Ce sont des chiffres qui donnent à voir la révolution de l'électrification. En 30 ans, le coût des batteries rechargeables au lithium-ion a chuté de 97%. En 1991, à la commercialisation des premières batteries de ce type, le KWh coûtait autour de 8000 dollars. Aujourd'hui, la même capacité de stockage dans leurs équivalentes contemporaines revient à moins de 200 dollars. Alors qu'elles offrent des services bien plus performants, que ce soit au niveau du poids ou du volume.
C’est la principale conclusion d’une étude de deux chercheurs du MIT dont les calculs, publiés dans la revue Energy and Environmental Science, viennent objectiver les progrès scientifiques et industriels réalisés dans le domaine depuis l’invention du principe de l’accumulateur au lithium, récemment récompensé d’un prix Nobel pour son rôle dans la transition énergétique.
Léger et résistant
L’effondrement des prix des accumulateurs lithium-ion était déjà connu, d'abord des industriels producteurs et consommateurs, mais aussi des consommateurs individuels qui ont vu cette technologie gagner leur vie quotidienne.Grâce à la densité énergétique et la durabilité qu'il confère aux batteries, le lithium a gagné de nombreuses parts de marchédu stockage électrique pour les appareils électroniques portatifs comme les smartphones, les voitures électriques, ou même certaines installations de stockage stationnaire.
Très détaillée, l’étude mobilise un grand nombre de sources différentes et analyse plus de 17000 cellules lithium-ion, en distinguant les différentes formes de cellules (cylindriques, en sachet “pouch” ou prismatiques). Elle retrace une croissance ininterrompue du marché, qui va de pair avec une amélioration des architectures et des méthodes de production des batteries. Sur la période 1992-2016, pour laquelle le plus de données sont disponibles, le prix du stockage d’un kilowattheure a diminué de 13% en moyenne. Concrètement, chaque fois que le marché doublait de volume, le prix des batteries diminuait de 24 à 20% selon les modèles, détaillent les chercheurs.
Une dynamique encore plus forte si l'on tient compte de tous les progrès des batteries rechargeables, aujourd'hui plus fines et plus légères. En prenant en compte ces améliorations technologiques – soit la densité volumique d’énergie et la densité massique d’énergie –la baisse de prixà service équivalentatteint 17% par an, chiffrent les chercheurs. Et même 20% pour les cellules cylindriques, les plus courantes sur le marché. Un facteur d’autant plus important que ce sont ces caractéristiques, avant leur prix, qui expliquent le succès planétaire des accumulateurs au lithium.
Vers de meilleurs projections
Point faible de l’étude : ne pas expliciter les avancées techniques qui, de la recherche de nouveaux matériaux à la mise en place de procédés optimisés pour l’industrialisation, ont permis d’atteindre cette baisse de prix. Reste que le travail publié est nécessaire. Aujourd'hui, les politiques et les choix industriels organisant la transition énergétique sont faits en fonction des technologies disponibles et de l'estimation de leur coûts futurs. Avoir des données fiables et consolidées est donc essentiel pour éclairer ces choix, expliquent les auteurs, qui jugent les estimations disponibles avant leur étude trop parcellaires, incomplètes, et parfois même contradictoires. Notamment en raison de l'opacité des prix qu'engendrent les grandes négociations industrielles.
En traçant une courbe d'apprentissage – soit le rapport entre la progression du marché en volume et les gains de productivité à l'origine de la baisse des coûts – nette pour les batteries au lithium, les économistes du MIT espèrent faire autorité dans le débat, mais aussi donner un aperçu des futurs gains à attendre.
Difficile, bien sûr, de faire des projections précises, qui dépendent des technologies retenues comme des limites physiques au progrès technologique. Mais le prix des batteries devrait encore baisser, jugent les chercheurs. Fin 2020, le cabinet spécialisé Bloomberg NEF notait que les premières batteries à moins de 100$ par KWh commençaient à apparaître. Une bonne nouvelle pour la transition énergétique.
