The Next Trillion-Dollar Clean Energy Business Grid-Scale Batteries Are Finally Taking Off; Global Installed Battery Storage Capacity Is Estimated to Increase from Less Than 200 Gigawatts (GW) Last Year to Nearly 5 Terawatts by 2050

La prochaine entreprise d’énergie propre de mille milliards de dollars
Les batteries à grande échelle prennent enfin leur essor ; la capacité mondiale installée de stockage par batterie devrait passer de moins de 200 gigawatts (GW) l’année dernière à près de 5 térawatts d’ici 2050.

Par The Economist
07/09/2024 

La décarbonisation de l’approvisionnement mondial en électricité nécessitera plus que de simples panneaux solaires et éoliennes, qui dépendent de la lumière du soleil et des vents constants pour produire de l’énergie. Le stockage à grande échelle offre une solution à ce problème d’intermittence, mais reste sous-développé.

L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime que la capacité mondiale installée de stockage par batterie doit passer de moins de 200 gigawatts (GW) l’année dernière à plus d’un térawatt (TW, soit mille GW) d’ici la fin de cette décennie, et à près de 5 TW d’ici 2050, si le monde veut atteindre des émissions nettes nulles. Heureusement, le secteur du stockage d’énergie sur le réseau gagne enfin du terrain.

Le stockage à grande échelle reposait traditionnellement sur des systèmes hydroélectriques qui déplacent l’eau entre des réservoirs. Aujourd’hui, les batteries géantes empilées dans des rangées d’entrepôts sont de plus en plus la méthode de choix. Selon l’AIE, 90 GW de stockage par batterie ont été installés dans le monde l’année dernière, soit le double du montant de 2022, dont environ deux tiers destinés au réseau et le reste à d’autres usages, comme l’énergie solaire résidentielle.

Pour vous

Les prix diminuent et de nouvelles technologies sont développées. Le cabinet de conseil Bain estime que le marché du stockage à grande échelle pourrait passer d’environ 15 milliards de dollars en 2023 à entre 200 et 700 milliards de dollars d’ici 2030, et de 1 000 milliards à 3 000 milliards de dollars d’ici 2040.

Une baisse du prix des batteries au lithium est à l’origine de leur adoption sur le réseau. Selon BloombergNEF, un groupe de recherche, le prix moyen des batteries au lithium stationnaires par kilowattheure de stockage a chuté d’environ 40 % entre 2019 et 2023. Un ralentissement mondial de l’adoption des véhicules électriques, qui utilisent une technologie similaire, a poussé les fabricants de batteries à s’intéresser davantage au stockage sur réseau.

En 2019, les batteries au lithium stationnaires étaient près de 50 % plus chères que celles utilisées dans les véhicules électriques ; cet écart s’est réduit à moins de 20 % à mesure que les producteurs entraient sur le marché. L’AIE calcule que l’énergie solaire combinée aux batteries est désormais compétitive par rapport à l’électricité produite au charbon en Inde et est en passe d’être moins chère que l’énergie au gaz aux États-Unis d’ici quelques années.

La Chine est le centre de la production mondiale de batteries. Elle abrite quatre des cinq plus grands fabricants mondiaux, dont CATL et BYD. La part de la production chinoise de batteries allouée au stockage stationnaire est passée de presque rien en 2020 à environ un cinquième l’année dernière, dépassant la part utilisée dans l’électronique grand public. Cette croissance a été favorisée par des politiques nationales exigeant que les grands projets solaires et éoliens installent également du stockage.

Les entreprises chinoises de batteries sont très innovantes. CATL, par exemple, a multiplié par huit ses investissements en recherche et développement depuis 2018, pour atteindre 2,5 milliards de dollars l’année dernière. BYD, qui a beaucoup investi dans la robotique et l’intelligence artificielle, a construit une usine de batteries à Hefei, en Chine, qui est presque entièrement automatisée.

Cependant, l’industrie est également confrontée à un problème de surcapacité. Selon BloombergNEF, la Chine produit déjà suffisamment de batteries au lithium pour répondre à la demande mondiale dans tous les secteurs. L’industrie a annoncé des plans pour 5,8 térawattheures (TWh) de capacité supplémentaire d’ici 2025, soit plus du double de la capacité mondiale actuelle de 2,6 TWh.

Cela sera catastrophique pour de nombreuses entreprises du secteur des batteries, y compris celles qui produisent pour le réseau. Selon Benchmark Mineral Intelligence, un autre groupe de recherche, la construction de 19 usines de batteries en Chine a été annulée ou retardée au cours des sept premiers mois de 2024. La baisse des prix a également affecté de nombreuses startups occidentales de batteries.

Un exemple est la suédoise Northvolt, considérée par certains comme la réponse européenne aux géants chinois des batteries. L’année dernière, l’entreprise a enregistré une perte de 1,2 milliard de dollars, contre 285 millions de dollars en 2022. La conséquence de tout cela sera probablement une vague de consolidation, comme l’avait prédit Robin Zeng, PDG de CATL, plus tôt cette année.

Néanmoins, un bain de sang parmi les fabricants de batteries pourrait aider, plutôt que d’entraver, l’adoption du stockage par batterie. Les prix pourraient encore baisser à mesure que les entreprises les plus productives s’accaparent une plus grande part du marché.

La concurrence féroce stimule déjà l’innovation, les entreprises recherchant de nouvelles technologies pour rivaliser. Les batteries sodium-ion sont une alternative prometteuse. Elles ne nécessitent pas de lithium coûteux, et bien qu’elles offrent une densité énergétique inférieure, cela pose moins de problème pour les batteries stationnaires que pour celles qui alimentent les véhicules électriques.

Les entreprises établies s’empressent de développer la technologie pour le réseau. Plusieurs startups misent également sur cette technologie. Natron, une entreprise américaine soutenue par le géant pétrolier Chevron, investit 1,4 milliard de dollars pour construire une usine de batteries sodium-ion en Caroline du Nord, dont l’ouverture est prévue en 2027. Landon Mossburg, PDG de la startup sodium-ion Peak Energy, affirme vouloir que son entreprise soit « le CATL de l’Amérique ».

Tom Jensen, PDG de Freyr Battery, une autre startup, estime que la seule façon pour les entreprises occidentales de batteries de rivaliser est de développer de nouvelles technologies. La liste des approches innovantes s’allonge. EnerVenue, une autre startup, commercialise une batterie nickel-hydrogène. L’entreprise a levé plus de 400 millions de dollars et construira une usine au Kentucky qui vise à produire des batteries abordables capables de stocker de l’énergie pendant de longues périodes.

De plus, ces nouvelles technologies sont bien adaptées pour répondre aux demandes énergétiques croissantes des centres de données, que les géants de la technologie veulent alimenter avec des énergies renouvelables. Le fait que les batteries sodium-ion soient moins sujettes aux incendies que les batteries au lithium les rend particulièrement attrayantes pour les entreprises technologiques, note Jeff Chamberlain, PDG de Volta Energy Technologies, une société d’investissement axée sur le secteur du stockage d’énergie. En plus d’une sécurité accrue, cette caractéristique pourrait réduire considérablement les coûts d’assurance, ce qui est un facteur pertinent pour ces entreprises. Colin Wessels, co-directeur de Natron, note que sa startup prévoit de fournir des batteries principalement pour les centres de données.

Le déploiement rapide des centres de données crée également des lacunes dans l’infrastructure de réseau nécessaire à la production et à la transmission d’énergie, que des batteries de plus longue durée comme celles d’EnerVenue pourraient aider à combler. Aaron Zubaty, responsable du développeur d’énergie renouvelable Eolian, prédit un boom des solutions de stockage de quatre à huit heures pour faire face à la demande croissante sur les réseaux électriques au cours de la prochaine décennie.

Le stockage à grande échelle progresse rapidement. « Les batteries ont réalisé en cinq ans ce que l’énergie solaire a mis 15 ans à atteindre », déclare un analyste expérimenté du boom solaire, qui suit désormais l’industrie des batteries. Comme le souligne Fatih Birol, directeur exécutif de l’Agence internationale de l’énergie, « Les batteries changent la donne sous nos yeux ».