mercredi 18 février 2009

Y a t’il suffisamment de lithium pour les batteries de 1 milliard de véhicules hybrides branchables?


Illustration – Récolte de sel dans le Salar d’Uyuni en Bolivie, la plus grosse réserve de lithium de la planète (source : Wikimedia Commons)

L’arrivée sur le marché de batteries Li-ion très performantes a été, sans conteste, l’élément déclencheur de la révolution imminente dans les transports routiers. Mais, y a t’il suffisamment de lithium pour équiper un milliard de véhicules sur la planète, à terme?

Pour y répondre, il faut savoir, tout d’abord, que selon le US Geological Survey (USGS) , les réserves de base de lithium sur la planète sont estimées à 11 millions de tonnes métriques. Mais ces estimés ne tiennent pas compte des réserves de l’Argentine que la compagnie Orocobre a fait connaître récemment (3 millions de tonnes). Un rapport très instructif sur les réserves mondiales de lithium et les marchés est disponible sur le site de cette compagnie. Ce rapport réalisé par Martin Place Securities peut être téléchargé en cliquant sur la «News» du 31 mars 2008 du projet Olaroz. Du côté des Etats-Unis, la compagnie Western Lithium effectue présentement l’expertise géologique d’un important dépôt argileux de lithium au Nevada, à King Valley. La réserve estimée est de 2,08 millions de tonnes de lithium (11 millions de tonnes de carbonate de lithium, Li2CO3) et elle n’est pas comptabilisée non plus dans l’évaluation du USGS. En actualisant l’évaluation USGS, on arrive donc a des réserves de base globales de 16 millions de tonnes de lithium.

Par ailleurs, le USGS rapporte une production annuelle mondiale de lithium de 25000 tonnes pour 2007. À ce taux d’exploitation, on en aurait pour plusieurs centaines d’années. Cette situation d’abondance et le très faible prix du lithium, jusqu’à récemment, n’ont évidemment pas stimulé l’exploration de nouveaux gisements. On peut donc s’attendre à ce que les réserves mondiales soient plus élevées que 16 millions de tonnes.

Maintenant, dans le rapport Martin Place Securities mentionné plus haut, on apprend que le taux de récupération du lithium à partir des réserves est de l’ordre de 50%, en moyenne. Ainsi, en comptant 16 millions de tonnes de réserves on aurait 8 millions de tonnes de lithium de disponible pour l’industrie.

Les réserves de lithium se retrouvent à 75% sous forme de sel, principalement du carbonate de lithium qu’on récupère à même des déserts de sel. Les principaux se retrouvent en Amérique du Sud (photo du début) et également au Tibet. Le carbonate de lithium est la matière première utilisée par l’industrie des batteries (5,3 kg de carbonate donnent 1 kg de lithium).

À présent, pour une voiture hybride branchable intermédiaire, une batterie donnant une autonomie de 100 km en mode électrique nécessite présentement de stocker 20 kWh d’énergie électrique. Par ailleurs, la compagnie LG Chem, qui fournit les batteries Li-ion pour la Chevy Volt de GM, via sa filiale Compact Power, nous dit sur son site (dans la section Technology à la page FAQ) qu’ils ont besoin de 140 g de lithium par kWh de batterie, ce qui donne 2,8 kg de lithium pour 20 kWh, que nous arrondirons à 3 kg. Rappelons qu’avec ce 3 kg de lithium, une voiture intermédiaire parcourt aujourd’hui 100 km en mode électrique.

Par ailleurs, les voitures hybrides avancées des années 2020 vont être plus légères, plus aérodynamiques et vont être équipées de groupes de traction à moteurs-roues consommant moins d’énergie. Ces voitures intermédiaires de demain vont consommer environ 12 kWh/100 km au lieu du 20 kWh/100 km mentionné plus haut (voir mon livre Rouler sans pétrole). C’est donc plutôt 2 kg de lithium par voiture qu’il faudrait compter à l’horizon 2025. Ainsi, pour un milliard de véhicules (il y en a 800 millions présentement sur la planète), on aurait besoin d’environ 2 millions de tonnes de lithium, soit le quart des réserves mondiales de base, disponible après extraction.

Il y a donc suffisamment de lithium sur la planète pour des voitures hybrides branchables. Mais, si on voulait aller vers des voitures tout électriques avec des batteries de 400 km d’autonomie, là on aurait des problèmes. Il sera toujours préférable d’utiliser la plus petite batterie possible pour parcourir 80% de nos kilomètres.

Maintenant, il faut bien réaliser que les batteries Li-ion sont recyclables à plus de 95%. Les réserves finies de lithium ne peuvent donc se comparer aux réserves finies de pétrole, qui lui est totalement perdu dans un moteur à combustion interne.

Certains critiques de la mobilité électrique font également miroiter qu’environ les 60% des réserves mondiales sont situées en Amérique du Sud et qu’on se retrouve dans une situation similaire au Moyen-Orient pour le pétrole. Mais, comme le lithium prend de la valeur, on n’a pas fini de découvrir des gisements un peu partout. Le seul gisement de King Valley au Nevada, contient suffisamment de lithium pour 500 millions de voitures intermédiaires avancées avec une autonomie de 100 km en mode électrique.

Illustration – Un projet d’exploitation minière de la compagnie Canada Lithium Corporation, près de Val d’or au Québec, pourrait produire suffisamment de lithium pour équiper tous les véhicules canadiens d’une batterie donnant une autonomie de 100km en mode électrique. (source : Cadada Lithium Corporation)

La compagnie Canada Lithium Corp. compte également exploiter une ancienne mine près de Val d’or au Québec. On pense pouvoir en sortir l’équivalent de 55 millions de kg de lithium, une quantité suffisante pour 25 millions de voitures intermédiaires avancées avec une autonomie de 100 km en mode électrique, de quoi combler tous les besoins des Canadiens.

7 commentaires:

  1. "Y a t’il suffisamment de lithium pour les batteries de 1 milliard de véhicules hybrides branchables fonctionnant principalement à l'électricité?"

    Nous ne sommes point obligés d'attendre d'épuiser les ressources, avant de changer notre façon de faire les choses... et de concevoir quelques choses de performantes et à la fois d'utiliser le moins de ressources disponibles

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  2. Il est probablement vrai qu'avec le très probable déclin du tourisme international du fait de la raréfaction et du renchérissement prochain du pétrole, le Salar d'Uyuni perdra de sa valeur touristique, ouvrant à son exploitation finale.

    Un patrimoine devient ainsi ressource.

    Question: Pourquoi insister sur le développement de la voiture électrique alors que l'air comprimé serait moins coûteux et exigeant de ressources, un peu plus léger sur les routes ? A peu près aussi performant (autonomie, vitesse).

    Je pense que l'alliance industrialiste québécoise - comportant une base sociale très large - à quelque chose à voir dans l'idéalisation du choix de l'électricité, même s'il faut reconnaître qu'elle est ici plus «propre» qu'ailleurs.

    Sauf les quelques centrales thermiques qu'il ne faut pas oublier.

    L'auto électrique demeure un choix marchand, plus idéologique et moins écologiste qu'il n'y paraît.

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  3. En réponse à Christine

    Les voitures à air comprimé consomment 3 à 4 fois plus d'électricité qu'une voiture à motorisation électrique, en raison, entre autres, des pertes sous forme de chaleur lorsqu'on comprime l'air dans les réservoirs.

    De plus, la capacité de stockage d'énergie est plus limitée avec des réservoirs d'air sous pression qu'avec des batteries. Il en résulte qu'on doit avoir des véhicules ultra-légers qui n'offrent pas le même confort, sont moins sécuritaires, et ont une puissance limitée.

    Par ailleurs, les moteurs à air comprimé sont bruyants par rapport à un moteur électrique.

    Cordialement

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  4. Merci de cette réponse M. Langlois

    MDI (compagnie française) annonce un temps de recharge de 90 secondes à un coût de 1 euro en France pour une autonomie de 220 km à une vitesse maximale de 70km / heure. Cela pour un poids d'un peu plus de 200 kg. Certains de leurs modèles iront plus vite, jusqu'à 110 km / heure en pointe. Vu sa puissance, le compresseur de référence est certainement énergivore.

    On peut bien convenir de la perte en chaleur et même de la perte de rendement du fait de la transmission mécanique de bout en bout du processus d'entrainement.

    Mais convenons que si l'on doit procéder à une recharge d'une lourde pile pendant 4, 6 ou 8 heures pour entraîner des moteurs-roues qui n'offriront pas plus d'autonomie et une vitesse pas nécessairement plus grande, pour un coût d'achat supérieur et d'utilisation aussi peut-être (ce surcoût est un inconfort). Je doute que 6 heures de recharge de la pile à puissance domestique offre un meilleur rendement énergétique que 90 secondes de compression d'air.

    La légèreté est un avantage pour la durabilité des routes. La sécurité est effectivement un problème si tous les autres véhicules sont plus lourds et ne l'est plus si tous sont aussi légers. Il s'agit d'en faire la norme en repoussant les véhicules plus lourds hors de zones toujours plus grandes.

    Le confort d'usage moindre demeure effectivement probable. Mais c'est justement le confort qui métaphorisée à l'extrême par le Marché et le marketing a conduit aux franchissement de maintes limites écologiques. Une plus grande maison est plus confortable. Une plus grande voiture, une voiture plus puissante, avec air climatisée (chaud ou froid), avec salon intégré est plus confortable. Avec la quête du confort, on ne s'en sort pas écologiquement.

    Moteur pour moteur, le moteur à air compriné est plus bruyant. Mais véhicule en mouvement pour véhicule en mouvement, à 60 km /heure le bruit dominant est celui des pneus sur la route.

    Je reste avec mon idée que le choix de l'automobile électrique est le choix sensé pour l'alliance industrialiste québécoise mais n'est pas le choix écologique.

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  5. En réponse au dernier commentaire de Christine

    Je suis d'accord avec une réduction de poids des véhicules et je propose moi-même une réduction moyenne de 30% dans «Rouler sans pétrole». Toutefois, on ne peut trop pousser sur la légèreté dans un pays comme le Canada où souvent les routes sont glissantes l'hiver, ce qui rend la conduite dangereuse les journées venteuses.

    Pour ce qui est de la recharge en 90 secondes avec de l'air comprimé, c'est à partir d'une station dédiée, pas à la maison. Pour votre information, avec les nouvelles batteries au titanate de lithium on peut faire le plein en moines de 5 minutes et obtenir 200 km d'autonomie pour une voiture légère, et la perte thermique due à ces batteries est inférieure à 1%.

    En terminant, n'oubliez pas qu'avec des voitures à air comprimé il faut 3 à 4 fois plus d'électricité pour parcourir la même distance qu'une voiture électrique de même poids. Si vous êtes soucieuse de l'environnement, comme je le suis également, vous conviendrez que c'est pas très gagnant d'avoir à construire 3 fois plus de centrales électriques pour alimenter vos voitures.

    Par ailleurs, j'exprime clairement dans «Rouler sans pétrole» qu'on doit réduire le nombre de véhicules particuliers et augmenter le transport en commun, pour éviter justement une surconsommation de nos ressources planétaires.

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  6. Re-bonjour,

    D'accord, vous m'avez convaincu avec le titanate de lithium. Peut-être faudrait-il cependant composer les deux choix, non autour de la voiture personnelle - découragée par une taxation forte à l'achat plus périodiquement, mais dans des parcs automobiles communautaires, avec des prix saisonniers toujours très avantageux pour les véhicules à air comprimé du début mai à fin septembre et inversement en saison froide. Reste à avoir conjointement les infrastructures de recharge. Bien sûr cela c'est lorsque la «flexibilité» s'impose. C'est aussi une question d'aménagement des villes. Sinon, vaut encore mieux préférer l'autobus, le train, le métro.

    je pense que l'erreur fondamentale, sachant que le pétrole est non renouvelable, qu'il est si dense en énergie, trop abondant et si peu cher, c'est-à-dire qu'il autorisait l'aménagement d'un bâti (pas seulement) qui avait peu de chance d'être possible d'entretenir au-delà de sa déplétion, je pense que les énergies fossiles auraient dûs être taxées à 1000% depuis au moins la fin de la seconde guerre. Mieux encore, depuis les débuts de la généralisation de son usage en Occident à la fin du 19ème siècle. Une foule d'événements malheureux auraient été évités.

    En fait, la question est celle de l'horizon de la durabilité et devrait concerner l'ensemble des infrastructures dont nous sommes collectivement et personnellement responsables.
    La question est donc celle-ci : Pendant combien de temps, sauf accident, sommes-nous capable de maintenir l'ensemble des conditions de construction et d'entretien de tel ou tel infrastructure ?

    Si c'est 10 ans, est-ce durable ? 50 ans ? 100 ans ? 1000 ans ? Bien sûr cela doit être confronté à la renouvelabilité ou à la substitution des ressources utilisées. Il faudrait faire fi de toute croyance en des technologies encore inexistante. La question est apparemment assez simple avec le pétrole qui a été utilisé tous azimuts à de multiples usages. Dans son cas, l'horizon aurait dû être très long, des multiples des 200 ans que cela aura duré.

    Une étude récente, pour je ne sais plus quelle patrimoine ou ressource, à proposer un horizon de 1000 ans pour fixer sa durabilité. Je ne pense que nous aurions à aller très souvent vers cet ordre de grandeur, voir plus longue encore.

    Les 1000% de taxation aurait fait que la forme choisie des infrastructures aurait été moins en rupture avec le passé et nous aurions bâti pour que cela dure.

    On ne refait pas l'histoire mais nous avons fait clairement un mauvais choix dont nous sommes devenus systémiquement dépendant. On essaie de le reproduire (autonomie, vitesse, bas prix) pour ne pas que ce mode de vie s'effondre. C'est la motivation du marché technologique soit disant vert qui dans la quête des bas prix est toujours victime de l'effet-rebond (les cibles d'intensité dans l'utilisation des ressources sont vaincues par le volume des ventes). C'est pour cela qu'il faut inverser la vapeur, que le privé doit faire plus de place au commun. C'est là que le vert devient plus que de surface.

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