Recherche industrielle et développement expérimental pour le réemploi des batteries Lithium-ion
Programme : Aide aux projets de recherche, développement ou innovation
Mots-clés : Economie circulaire / Déchets / Energie / Eco-conception
Contexte : La start-up SWOOP ENERGY a été créée en janvier 2022 et est actuellement incubée à Euratechnologies. Elle s’inscrit dans l’écosystème régional d’innovation en lien avec le pôle de compétitivité TEAM², l’accélérateur rev3 du campus de la CABBALR (Communauté d'Agglomération Béthune Bruay Artois Lys Romane) et le pôle d’excellence MEDEE. La société développe une alternative aux groupes électrogènes conventionnels en substituant les combustibles fossiles (essence, fuel ou gaz) par des batteries de véhicules électriques réemployées comme vecteur énergétique. Les marchés adressés pour l’usage de ces générateurs innovants sont principalement les secteurs professionnels comme le BTP, la production audiovisuelle ou l’évènementiel. Les batteries lithium-ion utilisées pour la grande mobilité électrique disposent encore en moyenne d’un minimum de 70 % de leur capacité de stockage énergétique lorsqu’elles arrivent en fin de vie, c’est-à-dire lorsque leur usage n’est plus adapté à une utilisation dans un véhicule électrique. SWOOP ENERGY propose d’utiliser cette capacité de stockage résiduelle dans d’autres applications en fonction de l’état de santé de la batterie et son niveau de densité énergétique. Bien qu’offrant des qualités d’usages intéressantes (réparabilité, adaptabilité terrain et conditions météorologiques), les groupes électrogènes actuels présentent plusieurs inconvénients liés à la pollution générée et leur caractère bruyant surtout pour des utilisations en intérieur. De plus, la plupart du temps surdimensionnés par rapport à leur utilisation, les groupes électrogènes ont une tendance à la surconsommation énergétique (en moyenne utilisation à 25 % de leur capacité maximale) entrainant une augmentation des émissions polluantes, une diminution de leur durée de vie et augmentant les coûts de maintenance. De plus en plus de collectivités s’emparent du problème allant jusqu’à, à l’instar de la ville de Paris, à interdire l’utilisation de groupes électrogènes de moins de 10kVA dans l’espace public. La société SWOOP ENERGY s’inscrit dans cette tendance en développant une solution innovante de réemploi. Elle se positionne sur la qualification des batteries et sur l’intégration d’une électronique de gestion adéquate pour assurer une réutilisation sécurisée tout en cherchant à prolonger au maximum la durée de seconde vie de la batterie dans une logique de vente d’une performance d’usage. Le projet s’inscrit dans la dynamique régionale autour du réemploi et du recyclage des batteries, initiée en 2021, par l’ajout d’un maillon à la chaîne de valeur globale de l’usage des batteries et par le partage d’expériences et des données collectées en vue de l’amélioration des connaissances sur le vieillissement des batteries électriques. Ce projet répond à la volonté de l’Union Européenne de favoriser le réemploi des batteries et dans la perspective d’une nouvelle directive européenne devant remplacer la directive 2006/66/CE par la mise en place d’un «passeport des batteries » facilitant leur traçabilité et la récupération des données liées à leur utilisation dans une première vie.
Description : Le projet a un caractère innovant sur plusieurs points. Différents verrous technologiques sont encore à lever car le réemploi de ces batteries nécessite entre autres de nombreuses adaptations des systèmes d’origine conçus pour leur première vie. Les étapes de développement à franchir peuvent être résumées ainsi : Définition d’une procédure de tests non destructifs pour déterminer l’état de santé, l’état de sécurité des batteries et leur capacité à connaître une seconde vie. Mise en place d’un indice de sécurité adaptable et révisable sur la base du principe du « machine learning » (gain en précision obtenu grâce au volume croissant de données collectées et à leur traitement). Cet indice prendra en compte les informations des évènements subis en première vie, des mesures obtenues lors de la qualification de la batterie pour une seconde vie ainsi que lors de son réemploi. Optimisation des systèmes de management de la batterie (BMS ou Battery Management System) spécialement conçus et programmés pour l’usage en seconde vie ainsi que des fonctionnalités innovantes associées comme la modularité permettant une autonomie adaptée à l’usage. Programmation des applications mobiles et des interfaces utilisateurs permettant un pilotage optimisé. Développement de serveurs de données collectées et de leur analyse pour optimiser les réglages. Validation de tests liés aux différentes certifications nécessaires pour leur future utilisation. La caractéristique communicante de la solution proposée ainsi que la collecte et le traitement des données constitue un axe de développement central du projet. Ils permettront d’optimiser la durée de vie des batteries, d’améliorer leur niveau de sécurité. L’échange de ces données collectées entre les différents acteurs de la chaîne de valeur va permettre également de maximiser les retours d’expérience entre fabricants, utilisateurs et recycleurs, facilitant ainsi les processus d’innovation au niveau du produit, de sa qualification amont ou lors de sa gestion en fin de vie. La capacité de communication du produit permettra à l’utilisateur d’obtenir des conseils de bonnes pratiques d’utilisation, de piloter l’appareil dans une option de confort et d’optimisation de son usage donc de sa durée de vie.
Objectifs et résultats attendus : Le projet présenté vise à poursuivre le développement de prototypes de générateurs électriques utilisant des batteries de réemploi jusqu’à leurs modélisations en conditions réelles de fonctionnement. Autrement dit, il s’agit de passer d’une maturité technologique démontrée en environnement de laboratoire à une maturité technologique permettant de valider une utilisation compatible avec des environnements représentatifs des conditions de la vie réelle. Le projet de R&D s’inscrit dans un continuum allant de la recherche industrielle au développement expérimental. Aujourd’hui, le circuit d’approvisionnement des batteries de seconde vie s’opère sur le marché de la revente de batteries dans les pays Scandinaves. En effet, ces pays sont en avance quant au réemploi des batteries alors que le marché français reste actuellement peu structuré. Le partenaire principal est la start-up suédoise Cling Systems qui permet de mettre en relation des vendeurs de batteries et des réemployeurs. Les batteries vendues sont démontées, testées et livrées pour s’assurer de l’état de santé des batteries. SWOOP Energy souhaite également retester ces batteries pour en déterminer l’état de santé. Cependant, bien que cette solution d’approvisionnement soit amplement suffisante pour les premières années d’activité (en termes de volumes de batteries disponibles et les flux mensuels entrants chez CLING Systems), SWOOP Energy souhaite relocaliser l’approvisionnement des batteries pour minimiser les émissions de CO2 et les coûts de transport. Plusieurs axes sont étudiés : Discussions avec des constructeurs automobiles pour sécuriser un approvisionnement stable Discussions avec des recycleurs pour donner une seconde vie avant le recyclage des batteries Discussions avec des centres VHU (Véhicules hors d’usage) pour réemployer les batteries encore utilisables des véhicules en fin de vie Les batteries visées pèsent 31kg pour 6.85 kWh de capacité de stockage à neuf. Les dimensions sont : 59 x 22.5 x 11.5 cm. Le voltage nominal est de 44V pour 140Ah. La chimie est NMC 712. La structure 7S2P. Tableau des indicateurs complémentaires de l'opération : Indicateurs Unité Valeur Emplois créés ETP 0 Emplois maintenus ETP 3 Contrats d'alternance Contrats 1 Population sensibilisée au changement (pratiques et comportements) Personnes 15 Le projet comporte-t-il un volet qualité de l'air ? Oui ou non Oui Est-ce que le projet a été suivi/initié dans le cadre d'une dynamique territoriale reconnue (COT, COTTRI, Territoire d’Industrie, démonstrateur Rev3, CRTE …) ? Oui (laquelle) ou non Rev3
Bénéficiaire : SAS SWOOP ENERGY
Localisation : Roubaix, Hauts-de-France, FRANCE
Début : 11/10/2022 — Durée : 14 mois
Budget total : 155101.93 € — Aide ADEME : 40231.52 €
Statut : Clos