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Qu'est-ce qu'une gigafactory ? Opportunités et défis liés à la production de batteries pour véhicules électriques

À mesure que la révolution des VE s'accélère, la construction de gigafactories dans le monde entier devient de plus en plus courante. On pense que l'établissement d'un réseau localisé de ces usines contribuera à stabiliser les chaînes d'approvisionnement qui dépendent actuellement des importations asiatiques.

Qu'est-ce qu'une gigafactory ?

Une gigafactory est une immense installation industrielle qui produit en masse des batteries pour les véhicules électriques (VE), y compris les modèles hybrides et entièrement électriques.

Le terme "gigafactory", popularisé par Elon Musk, PDG de Tesla, avec l'usine de Tesla dans le Nevada, combine "giga", c'est-à-dire une mesure multipliée par un milliard, et "factory".

Ces usines, désormais construites dans le monde entier, ne fabriquent pas de véhicules, mais se concentrent sur la production de batteries. Elles ont une capacité de production de gigawattheures (GWh). Cela signifie qu'une usine d'une capacité de 1 GWh peut produire suffisamment de batteries pour environ 17 000 véhicules.

Combien de gigafactories y a-t-il ?

A l'heure actuelle, le monde compte plus de 240 gigafactories opérationnelles, un nombre qui devrait passer à plus de 400 d'ici 2030, comme le rapporte Benchmark. Ces usines devraient atteindre une capacité de production collective de neuf térawattheures (TWh) d'ici 2030. La Chine domine la fabrication de batteries, puisqu'elle abrite sept des dix plus grands producteurs de batteries, CATL en tête.

Malgré la domination continue de la Chine dans la production de batteries d'ici 2030, les pays occidentaux font de grands progrès grâce à des investissements et à des réglementations pour se positionner dans ce secteur. En Europe, l'Allemagne, la Hongrie et la France sont d'importants contributeurs, accueillant ensemble plus de la moitié de la capacité prévue de 1,2 TWh en Europe à travers 19 des 36 gigafactories de la région.

Italvolt est un autre acteur clé de l'industrie, ayant conclu un partenariat exclusif avec Equans en 2021 pour construire la première gigafactory d'Italie. Cette installation sera l'une des plus grandes de son genre au niveau mondial, avec une capacité de production de 45 GWh et un investissement d'environ 3,4 milliards d'euros. Stratégiquement situé à Scarmagno, dans le nord de l'Italie, ce site est crucial pour l'industrie automobile européenne, car sa position géographique lui permet d'attirer une main-d'œuvre hautement qualifiée.

Yves Nussbaum, directeur général du marché des industries de process d'Equans France, a déclaré : "La production de batteries vertes est un atout majeur pour un avenir plus durable, et nous sommes fiers d'apporter notre expertise en matière de procédés et d'efficacité environnementale au projet d'envergure d'Itavolt Spa.

Comment fonctionne une gigafactory ?

Les gigafactory sont généralement vastes et organisées en sections, où la fabrication des batteries est divisée en trois phases principales :

  • La première phase implique la production de deux électrodes, à savoir une cathode et une anode. Ce processus comprend plusieurs étapes, à commencer par le mélange, suivi de l'enrobage, du séchage et enfin du pressage en feuilles d'électrodes complètes
  • L'assemblage de chaque cellule a lieu ensuite. Cette étape fait appel à l'automatisation discrète, aux chaînes de montage et à la robotique pour assembler les composants
  • La phase finale est la finition des cellules, qui subissent leur première charge et décharge dans un environnement de type entrepôt à haut rendement.

Dans la production de batteries, le processus commence par la recherche et le développement. Dans une gigafactory, les producteurs de batteries utilisent des outils virtuels pour améliorer la conception, coordonner les processus et accroître l'efficacité tout au long du développement du produit. Au fil du temps, les données de cet environnement virtuel sont collectées et analysées, ce qui permet de tester les produits beaucoup plus rapidement. Le cycle de production est donc beaucoup plus systématique.

Quels sont les avantages de la gigafactory?

Les gigafactories sont essentielles pour atteindre les objectifs de transition énergétique, de neutralité nette et de décarbonisation. Bien que la Chine produise 80 % des cellules de batteries lithium-ion dans le monde, des pays comme le Royaume-Uni, l'UE et les États-Unis s'efforcent rapidement d'obtenir une plus grande part du marché.

Les experts de l'industrie estiment que la présence de fabricants de batteries locaux est essentielle au succès de l'industrie automobile d'un pays, en particulier pour les véhicules électriques. La fabrication de VE à proximité du lieu de production des batteries peut être économiquement avantageuse en raison des coûts de transport moins élevés et des économies potentielles par rapport à l'importation de batteries de Chine. La production locale de batteries réduit également l'impact environnemental associé au transport sur de longues distances.

Les efforts mondiaux visant à abandonner les moteurs à combustion interne (MCI) au profit de la durabilité réitèrent l'importance des gigafactories. Elles offrent une alternative locale aux moteurs à combustion interne, ce qui aide les pays à influencer les tendances du marché et à stimuler la production nationale de VE.

Quels sont les avantages et les inconvénients des gigafactories ?

Les gigafactories présentent des défis et des opportunités, car elles deviennent un élément central de la transition vers les énergies renouvelables et les VE. L'un des principaux défis est la hausse du coût des matières premières et la demande accrue de services, qui affecte les grands projets d'infrastructure à l'échelle mondiale. Le processus de fabrication dans les gigafactories est complexe et nécessite un contrôle précis de la température, de l'humidité et de la qualité des matériaux afin de garantir une performance et une sécurité optimales des batteries. En outre, l'échelle de ces usines pose de sérieux problèmes de sécurité incendie qui doivent être gérés avec soin pour protéger à la fois l'installation et sa main-d'œuvre.

Toutefois, les opportunités présentées par les gigafactories sont tout aussi importantes. Elles sont cruciales pour conduire les pays vers l'indépendance énergétique et réduire la dépendance au pétrole et au gaz importés en encourageant la production locale de batteries pour véhicules électriques. Cette évolution favorise un paysage énergétique plus sûr et promeut la durabilité environnementale en réduisant les besoins en combustibles fossiles.

Les gigafactories servent de centres d'innovation, notamment en termes de technologies de batteries avancées, ce qui peut conduire à d'autres opportunités de recherche et de développement. Elles sont également des catalyseurs économiques clés, capables de créer des milliers d'emplois directs et indirects tout au long de la chaîne d'approvisionnement, stimulant ainsi la croissance économique régionale et attirant des investissements supplémentaires. Grâce à ces contributions, les gigafactories jouent un rôle essentiel dans la construction d'un avenir durable et technologiquement avancé.

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