le marché au-delà de quelques années. il n'est donc pas très sérieux alors de faire une hypothèse de simple remplacement quantitatif du parc de véhicules thermiques par des véhicules électriques pour plusieurs raisons:

 

-l'autopartage se développe massivement depuis quelques années et diminue le nombre de voitures utilisée par un coefficient de 6 à 9 selon les études,

- l'usage du vélo se redéveloppe massivement depuis 2005 et remplace des trajets auparavant réalisés en thermique,

- le vélo électrique, nouveau moyen de locomotion qui s'insère entre le vélo et la mobylette permet de diminuer le nombre de trajets en voiture,

- les technologies numériques (smartphone et sites de covoiturages) augmentent le taux de remplissage des véhicules grâce au covoiturage (il suffit d'observer le remplissage des parkings de covoiturage pour le vérifier),

- de nouveaux modes de transports intermédiaires entre le bus et le taxi peuvent se développer en zone rurale où la dépendance à la voiture est plus forte,

- de nouvelles ruptures technologiques peuvent apparaître dans les décennies à venir.

 

Et vous, vous en pensez quoi ? Avoir des arguments permet aussi de rassurer les détracteurs du VE.

[seb@maccagnoni]

Concernant les deux éléments évoqués en particulier pour les voitures électriques :

- Les batteries Lifepo de Kia et Hyundai n'ont pas de Cobalt et il va encore y avoir des évolutions dans les batteries : il y a déjà des solutions et ça va évoluer

- Le néodyme est utilisé dans les moteurs à aimant permanent, mais il est tout à fait possible de remplacer l'aimant permanent par un élecroaimant.

 

Dans tous les cas il y a des recherches qui permettront de réduire ces consommations aussi, et comme tu le dis pas mal de choses sont recyclables à court terme, contrairement au jus de dinosaure.

[Speedy]

il est tout à fait possible de remplacer l'aimant permanent par un élecroaimant.

Oui mais il faut un rotor bobiné et donc des balais pour l'alimenter et donc des pièces d'usure.

Ceci dit c'est le cas des Zoé, Fluence et Kangoo et cela semble bien se passer.

[fge]

Oui mais il faut un rotor bobiné et donc des balais pour l'alimenter et donc des pièces d'usure.

Ceci dit c'est le cas des Zoé, Fluence et Kangoo et cela semble bien se passer.

 

Il n'y a aucun balai pour les moteurs à induction...

[Speedy]

Oui, les moteurs à induction ou asynchrones c'est compact, fiable et pas trop cher.

Leur maillon faible c'est le rendement. C'est comme toujours une question de compromis.

[fge]

Oui, les moteurs à induction ou asynchrones c'est compact, fiable et pas trop cher.

Leur maillon faible c'est le rendement. C'est comme toujours une question de compromis.

 

Maillon faible, maillon faible...

 

Honnêtement, vu la différence de rendement qui n'est franchement pas énorme, je ne vois vraiment un intérêt pour les moteurs synchrones que dans un nombre limité de cas...

[Speedy]

Bon... on est complètement hors-sujet. (et en plus c'est moi qui ai commencé)

[fge]

Bon... on est complètement hors-sujet. (et en plus c'est moi qui ai commencé)

 

Pas tellement, mine de rien.

 

On sait que les matériaux rares utilisées dans les batteries sont recyclables à terme, restent donc les moteurs. Et là encore, les moteurs à induction ont un avantage, ou tout au moins une façon de les construire, car ils ne réclament aucun matériau issu des "terres rares" (néodyme pour les aimants permanents).

 

D'où au passage mon incompréhension de la part de Tesla de "revenir" à des moteurs utilisant des aimants permanents pour la Model 3. La Model S (et par conséquent la Model X aussi) n'utilise aucune terre rare dans ses moteurs.

[Speedy]

Pour recoller un peu au sujet : beaucoup de moteurs "à courant continu" utilisent des aimants permanents sans aucune trace de métaux rares.

 

Et pour revenir dans le hors sujet :

Les moteurs asynchrones chauffent davantage à cause de leur rendement médiocre et donc il faut dépenser davantage d'énergie pour leur refroidissement.

- Pour les model S c'est pas grave, leurs moteurs ne sont jamais utilisés plus de quelques secondes à pleine puissance. Ils ont bien le temps de refroidir après.

- Pour les model ≡ le problème va se poser et donc la question du rendement reviens sur le tapis.

 

A l'autre bout de la chaîne : la Mia a un moteur asynchrone et un refroidissement par air uniquement. Je suis bien placé pour savoir que quand il fait chaud il convient de ne pas trop le chatouiller...

[fge]

[...]

Et pour revenir dans le hors sujet :

Les moteurs asynchrones chauffent davantage à cause de leur rendement médiocre

 

Où as-tu lu ça ? C'est un contresens absolu...

[Speedy]

Ben non. Le rendement c'est le rapport entre la puissance mécanique fournie par le moteur à son arbre de sortie et la puissance électrique qu'il consomme.

La différence entre les deux c'est de la chaleur qu'il va bien falloir évacuer d'une manière ou d'une autre.

[fge]

Ben non. Le rendement c'est le rapport entre la puissance mécanique fournie par le moteur à son arbre de sortie et la puissance électrique qu'il consomme.

La différence entre les deux c'est de la chaleur qu'il va bien falloir évacuer d'une manière ou d'une autre.

 

Oui, certes. Maintenant, en termes absolus, quelle est selon toi la différence de rendrement entre un moteur synchrone et asynchrone ?

[Speedy]

Je vais dire environ 10% mais attention il n'y a pas de réponse simple.

Le rendement n'est pas une caractéristique fixe du moteur. Pour le même moteur il dépend de sa vitesse de rotation et de sa charge. Il y a un point vitesse/couple où le rendement est maximum mais quand on s'en éloigne le rendement chute vite.

Je sais aussi qu'on peut toujours améliorer le rendement à condition d'y mettre le prix.

Exemple caricatural : un bobinage en fil d'argent c'est mieux qu'en fil de cuivre mais ce n'est pas le même prix.

[Kratus]

Sur les Tesla Model S et X, il y a en effet des pertes de rendement au niveau des moteurs à induction. C'est pour cette raison que Tesla a installé un système de récupération de chaleur, qui fonctionne comme sur une voiture thermique :la chaleur est récupérée au niveau du moteur et sert à chauffer l'habitacle.

 

Ainsi, en hiver, il n'y a pas besoin de consommer de l'électricité de la batterie pour chauffer l'habitacle, sauf sur les premiers kilomètres. L'inconfort est ainsi neutralisé, sauf pour les trajets courts.

 

Si, à une vitesse stabilisée de 90 km/h, une Tesla absorbe une puissance de 20 kW et que la perte de rendement est de 10%, alors on dispose d'une puissance de 2 kW pour chauffer l'habitacle. C'est l'équivalent de deux convecteurs électriques.

 

Mais on dévie un peu du sujet, si ce n'est pour dire qu'il n'y a pas de si grand inconvénient à faire des moteurs électriques sans terres rares.

[Speedy]

Je sais bien qu'on dérive du sujet et que c'est moi le premier à l'avoir fait.

 

Si un modérateur veut déplacer cette discussion sur les moteurs électriques ailleurs je n'y vois aucun inconvénient.

[seb@maccagnoni]

Je trouve cette digression intéressante pour mieux appréhender la "problématique" des terres rares dans les moteurs.

[Speedy]

Une question à propos des moteurs des Tesla S.

Certaines ont deux roues motrices et un seul moteur (à induction).

D'autres ont quatre roues motrices et deux moteurs.

 

Le deuxième moteur ne serait-il pas un moteur synchrone ?

[Kratus]

À ma connaissance, sur une D, c'est le même moteur à l'arrière et à l'avant. Il n'y a que le rapport de réduction qui change.

[Freddy]

Pour revenir au sujet (lol) il y a apparemment suffisamment de quoi équiper la planète en VE...

 

A ce jour, les usines qui recyclent ces métaux rares sont même obligés de les enfouir dans le sol en attendant... faute de clients ! http://www.tracesecritesnews.fr/actualite/en-moselle-euro-dieuze-industrie-investit-dans-le-recyclage-des-batteries-de-vehicules-electriques-79696

 

Les réserves identifiées de lithium sont de l'ordre de 40 millions de tonnes (40 milliards de kg) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Lithium

[SoulEV2016]

Article relié au sujet : http://www.zerohedge.com/news/2017-09-24/visualizing-massive-impact-evs-commodities

 

 

L'article amène la production nécessaire si toute la planête passe (du jour au lendemain) à une voiture Type Ampera-e de 60kWh.

 

L'article amène aussi la comparaison entre une Tesla S et la Ampera-e ... (moteur à aimant contre moteur asynchrone).

[Freddy]

L'article amène la production nécessaire si toute la planête passe (du jour au lendemain) à une voiture Type Ampera-e de 60kWh.

 

Je crains que l'article ne valle pas grand chose dans la mesure où son hypothèse de départ (que tu fais bien de préciser) est irréaliste.

 

Comme le disait déjà l'AVEM il y a 3 ans : "Quoi qu’il en soit, il est toujours dangereux de limiter une technologie à ce qu’elle est à un instant T. En parler suppose de s’intéresser un minimum aux travaux qui l’aideront à effacer ses effets secondaires pervers, lorsqu’il y en a. La voiture électrique devrait pouvoir tirer son épingle du jeu à ce sujet. C’est histoire de volonté et d’encouragements"

 

http://www.avem.fr/actualite-voiture-electrique-lithium-et-terres-rares-5455.html

[Speedy]

À ma connaissance, sur une D, c'est le même moteur à l'arrière et à l'avant. Il n'y a que le rapport de réduction qui change.

[humour] Pourquoi ? Le train avant ne roule pas à la même vitesse que le train arrière ? [/humour]

[Kratus]

Si, justement.

Cela permet d'utiliser, pour une vitesse donnée, le moteur qui est dans la plage de régime ayant le meilleur rendement.

C'est comme ça que Tesla réussit à réduire la consommation d'énergie malgré le poids supplémentaire.

[Speedy]

Bon... je vais revenir un peu au sujet des matériaux rares. Il me semble qu'il faut le diviser suivant leur utilisation.

 

En ce qui concerne les batteries, pour le lithium, on met dans le monde chaque jour à la poubelle je ne sais combien de tonnes de batteries de smartphones. Chacune d'entre elles doit contenir quelques grammes de lithium. Si un jour on en manque on saura où faire des recherches. Et ce type de batteries pourrait bientôt devenir obsolète.

 

Pour ce qui concerne les moteurs, il y a je ne sais combien de petits moteurs électriques à aimants permanents dans chacune de nos voitures (VT ou VE). Aucun d'entre eux n'utilise de terres rares (néodyme), ce serait complètement hors budget.

[Kratus]

D'après ce que j'ai pu lire, le lithium est l'un des éléments les plus abondants sur la planète, il n'y a pas de problème d'épuisement de la ressource. Il y en a même dans l'eau de mer.

 

Le cobalt, c'est autre chose. Mais il n'intervient que pour la cathode. On peut imaginer qu'on trouvera d'autres matériaux pour cela, comme le silicium, par exemple, très abondant aussi.