Les avancées technologiques dans les batteries ont suscité de nombreuses déclarations triomphales promettant de résoudre les problèmes de capacité et de recharge rapide. Ces annonces affirment que les voitures électriques seront aussi performantes que les voitures thermiques, avec un temps de recharge inférieur à 5 minutes et une autonomie de plus de 800 km. Cependant, la physique nous rappelle qu’il existe une barrière invisible à surmonter.
La recherche sur les batteries : un défi complexe
La recherche sur les batteries a mobilisé d’importantes ressources dans le monde depuis des décennies. Malgré cela, aucune percée technologique majeure n’a eu lieu. La physique s’oppose obstinément à la découverte de batteries électriques capables de rivaliser avec les carburants fossiles en termes de performances.
Le défi est de créer une batterie qui satisfait les conditions suivantes :
- Stocke autant d’énergie qu’un réservoir de carburant diesel classique (soit environ 60 litres ou 48 kg).
- Se recharge en moins de 5 minutes.
- Maintient ces performances tout au long de la durée de vie du véhicule.
- Reste solide pendant toute la durée de vie du véhicule.
Malgré les recherches en cours, les batteries actuelles sont encore loin de répondre à ces exigences. De plus, la physique impose des limites claires à l’innovation dans ce domaine.
La contrainte de la recharge rapide
La principale contrainte pour atteindre une recharge rapide réside dans le débit énergétique, c’est-à-dire la quantité d’énergie qui doit être transférée dans le câble de recharge en un temps limité. Pour assurer une recharge en moins de 5 minutes, le câble doit transporter une quantité d’énergie équivalente à celle qui transite dans le tuyau lors du plein d’un réservoir de carburant.
Un objectif impossible à atteindre
Pour illustrer cette contrainte, prenons l’exemple du carburant diesel classique. Un réservoir plein contient une énergie libérable totale d’environ 585,6 kWh. En comparaison, la capacité des batteries actuelles des voitures électriques est d’environ 50 kWh, soit environ 10 fois moins. Même en tenant compte du rendement, les voitures électriques atteignent seulement environ 186,2 kWh d’énergie utilisable. Pour transférer cette quantité d’énergie en 5 minutes, une pseudo-puissance de 2,2 MW serait nécessaire.
Ces valeurs dépassent les capacités des infrastructures de recharge actuelles, rendant impossible la mise en place de bornes de recharge régulièrement réparties le long des routes. De plus, les câbles nécessaires pour supporter cette intensité seraient pratiquement irréalistes.
Solutions envisageables
Plusieurs solutions ont été envisagées pour contourner cette contrainte :
- Remplacer le cuivre par de l’argent pour améliorer la conductivité du câble de recharge.
- Utiliser des matériaux supraconducteurs maintenus à très basse température pour transporter un courant élevé sans résistance.
- Accepter des compromis tels qu’une charge partielle à 75% ou 50%, une augmentation du temps de recharge à 10 minutes, ou une réduction de la capacité de la batterie.
Il est probable que les constructeurs se tourneront vers ces compromis pour rendre la recharge plus réaliste, même si cela implique de réduire l’autonomie réelle des voitures électriques.
Conclusion
Malgré les avancées, les batteries des voitures électriques sont encore loin de rivaliser avec un simple réservoir de carburant diesel en termes de performances. Les contraintes liées à la puissance de distribution rendent impossible l’atteinte des objectifs initiaux. Il faudra donc revoir nos ambitions pour le véhicule électrique pour tous.
