CAMBRIDGE : Permettre des VE à moindre coût grâce au développement de moteurs électriques
| Le marché des véhicules électriques (VE) continue de croître.
Par le Dr James Edmondson, directeur de recherche chez IDTechEx. Le marché des véhicules électriques (VE) continue de croître ; cependant, sa croissance a considérablement ralenti en Europe et aux États-Unis au cours du premier semestre 2024. L’une des principales voies pour revigorer la croissance sera la sortie de modèles dans une gamme de prix plus abordable. À cette fin, il existe de nombreuses avenues pour réduire le coût d’un VE. Si la batterie est à juste titre au centre de l’attention, d’autres composants du véhicule, tels que le moteur électrique, peuvent également contribuer à la réduction des coûts. Le dernier 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. Améliorer les performances pour réduire la demande de batterie La première façon dont un moteur peut réduire le coût d’un véhicule est l’efficacité de la conduite. Les véhicules sont généralement conçus pour maximiser l’autonomie sur les cycles d’essai (tels que WLTP ou CLTC) et/ou dans des scénarios de conduite réels. Plus un moteur est efficace, plus il est possible d’obtenir une autonomie importante à partir de la même capacité de batterie. Par exemple, si un moteur a un rendement de 96 % plutôt que de 93 %, cela pourrait réduire l’énergie nécessaire à un véhicule de 75 kWh d’environ 2,9 % pour atteindre la même autonomie. À son tour, cela réduit le coût de la batterie du même montant, car un véhicule de 75 kWh avec un coût de batterie d’environ 100 $ US/kWh pourrait voir une réduction du prix de la batterie par véhicule d’environ 200 $ US. Matériaux vs coûts de fabrication dans le moteur Le prix des aimants et du cuivre dans les moteurs de véhicules électriques a été sensible à une volatilité importante, mais les conceptions sans aimants sont plus stables. Source : IDTechEx Les moteurs à aimants permanents (PM) dominent le marché des véhicules électriques, avec une part de marché de 85 % pour les voitures électriques à batterie et les voitures hybrides rechargeables en 2023, selon IDTechEx. Les aimants permanents utilisés dans ces moteurs contiennent des terres rares et peuvent être très coûteux ; En fait, bien qu’ils ne représentent qu’une partie relativement petite du moteur, ils occupent souvent environ un tiers de la nomenclature du moteur. Le prix historique de ces terres rares a également été très volatil ; Depuis 2010, le prix maximum du néodyme était près de 5 fois plus élevé que son prix minimum. D’autres moteurs sans aimants, tels que les moteurs synchrones à rotor bobiné (WRSM, parfois appelés moteurs synchrones à excitation externe, EESM), ont un coût de nomenclature inférieur en raison du remplacement des aimants permanents par des enroulements en cuivre. Cependant, ceux-ci sont plus coûteux à fabriquer, avec un enroulement nécessaire sur le rotor, un mécanisme pour fournir un courant au rotor et l’électronique de commande associée. Leur efficacité est généralement inférieure sur le cycle WLTP, bien que souvent meilleure pour la croisière à grande vitesse. Pour compenser les coûts de fabrication et la perte d’efficacité, le prix des matériaux PM devrait être à un niveau élevé pour rendre un moteur WRSM compétitif directement sur le coût du système. Les aimants sans terres rares sont une autre solution d’avenir, ces matériaux magnétiques sont beaucoup moins coûteux, mais sacrifient les performances. Les aimants sans terres rares tels que les ferrites ou l’AlNiCo peuvent être compétitifs avec les aimants Nd sur certaines propriétés magnétiques, mais pas sur toutes les propriétés clés. Le résultat est de nécessiter plus de matériau magnétique et de sacrifier la densité de puissance, ce qui nécessite un moteur plus gros pour les mêmes performances. Dans le but de produire un véhicule à faible coût, cela pourrait être une approche adoptée ; Un moteur beaucoup moins performant pourrait être installé et être suffisant pour une petite citadine. Cependant, en raison de l’important déficit de performance de ces aimants, les coûts de fabrication du rotor peuvent être augmentés pour contenir suffisamment de matériau magnétique. Ce qu’il faut retenir, c’est que les alternatives aux moteurs à aimants permanents en terres rares ne seront compétitives en termes de coûts que dans le scénario où les prix des aimants de terres rares sont élevés. Il existe cependant d’autres raisons de s’éloigner des terres rares, notamment le respect de l’environnement et la sécurité de la chaîne d’approvisionnement. Perspectives IDTechEx Malgré les défis, dans son rapport intitulé « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2025-2035 : technologies, matériaux, marchés et prévisions », IDTechEx prévoit que les technologies de moteurs sans aimants occuperont 30 % du marché des moteurs automobiles en 2035 (y compris les voitures électriques et hybrides à batterie), contre seulement 9 % en 2023. La sécurité de la chaîne d’approvisionnement devient de plus en plus une priorité, la volatilité historique des prix des terres rares est préoccupante et la technologie des aimants sans terres rares s’améliore. Bien que le prix du moteur ne soit peut-être pas la plus grande préoccupation dans le prix global d’un VE, il peut certainement jouer un rôle important, et les innovations en matière de technologie automobile continuent de progresser. Le flux axial pourrait-il jouer un rôle ? À l’avenir, les moteurs à flux axial pourraient jouer un rôle plus important dans la réduction des coûts. Compte tenu de leur très grande puissance et de leur densité de couple, l’utilisation de matériau par kW de puissance peut être considérablement réduite. Étant donné que la majeure partie du coût d’un moteur est dans la nomenclature, cela pourrait permettre une autre voie de réduction des coûts. Cependant, les moteurs à flux axial n’ont pas encore été fabriqués à l’échelle requise pour le marché automobile. Cela ne veut pas dire qu’ils ne pourraient pas l’être, leur fabrication est plus simple que celle de nombreux composants automobiles historiques, mais ils doivent surmonter une industrie des moteurs à flux radial bien établie et trouver les bons partenaires de fabrication pour y parvenir. IDTechEx prévoit une croissance du marché des moteurs à flux axial, mais il faudra du temps pour commencer à atteindre les volumes normalement associés aux technologies des moteurs automobiles. Pour en savoir plus sur le rapport IDTechEx « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2025-2035 : technologies, matériaux, marchés et prévisions », veuillez consulter www.IDTechEx.com/Motors. Des exemples de pages téléchargeables sont disponibles pour ce rapport. 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
|
