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La querelle sino-japonaise pousse les batteries au lithium vers l'application hybride

Par Raymond Bonnaterrele 30 septembre 2010 | (2) Commentaires | Permalink

 Sur fond de querelle sino-japonaise qui menace leurs approvisionnements en terres-rares, les industries japonaises des batteries et des moteurs électriques se préparent à des changements radicaux dans leurs choix technologiques. Contrairement à leur nom générique, les terres-rares ou lanthanides ne sont pas rares sur terre. Des gisements étaient exploités en abondance en Californie et en Australie jusqu'à ce que les productions chinoises à bas coûts entraînent la fermeture de ces exploitations et conduisent la Chine à obtenir un quasi monopole mondial de production des terres rares (97% !! soit 120 mille tonnes sur une production mondiale de 124 mille). Il existe également des gisements de terres-rares associés au minerai d'uranium au Kazakhstan qui ne sont pour l'instant que partiellement exploités et valorisés. Le rationnement annoncé en ressources chinoises va tout naturellement faire grimper les cours de ces métaux et va ainsi réactiver les exploitations non chinoises dans le monde. Le Japon dont les approvisionnements dépendent à  90% des exportations chinoises, aurait réussi à obtenir de la part de la Chine 38000 tonnes de lanthanides en 2009. Il travaille d'autre part très activement avec le Kazakhstan pour compléter ses approvisionnements. L'américain Molycorp envisage pour sa part de reprendre ses exploitations de la Moutain Pass en Californie, sous condition qu'il obtienne certaines aides du Congrès qui attendent décision. En Australie le Groupe Arafura va lever un milliard de dollars australiens pour relancer ses productions avec pour objectif d'atteindre une production de 22 mille tonnes d'oxydes en 2013.

Accumulateur Toshiba de 60 Ah

Mais la meilleure des parades pour le Japon qui ne voudra pas dépendre pour ses approvisionnements de la Chine, sera de réduire ses consommations en lanthanides dans les moteurs, les batteries et le polissage des verres qui sont les trois applications consommatrices de terres rares.

- Dans le polissage des verres il utilise dans les 900 tonnes par an d'oxyde de cérium, la pâte de polissage pourrait être éventuellement remplacée par de l'oxyde de zirconium comme le propose certaines expériences en cours chez Kokonoe Electric qui commercialise ces pâtes à polir.

- Les moteurs à aimant permanent utilisant du néodyme et du dysprosium constituent un important débouché pour les terres rares avec une croissance potentielle importante des véhicules hybrides dont les volumes annuels devraient atteindre les 10 millions d'exemplaires avant 2020. Le NEDO avec l'aide de l'Université d'Hokkaido annonce qu'il sait définir un moteur de 50 kW à base de ferrites tout aussi performant et moins cher que les moteurs à aimant permanent aux lanthanides. Le secret repose sur des ferrites améliorées et un accroissement des électroaimants dans le moteur (LIRE les travaux déjà publiés sur le sujet).

- Enfin, le plus gros consommateur de terres-rares au Japon constitue l'industrie des batteries du type Ni-MH qui utilisent des alliages très sophistiqués pour former des hydrures métalliques au sein de l'électrode négative lors de la recharge des accumulateurs. Pour s'affranchir de ces alliages la riposte est évidente: limiter ou abandonner la technologie Ni-MH au profit de la technologie Li-Ion pour les applications les plus consommatrices en batteries telles que les véhicules hybrides et autres deux roues plus ou moins électrifiés. Il apparaît alors évident que le succès de la technologie SCiB de Toshiba provient largement de ce désamour du Ni-MH. Cette technologie, grâce à une électrode négative à base de titanate acceptant des charges très rapides, est le substitut idéal à la technologie Ni-MH pour les applications hybrides.

Toshiba avec d'énormes investissements joue, entre autres, la carte de la substitution des batteries Ni-MH. Il va lancer en production sa nouvelle usine  de Kashiwazaki dont la capacité de production est prévue dans une première étape pour atteindre les 500 mille accumulateurs par mois de capacité typique de 20 Ah. Toshiba qui travaille déjà avec Volkswagen et discute avec Mitsubishi Motors, vient d'annoncer qu'il allait travailler sur un véhicule hybride pour Fiat et sur les poids lourds du futur avec Scania du Groupe VW. Il annonce également le développement d'un accumulateur de 60 Ah (FIG.) pour le stockage d'énergie ou les futurs véhicules électriques de large autonomie annonce le Nikkei Electronics. Ce nouveau produit présenterait une énergie volumique autour des 250 Wh/litre et sur la base d'une densité de l'ordre de 2 pour les accumulateurs au Li-Ion, ceci conduirait à une énergie massique vers les 120 Wh/kg

LIRE le rôle de Sumitomo dans les relations entre Japon et Kazakhstan.

LIRE l'info sur le projet Arafura en Australie.

Le 30 Septembre 2010

Volvo Trucks et Michelin: 15% déconomies de carburant par camion bien chaussé

Par Raymond Bonnaterrele 24 septembre 2010 | (1) Commentaires | Permalink

  Volvo Trucks et Michelin ont conduit des essais comparatifs de consommations de poids lourds chargés de 40 tonnes de fret (FIG.) et possédant ou non de bons pneumatiques, bien ou mal gonflés et au parallélisme bien ou mal aligné avec l'axe du camion. Les résultats affichent un gain de consommation potentiel proche des 15% entre la pire  et la meilleure des configurations avec une participation aux gains des divers paramètres du type:

-qualité des pneumatiques : 11%

-gonflage correct: 1%

-parallélisme: 2,5%

 Ce travail expérimental de quantification des déperditions d'énergie par la résistance de roulement sur la chaussée ou par mauvaise pénétration dans l'air d'un camion roulant en crabe dans le troisième cas, illustre parfaitement les gains possibles en consommations de carburants réalisables simplement par les poids lourds qui, rappelons-le, représentent 26% aux USA et dans les 40% en Europe des consommations de carburants routiers.

LIRE le papier de Volvo Trucks sur cet essai.

Remarque: pour les passionnés de réduction des consommations des poids lourds du futur il est conseillé de LIRE le remarquable travail du National Research Council américain sur le sujet et qui affirme que les consommations des poids lourds américains pourraient être réduites par deux... une condition nécessaire: taxer lourdement les prix des carburants aux US!!

Le 24 Septembre 2010

Curieusement, GS-YUASA annonce un accumulateur au phosphate de Vanadium

Par Raymond Bonnaterrele 12 septembre 2010 | (0) Commentaires | Permalink

  Parmi les divers phosphates lithiés susceptibles de constituer la matière électrochimiquement active positive d'un accumulateur Li-Ion la forme réduite du phosphate de Vanadium Li₃V₂(PO₄)₃ présente une capacité massique théorique de 197 Ah/kg. Cette valeur est obtenue en divisant 3 Faradays correspondant aux trois Lithium de la formule (ou 3 fois 26,8 Ah en unité industrielle) par la somme des masses atomiques des constituants. Elle est supérieure à celles du phosphate de Fer lithié (LiFePO4: 170 Ah/kg) et du phosphate de Manganèse lithié (LiMnPO4: 171 Ah/kg). La courbe de décharge du phosphate de Vanadium pur présente un double palier, mais grâce à divers dopants inventés par les producteurs d'accumulateurs ou leur très précieux sous-traitant chimiste, il est possible d'obtenir une courbe de décharge monotone autour des 3,5V. C'est en tous les cas ce qu'annonce le nippon GS-YUASA en présentant un nouvel accumulateur de 5Ah apparemment développé avec l'aide du NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) japonais. Cet accumulateur conçu pour délivrer de fortes puissances dans des applications de type véhicule hybride présente une énergie massique modeste de 55 Wh/kg et une énergie volumique de 92 Wh/litre.

 Ceci étant dit on ne peut voir qu'un avenir assez rapidement borné à l'aventure industrielle d'un accumulateur à base de Vanadium, quelles que soient ses qualités intrinsèques. Ce métal occupe un marché mondial annuel qui devrait revenir en 2010 vers les 60 mille tonnes de 2008. Il est à 95% mobilisé allié au Fer. Une batterie hybride (5Ah, 210V) de 60 accumulateurs utilise plus de 2 kg de phosphate de vanadium dont plus d'une livre de Vanadium pur. Un million d'exemplaires de cette batterie, pour un marché annuel de la voiture hybride autour de 10 millions d'exemplaires dans une décennie, conduit à une consommation annuelle de plus de 500 tonnes de Vanadium ce qui devient perceptible sur ce marché relativement étroit. 

Le 12 Septembre 2010

En 13 ans, les ventes cumulées de voitures hybrides Toyota ont dépassé le million d'exemplaires au Japon

Par Raymond Bonnaterrele 5 août 2010 | (6) Commentaires | Permalink

 Il n'y a qu'aux réunions mondaines du Grenelle de l'environnement qu'on imagine relancer l'économie l'an prochain par "l'innovation verte". Sorte de champignon hallucinogène qui pousserait ex nihilo sur les paillasses de jeunes chercheurs boutonneux, embauchés le mois précédent. Malheureusement, les choses dans le domaine de l'innovation technologique sont beaucoup plus complexes et se déclinent sur des périodes beaucoup plus longues. L'exemple de Toyota qui fête, en ce moment, son millionième exemplaire hybride vendu au Japon, illustre parfaitement cette lenteur industrielle. Il aura fallu 13 ans d'annonces commerciales (depuis 1997), auxquelles il faut ajouter je ne sais combien d'années de recherches et développement préalables, pour assister à un réel succès de la formule chez Toyota. Ce phénomène est illustré par le tout dernier lancement de l'Auris hybride en Europe, et par l'essoufflement des concurrents marris qui courent tous derrière.

 

Ce succès de la technologie hybride est la conséquence

-d'une idée simple de Judoka, récupérer l'énergie cinétique du véhicule au freinage,

-de l'arrivée de technologies complexes de batteries Ni-MH innovantes rendant possible le stockage de cette énergie sous forme électrique,

-de la montée d'une angoisse de pénurie imminente d'énergies fossiles,

-de la volonté politique des gouvernements de surfer sur la vague écolo au moyen classique d'aides financières,

-d'une approche marketing à la japonaise, axée sur le long terme et l'avance technologique.

Développer une politique industrielle innovante nécessite donc une masse importante de travail sur la durée, une politique constante des acteurs économiques et...un peu de chance. L'unité de temps dans ce domaine est la décennie.

LIRE le communiqué de TOYOTA sur le sujet qui affirme toujours vouloir généraliser la technologie hybride sur toutes les séries: "introducing hybrid models in all vehicle series in its lineup as early as possible in the 2020s"...une décennie de plus!

Le 5 Août 2010

Le fort développement des matériaux composites de hautes performances tire vers le haut l'activité des Groupes japonais

Par Raymond Bonnaterrele 29 juin 2010 | (2) Commentaires | Permalink

  La recherche d'une meilleure efficacité énergétique dans  les transports est un puissant facteur de développement des matériaux composites dans le monde. Ce sont pour l'instant les futurs avions qui vont absorber l'essentiel des productions de ces produits innovants les plus élaborés. Ce seront demain les véhicules routiers allégés électriques, à la recherche d'une plus grande autonomie, qui prendront le relais de croissance de la demande. Pour le seul marché aéronautique les matériaux composites représentent aujourd'hui dans les 5000 tonnes par an, ils devraient atteindre dans les 10 mille tonnes en 2015 et autour des 20 mille tonnes en 2025 pour un Chiffre d'Affaires de 3 à 4 milliards de dollars. Le premier acteur mondial dans le domaine est le japonais Toray qui vient de signer récemment un accord de fourniture à long terme avec Airbus. Derrière le leader, c'est le deuxième japonais Teijin, sous la marque Toho Tenax, fournisseur d'Airbus depuis les années 80 qui vient de s'illustrer en signant coup sur coup deux accords de fournitures: l'un avec Airbus, l'autre avec Bombardier pour la gamme d'appareils de la nouvelle Série C.

 Teijin développe en particulier pour Airbus plusieurs gammes de produits à base de fibres de carbone pré-imprégnées utilisant des polyéthers cétones (PEEK) ou des polybenzoxazines. Teijin voudrait capter en 2025 jusqu'à 30% du marché des composites pour l'aéronautique. Dans le cadre de ce développement, cet industriel japonais va investir une ligne en technologie pré-imprégnée dans son usine d'Oberbruch en Allemagne. Cette ligne dédiée aux produits pour EADS sera opérationnelle en Mars 2011.

LIRE le communiqué de Teijin sur le sujet.

Le 29 Juin 2010

Volvo: 25 à 30% d'économie de carburant pour les bus hybrides en ville

Par Raymond Bonnaterrele 31 mai 2010 | (1) Commentaires | Permalink

  Volvo annonce le lancement en production de série de deux nouveaux bus hybrides dans ses usines polonaises et suédoises. Cet industriel souligne le retard pris par l'Europe dans cette approche appliquée aux transports collectifs, par rapport au succès connu par cette technologie aux US, où un bus sur cinq mis en circulation est hybride. Les tests en vraie grandeur ont révélé que les économies de carburants atteignent des valeurs courantes de 25% et même comprises entre 30 et 35% dans des conditions de trafic congestionné.

 L'hybridation des bus urbains qui accélèrent et décélèrent des centaines de fois dans une journée, est une voie évidente d'amélioration des performances énergétiques du trafic de masse dans les villes. Combien est lente sa mise en place dans une Europe soi-disant à la pointe des technologies vertes, mais toujours en retard dans les processus d'innovation.

 Nous attendons toujours le bus à gaz naturel comprimé hybride qui alliera efficacité énergétique et absence de dépendance vis à vis des carburants liquides.

LIRE le communiqué de Volvo

Volvo Trucks poursuit activement le développement de la filière gaz naturel-diesel

Par Raymond Bonnaterrele 4 avril 2010 | (0) Commentaires | Permalink

 En des temps ou le gaz naturel est abondant et où ses cours sont décorrélés de ceux du pétrole, imaginer un poids lourd alimenté par un mélange composé de 3/4 de gaz naturel et 1/4 de gasoil n'est pas forcément stupide. C'est un des axes de développement de Volvo Trucks qui annonce qu'il saurait aujourd'hui concevoir un véhicule alimenté au mélange méthane liquéfié - gasoil présentant, grâce au très bon rendement énergétique du moteur diesel, une autonomie de 500 km. L'objectif de Mats Franzén, patron de la stratégie moteur chez Volvo, est d'atteindre dans un futur proche une autonomie de 1000 km. Face à l'objectif de réduction de consommation de pétrole évident, il faut résoudre le problème opérationnel de la mise à disposition de GNL auprès des pompes alimentant les poids lourds. De plus sa faible densité de 0,42 à l'état liquide à -162°C le rend volumineux à transporter. Il est deux fois moins dense et présente presque deux fois moins (55%) d'énergie volumique que le gasoil. De plus il nécessite un conteneur spécial pour l'isoler thermiquement et supporter la pression interne du conteneur qui est de l'ordre de 8 bars.

Le désir d'indépendance énergétique des Etats-Unis dont le sol regorge de gaz naturel, pourrait inciter les autorités à favoriser un jour ce type de solution qui constituerait un pas important vers la substituabilité du pétrole par d'autres sources d'énergie primaire. Bien sûr un mouvement de spéculation à la hausse des cours du pétrole pourrait accélérer la conversion des flottes à ce mélange.

LIRE le communiqué de Volvo Trucks

Le 4 Avril 2010.

La consommation des poids lourds américains pourrait être réduite de moitié affirme une étude du NRC

Par Raymond Bonnaterrele 4 avril 2010 | (2) Commentaires | Permalink

 Le National Research Council, bras armé des Académies de Science, de Technologie et de Médecine américaines, vient de publier un pré-rapport sur les possibilités de réductions des consommations de carburants par les poids lourds américains. Ces 11 millions d'engins qui vont des pick-up et autres vans de plus de 2,7 tonnes (3000lb) aux très gros poids lourds, avec tracteur et remorque, pouvant atteindre 36 tonnes (80000 lb) consomment 20% des combustibles liquides américains (26% des carburants pour les transports). Cela représentait 3,9 millions de barils par jour en 2008 pour une consommation totale de 19,5 millions de barils/jour. Les plus gros (> 33000 lb) qui représentaient 60% des consommations, étaient à 100% diésélisés par contre les plus petits qui représentaient 19% des consommations étaient équipés à 87% de moteurs à essence.

D'après les calculs du NRC l'efficacité énergétique de ces véhicules pourrait être quasiment doublée par la somme des diverses améliorations qui portent sur l'aérodynamisme, les pneumatiques, la réduction de masse, l'optimisation de la transmission, les rendements des moteurs et la diésélisation, l'hybridation, le mode de conduite, les aides au choix du trajet, etc. (FIG.).

Cependant cette étude constate que les progrès sont ralentis par l'absence de rentabilité économique de certaines solutions qui arriveraient à un pay-back en 10 ans avec un carburant vers les 5 à 6$ par gallon (un euro le litre) ce qui est le double du prix actuel. Alors le NRC recommande au Congrès américain d'accroître les taxes qui pèsent sur les carburants.

"Finding 7-2. Fuel taxes offer a transparent and efficient method for internalizing the potential societal costs of climate change and oil imports (e.g., energy security) and reducing fuel consumption in road transport. Fuel taxes operate to make fuel-saving technologies more attractive and provide incentives for saving fuel in operations ..."

Elle est par contre très critique sur les conséquences d'un "cap & trade" des émissions de CO2 sur le monde des transports qui aboutirait à une usine à gaz législative et règlementaire. 

  Parmi les autres recommandations il est possible de retenir l'entraînement des chauffeurs à une conduite économique ou bien l'accroissement de 20% du poids total en charge des véhicules les plus lourds (FIG.).

 Il est intéressant de constater qu'une simple réflexion, détachée des slogans à la mode, menée par les académiciens américains aidés d'éminents spécialistes, conclut que c'est la taxation des carburants qui est le meilleur outil incitatif pour pousser les transporteurs à s'équiper de poids lourds plus économes en carburants. Les poids lourds américains les plus imposants consomment en moyenne 41 litres de carburants aux 100 km (=235/5,7 miles/gallon). Ils ne pourraient, un jour, n'en consommer que la moitié, à condition que le surcroît de prix d'achat soit compensé par des économies sur les carburants devenus onéreux ou par un accroissement de la masse embarquée. L'enjeu est une réduction des consommations américaines de pétrole près de 2 millions de barils/jour ce qui est égal à la consommation de la France aujourd'hui.

LIRE ce long rapport.

Le 4 Avril 2010

Les ventes de voitures hybrides au Japon connaissent des succès divers

Par Raymond Bonnaterrele 4 mars 2010 | (0) Commentaires | Permalink

 Il est intéressant de comparer les succès divergents des deux modèles leaders de voitures hybrides au Japon : la Prius de Toyota et l'Insight de Honda. Pour de mêmes conditions économiques et d'aides gouvernementales similaires, les succès commerciaux des deux modèles sont largement divergents. Alors que le modèle Prius de Toyota caracole à la première place des ventes japonaises depuis son premier mois de commercialisation en Mai 2009, le modèle Insight de Honda fugacement N°1 japonais au mois d'Avril 2009 se retrouve à la 22ème place des ventes japonaises en Février 2010 avec 3500 exemplaires. Ces sorts divergents de deux modèles peu différents sur le papier, l'Insight ayant été conçue pour optimiser les marges, la Prius pour optimiser les performances, montrent l'importance du positionnement marketing de chacun des modèles. Le client japonais achète la performance et l'image de haute technologie. Il semble peu attiré par l'hybride à petit prix.

 Honda va peut-être pouvoir se consoler avec son nouveau modèle CRZ hybride modèle sportif qui vient d'être commercialisé et dont il compte livrer 1000 exemplaires par mois au Japon.

CONSULTER les statistiques nippones

Le 4 Mars 2010

Les proportions de ventes de petites voitures en Europe progressent de six points sur les neufs premiers mois de 2009

Par Raymond Bonnaterrele 5 février 2010 | (0) Commentaires | Permalink

 L'ACEA publie tous les trimestres les statistiques sur les ventes de voitures en Europe. La dernière publication qui concerne les neuf premiers mois de 2009, met en évidence la forte progression de la part des ventes de petits modèles de voitures, aux dépens de celles des modèles moyens ou de prestige. La proportion des petites voitures vendues est passée entre 2008 et 2009 de 39% à 45% (FIG.I)

  Ce phénomène, résultant des conditions économiques du moment et des incitations des Etats à promouvoir l'achat de petits modèles économiques en carburants, s'accompagne d'une baisse importante de la proportion des motorisations diesel (-7 points à 45%) et des ventes de 4X4 (-1,3 points à 7,7%). Cette tendance sur les neuf premiers mois de 2009, poursuit et amplifie un phénomène déjà perceptible en 2008 (FIG.II).

LIRE le rapport trimestriel de l'ACEA

Le 5 Février 2010