La Gigafactory de Musk a-t-elle un sens ?

Les batteries lithium-ion sont à peu près partout - elles alimentent presque tous les smartphones, tablettes et ordinateurs portables. Pourtant, Elon Musk, PDG de Tesla Motors, a déclaré qu'il avait l'intention de construire une usine aux États-Unis dans trois ans qui fera plus que doubler la production mondiale totale de batteries lithium-ion. Le plan n'en est qu'à ses débuts, mais déjà quatre États négocient avec Tesla dans l'espoir de devenir le siège de l'usine.

Faiseur de rêves : Le PDG de Tesla Motors, Elon Musk, espère qu'une usine massive conduira à des voitures électriques bon marché.

Les gens en sont venus à attendre des plans audacieux de Musk. En plus de fonder Tesla, il a lancé sa propre entreprise de fusées, SpaceX, qui fournit désormais des fournitures à la Station spatiale internationale. Mais même pour lui, la gigafactory, comme il l'appelle, semble audacieuse.

Premièrement, Tesla a vendu 23 000 voitures l'année dernière. La gigafactory, dont la production démarrerait en 2017, produirait d'ici 2020 suffisamment de batteries pour 500 000 voitures électriques. (Il produirait suffisamment de batteries par an pour stocker 35 gigawattheures d'électricité, d'où son nom). Deuxièmement, les fabricants de batteries n'annoncent normalement les usines qu'une fois qu'elles sont financées et qu'un site est sélectionné. Et ils évoluent généralement progressivement. Pourquoi annoncer des plans pour construire une usine aussi énorme, surtout alors que les ventes de voitures électriques jusqu'à présent sont loin de la justifier ?

Le projet semble plus déroutant à la lumière des temps difficiles dans d'autres usines de batteries de voitures électriques aux États-Unis. En 2009, le président Obama a annoncé un ambitieux programme de subventions de 2,4 milliards de dollars destiné à lancer une industrie des batteries de voitures électriques aux États-Unis. Cet effort, jusqu'à présent, a échoué - des usines ont été construites, mais les ventes ont été médiocres parce que les ventes de voitures électriques ont été lentes. Tous les fabricants de batteries impliqués ont connu des difficultés (voir Trop d'usines de batteries, trop peu de voitures électriques ), et l'un d'eux, A123 Systems, a fait faillite.

Musk parie que Tesla peut générer un marché beaucoup plus important pour les voitures électriques. Pour que l'usine continue de fonctionner, il devra vendre plus de 10 fois plus de véhicules électriques en un an que Nissan l'an dernier (et Nissan a vendu plus de voitures électriques que tout autre constructeur automobile). Musk a des raisons d'avoir confiance : l'année dernière, Tesla a vendu autant de voitures électriques que Nissan aux États-Unis, même si la Model S de Tesla coûte deux à trois fois plus cher que la voiture électrique de Nissan, la Leaf. Il semble faire le pari qu'une immense usine réduira considérablement le coût de fabrication des batteries, qui restent la partie la plus chère des voitures électriques. Dans le scénario idéal, cette réduction des coûts aiderait Tesla à produire une voiture grand public d'un coût similaire à celui de la Nissan Leaf ou de la Chevrolet Volt, mais qui, surtout, pourra aller plus de deux fois plus loin avec une charge (la voiture serait également pouvoir accélérer plus vite que la Leaf).

Pourtant, il n'est pas clair qu'une immense usine permettrait de réduire les coûts nécessaires. Selon une présentation aux investisseurs, cela réduirait les coûts de 30%. Tesla a de bons antécédents en matière de réduction des coûts des batteries (voir Driving Innovation ), et même des améliorations progressives dans les usines conventionnelles pourraient réduire les coûts de 15 % d'ici 2020, selon Menahem Anderman , président de Batteries automobiles avancées . Mais on ne sait pas d'où pourraient provenir les 15 pour cent restants.

Les économies d'échelle pourraient contribuer à réduire les coûts de production dans une certaine mesure, mais Tesla affirme que la conception inhabituelle de la gigafactory, avec des batteries construites à partir de matières premières plutôt qu'assemblées, sera également utile.

Habituellement, les composants des batteries sont fabriqués dans de nombreux endroits différents. Les électrolytes sont souvent fabriqués dans une grande usine chimique et les électrodes en graphite dans une usine qui fabrique également du graphite pour les pneus et d'autres applications. Les électrolytes et les électrodes sont ensuite conditionnés dans des cellules dans une usine dédiée à la fabrication de cellules, et les cellules sont assemblées en packs de batteries complets - avec des systèmes de refroidissement et des commandes électroniques - dans une autre usine.

Musk prévoit de rassembler presque tout cela sous un même toit. Les matières premières, transformées en électrodes, électrolytes, conteneurs et autres pièces, vont à une extrémité ; les batteries complètes sortent l'une de l'autre. L'usine sera également en mesure de démonter les vieilles batteries pour recycler les matériaux, et Musk prévoit même d'utiliser l'énergie solaire et éolienne pour alimenter l'usine.

Brett Smith , codirecteur de la fabrication, de l'ingénierie et de la technologie au Center for Automotive Research, affirme que le contrôle de chaque partie du processus pourrait en effet aider à réduire les coûts.

Tesla aurait besoin d'apporter une grande expertise pour que cela fonctionne. De plus, il y a des avantages à fabriquer différentes pièces à différents endroits. Par exemple, il peut être moins cher de fabriquer des électrolytes dans une grande usine chimique qui fabrique également d'autres produits chimiques. Panasonic, le fournisseur actuel de cellules de batterie de Tesla, bénéficie du savoir-faire des travailleurs japonais, dont beaucoup ont des décennies d'expérience dans la fabrication.

Les fabricants ont essayé les deux approches. L'une ou l'autre approche peut fonctionner, dit Jack Hue , professeur d'opérations industrielles et d'ingénierie à l'Université du Michigan.

Mais Hu dit qu'une telle usine devrait être flexible. Il est possible de construire une gigafactory, dit-il. La clé réside dans le comment. La fabrication des batteries est un processus complexe impliquant de nombreuses étapes. Si ces étapes dépendent toutes les unes des autres, alors la gigafactory serait une mauvaise idée : difficile à faire fonctionner, beaucoup de temps d'arrêt ; difficile d'identifier les problèmes de qualité.

Au-delà des défis techniques, Tesla pourrait avoir du mal à convaincre ses partenaires d'adhérer au programme. L'usine coûterait 5 milliards de dollars, dont 2 milliards pour Tesla. Si Tesla ne peut pas vendre autant de voitures qu'il l'espère, il n'y aurait probablement pas de marché alternatif pour ces batteries, ce qui en fait un investissement risqué. (Un marché potentiel, utilisant des batteries pour stocker l'électricité sur le réseau, en est encore aux premiers stades de développement.)

Que la gigafactory soit réellement construite et quelle que soit l'apparence de l'usine finale, la façon dont Musk en a fait la promotion peut s'avérer être une décision commerciale avisée. Annoncer l'usine à un stade précoce, et avec une taille ambitieuse, pourrait être bon pour les négociations avec les États, surtout compte tenu de la taille proposée de l'usine. Certains États réexaminent même les lois qui restreignent la façon dont Tesla peut vendre des voitures dans leur État, ce qui pourrait aider à ouvrir de nouveaux marchés pour le constructeur automobile.

Proposer une entreprise aussi énorme pourrait également rendre plus probable que Panasonic ou un autre partenaire suivra plus tard un plan moins ambitieux, par exemple une usine pour fournir 100 000 voitures. Panasonic ne peut pas se permettre de perdre son marché, déclare Anderman.

Et pourtant, aussi grandiose que soit le plan de Musk, il convient de noter que 500 000 voitures représentent encore une infime fraction de l'industrie automobile mondiale. GM a vendu près de 10 millions de voitures l'année dernière. Si les véhicules électriques doivent un jour faire une brèche sur le marché automobile mondial, les giga-usines devront devenir une réalité.

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