Échange de batteries pour voitures électriques : NIO, CATL et Ample relancent le modèle en Europe

Aujourd’hui, les acheteurs de voitures électriques recherchent principalement deux choses : parcourir la plus grande distance possible avec une seule charge et récupérer de l’autonomie en un minimum de temps.

Dans cette logique, l’industrie s’oriente vers des cellules à densité et contenu énergétique plus élevés, tout en acceptant des puissances de charge plus importantes afin de réduire au maximum le temps passé à l’arrêt, le temps de « faire le plein ».

Jusqu’ici, l’histoire de l’automobile regorge d’idées brillantes qui ont échoué parce qu’elles étaient nées « trop tôt ». Soit parce que les clients et/ou la société n’étaient pas prêts, soit parce que la technologie n’avait pas encore la maturité nécessaire pour suivre l’élan visionnaire de celles et ceux qui ont lâché un audible « eureka » au cours d’une nuit d’insomnie.

Les premiers véhicules « à piles », apparus à la fin du XIXe siècle - donc plus anciens que les voitures à combustion -, illustrent bien ce phénomène. Ils ont dû attendre 120 ans avant de retrouver la perspective d’avenir que nous leur connaissons aujourd’hui. L’échange de batteries plutôt que leur recharge n’a pas été mieux loti.

Ne rechargez pas, échangez

Le principe des batteries interchangeables sur les voitures électriques, imaginé en 2007 par Better Place - la société du millionnaire israélien Shai Agassi -, s’est soldé par un échec il y a un peu plus de 10 ans. Pourtant, les bénéfices semblaient clairs : en cinq minutes, une voiture électrique repartait pour plusieurs centaines de kilomètres, et la location du service retirait de l’équation (ou du moins du portefeuille du client) une grande partie du coût très élevé des batteries. Malgré une tendance à la baisse des prix, les batteries continuent, aujourd’hui encore, à renchérir fortement le prix d’achat d’une voiture électrique face à un équivalent essence.

En s’acquittant d’un abonnement mensuel, l’utilisateur obtenait de l’énergie « toute fraîche » pour son véhicule électrique. Il lui suffisait de la récupérer dans des stations d’échange qui, en théorie, devaient remplacer les stations-service au bout de quelques décennies.

Au-delà des nombreux atouts déjà cités, le concept de Batteries as a Service (BaaS) pouvait aussi représenter un avantage sur le plan environnemental.

Dans un écosystème d’échange de batteries, on peut non seulement mieux réutiliser les ressources, mais aussi recharger les batteries plus lentement, ce qui augmente leur durée de vie et réduit, par conséquent, le gaspillage. Par ailleurs, comme elles peuvent être rechargées à n’importe quel moment, les stations d’échange sont également en mesure de fournir de l’énergie lors des périodes de forte demande.

De façon générale, l’initiative a échoué parce que ses promoteurs se sont montrés trop ambitieux. En plus d’erreurs de gestion, les deux marchés pilotes où la technologie a été déployée (Israël et Danemark) n’ont pas été à la hauteur des attentes.

Pourtant, le principe qui soutenait ce modèle économique et cette approche technologique conserve, encore aujourd’hui, les faveurs de nombreux analystes et ingénieurs. Il est désormais relancé, avec l’idée de remettre ce concept au goût du jour en l’adaptant aux leçons tirées des erreurs des pionniers.

Tesla a elle aussi expérimenté cette voie (en proposant, en 2013, de remplacer une batterie en 90 secondes), avant d’y renoncer faute d’intérêt de la part des clients (le projet a été abandonné en 2015).

Échange de batteries : est-ce enfin la bonne ?

Dernièrement, NIO (l’une des marques chinoises en forte croissance, et dont l’arrivée au Portugal ne devrait plus trop tarder) remet cette solution sur la table, malgré le scepticisme de constructeurs « installés » qui préfèrent attendre et observer (en laissant les acteurs chinois immobiliser leurs capitaux).

À l’heure actuelle, NIO, CATL (géant chinois de la production de batteries) et la start-up de San Francisco Ample proposent déjà des services d’échange de batteries en Chine, aux États-Unis d’Amérique (USA) et en Europe.

Les stations coûtent nettement moins cher que celles de Better Place et requièrent moins d’espace (deux à quatre places de stationnement suffisent). Autre différence majeure avec l’entreprise israélienne : la position de NIO en tant que constructeur lui permet de garder la main sur les batteries et les véhicules, et donc d’assurer leur compatibilité avec ses stations.

Selon la marque chinoise, un point d’échange peut équiper jusqu’à 70 voitures par jour en batteries chargées, à raison de cinq minutes par opération. NIO annonce déjà près de 2000 stations en service en Chine (on évoque 40 millions d’échanges déjà réalisés).

Avec le soutien de l’État (évidemment), le projet pilote doit s’étendre afin d’alimenter plus de 100 mille voitures électriques dans le pays, réparties dans 11 villes, toutes peuplées d’au moins un million d’habitants.

BAIC, SAIC Motor et GAC ont adopté un module commun, de manière à faire reposer les échanges de batteries sur une même plateforme. De son côté, Geely (propriétaire de marques comme Volvo, Zeekr, Polestar ou Lotus) souhaite déployer 5000 stations d’échange d’ici l’année prochaine en Chine, tandis que des systèmes flexibles sont également développés pour s’adapter à des voitures électriques de marques différentes.

Le groupe propriétaire de Volvo a signé, en novembre 2023, un accord avec NIO (qui a conclu des partenariats similaires avec les groupes chinois JAC et Chery) afin de faciliter l’émergence d’un standard visant à uniformiser ce service.

En 2024, CATL a intensifié ses efforts sur le modèle d’échange de batteries en créant une joint venture avec Didi, la principale plateforme chinoise de chauffeurs de véhicules utilitaires. Une opération qui ouvre un marché important aux constructeurs de véhicules électriques prêts à adopter la solution.

Échange de batteries en Europe

Et, naturellement, la technologie commence à s’implanter en Europe. NIO dispose déjà de premières stations actives en Norvège et en Allemagne, et TotalEnergies a signé un accord de coopération avec INFRADianba, spécialiste de l’échange de batteries (une joint venture entre l’Allemand InfraMobility, expert en infrastructures, et les Chinois d’Aulton Dianba).

Aux USA, une dynamique comparable démarre à San Francisco, où la start-up Ample exploite cinq stations d’échange, destinées en particulier aux conducteurs de véhicules électriques travaillant pour Uber. En parallèle, elle a conclu deux partenariats avec Shell et Eneos pour accélérer de nouveaux projets aux USA et au Japon.

Avec l’objectif de répondre aux besoins des citadins, chaque station Ample (sur la base de modules préfabriqués) occupe une surface réduite, équivalente à deux places de parking. L’ensemble repose sur une architecture modulaire - conceptuellement proche de pièces de Lego - capable de prendre en charge plusieurs types de batteries.

D’autres constructeurs observent de près. Stellantis a noué un partenariat avec Ample afin de tester l’échange de batteries sur une flotte de 100 Fiat 500e dans le cadre de son service d’autopartage Free2move, en Espagne. Le dispositif doit démarrer en décembre de cette année et devrait monter en puissance au cours du premier semestre 2025.

Ces mouvements ont aussi attiré l’attention en Asie : Toyota et le service postal Yamato Transport travaillent à la création d’un standard de batteries interchangeables pour les véhicules utilitaires électriques (un cas d’usage particulièrement pertinent, puisque l’échange peut se faire en moins de temps qu’il n’en faut pour charger un camion de marchandises).

La scène est désormais occupée par les constructeurs de voitures électriques, les fabricants de batteries, les start-up technologiques, les financeurs et les décideurs publics. Et tout laisse penser que les conditions sont réunies pour éviter d’attendre plus d’un siècle afin que ce modèle économique, et cette solution concrète destinée à faciliter la mobilité électrique, réussisse à s’imposer auprès des consommateurs.