Par le Dr James Edmondson, directeur de recherche chez IDTechEx.

Les véhicules électriques (VE) sont un moyen clé de décarboner le secteur des transports. Cependant, les matériaux qui y sont utilisés font souvent l’objet d’un examen minutieux en ce qui concerne leur durabilité. Il est très difficile de quantifier objectivement la durabilité en raison de sa dépendance à de multiples facteurs, mais certaines technologies, certains matériaux et certaines pratiques peuvent certainement être plus ou moins durables que d’autres. En tant qu’élément clé de la transmission d’un véhicule électrique, il est également important de prendre en compte la durabilité des conceptions de moteurs électriques lorsque l’on examine la nature durable d’un véhicule. Le rapport d’IDTechEx,  » Moteurs électriques pour véhicules électriques 2025-2035 : technologies, matériaux, marchés et prévisions « , prévoit le besoin de plus de 160 millions de moteurs électriques par an d’ici 2035. Cet article vise à discuter de certains des facteurs clés et des compromis à faire pour la conception d’un moteur électrique si la durabilité est l’objectif ultime.

L’impact du choix des matériaux

Dans la grande majorité des cas, les matériaux utilisés dans le stator des moteurs électriques sur le marché des véhicules électriques sont très similaires, avec des laminés d’acier et des enroulements en cuivre. La principale différence réside dans les matériaux du rotor. Les moteurs à aimants permanents en terres rares constituent la majorité du marché, IDTechEx ayant constaté qu’ils détenaient une part de marché de 85 % dans les voitures électriques pour 2023.
Parmi les matériaux considérés pour les moteurs électriques (acier, aluminium, cuivre), par kg, les terres rares ont le plus grand impact sur l’environnement si l’on considère le potentiel d’appauvrissement de la couche d’ozone, de réchauffement climatique, d’acidification, d’eutrophisation et de création d’ozone photochimique. Bien qu’ils représentent une quantité relativement faible du moteur (moins de 1 à 2 kg), les moteurs contenant des terres rares ont tendance à avoir un impact plus important sur l’environnement par kW de puissance par rapport aux alternatives sans terres rares, malgré le fait que les moteurs sans aimants nécessitent généralement de plus grandes quantités d’autres matériaux comme le cuivre. Cependant, les moteurs sans aimant peuvent nécessiter d’autres étapes de fabrication qui pourraient augmenter la consommation d’énergie dans la fabrication.
 
Augmenter la densité de puissance et l’efficacité pour améliorer la durabilité

En termes simples, un moteur plus efficace signifie moins d’énergie gaspillée au volant du véhicule. Cela signifie moins d’électricité du réseau utilisée, ce qui, selon le réseau, pourrait être important pour réduire la production deCO2 . De plus, un moteur plus efficace signifie qu’une batterie plus petite peut être utilisée pour atteindre la même autonomie du véhicule, réduisant ainsi l’utilisation de matériaux et l’impact environnemental du système de batterie.
L’autre aspect est la densité de puissance.  Un moteur plus dense en puissance utilisera moins de matériaux pour obtenir la même puissance de sortie. En prenant un exemple extrême de densité de puissance élevée avec un moteur à flux axial, les joueurs interrogés par IDTechEx ont affirmé qu’une puissance de 190 kW peut être atteinte avec moins de 1,2 kg d’aimants ou ~6,3 grammes / kW. Comparez cela à un moteur à flux radial moderne typique à environ 10 grammes/kW.

Avons-nous besoin de plus de moteurs ?

Les recherches d’IDTechEx ont révélé que le nombre moyen de moteurs utilisés par BEV en 2023 était 13 % plus élevé qu’en 2015, car de plus en plus de véhicules sont déployés avec des variantes à moteur, tri et quadruple. Bien sûr, avoir plus de moteurs dans un véhicule augmentera l’utilisation des matériaux, non seulement pour le moteur, mais aussi pour tous les composants électroniques et de gestion thermique associés.
On pourrait se poser la question suivante : combien de consommateurs ont réellement besoin de plus d’un moteur ? C’est certainement un luxe agréable à avoir, et les constructeurs automobiles préfèrent souvent vendre ces véhicules aux spécifications supérieures qui commandent une marge bénéficiaire plus élevée. Cela réduit la durabilité du véhicule ; cependant, si cela signifie que plus de personnes sont prêtes à acheter un BEV, cela peut être considéré comme un pas dans la bonne direction pour l’environnement en général. IDTechEx estime qu’une étape clé pour revigorer la croissance du marché des véhicules électriques sera la disponibilité de modèles à bas prix (en particulier en Europe) qui commanderont probablement une solution à moteur unique pour réduire les coûts.

Quelle est l’importance de la durabilité ?

La durabilité est un objectif central de la plupart des entreprises modernes, beaucoup ayant des objectifs de zéro émission nette dans un avenir pas si lointain et des départements entiers dédiés à la réduction de l’impact environnemental de l’entreprise. Alors que les constructeurs automobiles tentent de fabriquer des véhicules électriques plus rentables, ce qui sera un facteur important dans la décarbonisation du transport routier, la durabilité des composants des véhicules électriques sera souvent devancée par des facteurs tels que la performance, l’efficacité et le prix. De plus, les matériaux des batteries font souvent l’objet d’un examen plus minutieux, et à juste titre, compte tenu des quantités utilisées par rapport aux moteurs. Cela se reflète dans les premières réglementations telles que le passeport des batteries en Europe qui exige que l’empreinteCO2 de la batterie soit signalée. La majorité de l’attention initiale en matière de durabilité sera dans ce domaine, mais à l’avenir, le moteur pourrait s’avérer un moyen important d’améliorer la durabilité des véhicules.
Le rapport d’IDTechEx, « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2025-2035 : technologies, matériaux, marchés et prévisions », analyse le paysage technologique et matériel actuel des moteurs électriques dans les véhicules électriques et prévoit les tendances et les demandes futures pour les 10 prochaines années. IDTechEx prévoit que plus de 160 millions de moteurs électriques seront nécessaires pour le marché des véhicules électriques en 2035, avec environ 30 % du marché automobile utilisant des technologies sans terres rares la même année.

Analyse IDTechEx de l’impact environnemental des matériaux dans divers moteurs de véhicules électriques commerciaux. Source : IDTechEx

Pour en savoir plus sur ce rapport, y compris des exemples de pages téléchargeables, veuillez consulter www.IDTechEx.com/Motors.
 
Pour le portefeuille complet d’études de marché sur les véhicules électriques disponibles auprès d’IDTechEx, veuillez consulter www.IDTechEx.com/Research/EV.

À propos d’IDTechEx

IDTechEx fournit des recherches indépendantes fiables sur les technologies émergentes et leurs marchés. Depuis 1999, nous aidons nos clients à comprendre les nouvelles technologies, leurs chaînes d’approvisionnement, les exigences du marché, les opportunités et les prévisions. Pour plus d’informations, contactez research@IDTechEx.com ou visitez www.IDTechEx.com.
 
Liens vers les médias sociaux :

X : https://www.twitter.com/IDTechEx
LinkedIn : https://www.linkedin.com/company/idtechex/