Développer les éco-industries en France - Document de référence Consolidation des rapports d'analyse des marchés, des filières éco-industrielles ...
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Développer les éco-industries en France Document de référence Consolidation des rapports d'analyse des marchés, des filières éco- industrielles, des politiques publiques internationales et des dispositifs publics à mettre en œuvre Décembre 2008
Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Contenu du document
Ce document est une compilation des rapports réalisés par le BCG
• Analyse des marchés et des filières éco-industrielles
• Comparaison des politiques publiques internationales
• Analyse des dispositifs publics à mettre en œuvre pour soutenir et déployer ces
filières
© Copyright BCG 2008
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Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Sommaire
• Véhicule décarboné p. 3
• Solaire photovoltaïque p. 83
• Eolien p. 124
• Capture et Séquestration du CO2 p. 148
• Efficacité énergétique des bâtiments p. 184
• Biomasse p. 250
• Biocarburants p. 278
• Recyclage et valorisation énergétique des déchets p. 306
• Dépollution des Sites p. 344
• Eau et assainissement p. 373
• Préservation des milieux naturels et de la biodiversité p. 399
• Traitement de l'air et du bruit p. 417
• Eco-conception et transparence sur la performance environnementale p. 432
des produits de consommation
• Efficacité Environnementale des Processus Industriels p. 446
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• Synthèse des chiffres clés p. 454
• Annexe p. 459
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Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Filière Véhicule décarboné
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Filière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
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Synthèse Véhicule Décarboné
Le secteur de l'automobile connaît une transformation profonde pour faire face à la réduction de la
consommation de carburant, des émissions de GES et des polluants locaux
• Amélioration continue de la performance des véhicules thermiques tirée par les règlementations
• Rupture possible – électrification – grâce à des politiques publiques spécifiques (ex : Israël, Californie, GB)
Parmi les grands pays de l'automobile, la France est bien placée pour démarrer le véhicule électrique
• Electricité compétitive et décarbonée (90% de réduction d'émission de CO2 pour les VE en France)
• Positionnement des constructeurs sur les VUL et les véhicules urbains/peri-urbains, cibles prioritaires du VE
Le marché pertinent pour créer une filière industrielle de taille commerciale est l'Europe
• Nécessité de rentabiliser des lignes de production de >100 000 véhicules par an et par modèle
• Marché européen possible pour les véhicules électrifiés (électriques purs et très hybridés) : ~1-2.5 millions de
véhicules par an (7%-15% des ventes) en 2020 soit ~20-50 Md€ par an
Le développement du VE sera attractif pour l'économie française s'il permet de développer une industrie
domestique (GMP électriques et infrastructures) et une production de VE à l'export
• Impact positif sur la balance commerciale et surplus de valeur ajoutée en France avec plus de 20% de contenu
domestique du GMP électrique et plus de 20% de la production exportée
• Stratégie défensive pour prévenir un développement des fabricants asiatiques leaders du marché des batteries
vers l'assemblage de véhicules électriques
Une politique publique ambitieuse sera nécessaire pour lever les freins au développement de la filière
• Engagement très fort de l'Etat pour amorcer la filière en France d'ici 2015 avec par exemple un objectif de
100 000 VE en production française cumulée à cet horizon (véhicule électrique pur et véhicule "très hybridé" )
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– développement des infrastructures, soutien R&D, marchés tests, soutien ciblé de la demande
• Engagement pour ouvrir le marché français européen : développement des infrastructures et stimulation de la
demande, avec par exemple un objectif de production cumulée d'un million de VE en France d'ici 2020
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Synthèse Véhicule Décarboné
Marché européen Emplois bruts en France
(Véhicules électriques et très hybridés) (Marché Français + export)
Marché (Md€) Min Estimations fondées sur des hypothèses de travail
150 Max Emplois bruts
~10%
80 000
65 000
100 50 – 90
20 – 50 40 000
50 ~1%
8 800
~0 ~0
0 0
2008 2020 2030 2008 2015 2020
Part de marché Emplois nets de
de l'électrique ~0% 7 – 15% 15 – 25% la substitution ~800 ~5 000
Scénario de développement de la filière en France Principales mesures
Ventes annuelles de véhicules électriques en France Amorçage 2009 – 2015 : créer les conditions du
300 000
300 000 développement de 100 000 VE en France d'ici 2015
• Cibles prioritaires : autopartage et véhicules utilitaires
urbains
150 000 • Participation à l'effort de recherche, infrastructures de
charge adaptées, soutien de la demande, partage du risque
40 000
Développement 2015 – 2020 : accompagner le
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0
0 développement du VE pour atteindre 1M de VE en 2020
2008 2015 2020 • Cible prioritaires : véhicules particuliers urbains/péri-urbains
Part de marché
• Infrastructures, soutien de la demande adapté, partage du
de l'électrique ~0% ~2% ~12% risque
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Filière Véhicule Décarboné
• Description de la filière
• Ruptures attendues
• Evolution du marché et opportunités pour la France
• Compléments : benchmarks de politiques publiques
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• Annexes
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Le secteur automobile connaît une transformation profonde
La réduction de la consommation de carburant et des émissions est au centre des préoccupations
Nombreux effets d'annonces des … qui se traduisent par une abondance
constructeurs, experts et politiques de projets sur les véhicules décarbonés
De la part des constructeurs 2007 2008 2009 2010 2011
Toyota FT-HS 3rd generation Prius Prius variants (A, B, C) Camry Hybrid,
• “Nous ne vendrons plus que des véhicules Hybrid X Toyota Sienna Plug–in Hybrid, tba. 3rd gen
Toyota A-BAT
hybrides d’ici 2020" (Masatami Takimoto, VP Lexus LF-Xh FCHV-adv Lexus RX400h next gen. Toyota FT-HS Sportscar
powertrain development de Toyota, Mai 2007) Lexus LS 600 h new Lexus and Toyota model, tba.
CR-Z Honda compact hybrid-tba Honda Fit
Small Hybrid Sports FCX Clarity CRX Hybrid
• "15-20% du marché automobile global pourrait FCX Clarity
Land Rover-Diesel-H.
être composé de véhicules électriques d’ici Mercury Montego, Ford Five Hundred,
Ford Edge, Lincoln MKX
2020" (Serge Yoccoz, directeur de projets Airstream HySeries Edge Ford Fusion H.
véhicules électriques de Renault, Juin 2008) Electric midsize car
further introduction
Altima H. Mixim Electric small car
planned already
Pivo II
Appuyés par les experts Mazda Tribute HEV RX-8 Renesis
• “Dans 15 ans, il n’y aura plus que des
Opel Flextreme Corsa Micro H. Cadillac Escalade Volt E-Flex
véhicules hybrides" (prof. Ferdinand Saturn AURA GMC Sierra H., Yukon H. Chevrolet Silverado H. Equinox Fuel Cell
Cadillac
Dudenhöffer, Sep. 2007) Chevy Malibu Provoq Yukon, Sierra H. Saturn Vue Green Line
Silverado H.
Chevy Volt Chevy Tahoe
A1 Metroproject quattro Tiguan HyMotion Q7 Hybrid VW Up! Audi version of
VW UP! (rumour)
Soutenus par les annonces des Passat Lingyu
Touran EcoPower II Golf TDI H. Golf Micro H.
Jetta H.
Touareg H.
politiciens 1series, micro hybrid X6 Active H 7 series H
• “Mon programme énergétique : 150Md$ sur
dix ans pour mettre en place le secteur de F 700 GLK Bluetec H. ML 450 H. S400 Hybrid
B-class F-Cell
Smart ForTwo H.
l’énergie verte" (Barack Obama, candidat à EcoVoyager
S350 Direct H. Electric Smart, add. model Mercedes
l’élection présidentielle, Fév. 2008)
Panamera Hybrid Cayenne Hybrid
• “La technologie H2 pourrait réduire les Hyundai IBlue Suzuki SX4-FCV Subaru R1e Mitsubishi iMiEV PSA Diesel HDI bybride
Hyundai Accent, Kia Rio
émissions de CO2 de 80% en 2050 " (Wolfgang Autres PSA H2Origin delivery van Hyundai Avante hybrid Renault Mégane électrique
Citröen C-Cactus Hybride Renault Scenic FCV H2
Tiefensee , Ministre des transports allemand, Juin
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2008) Aujourd'hui
Concept car/prototype
Début de production
Ruptures technologiques au niveau des carburants (biocarburants, VE
Hybride
H2…) et des modes de propulsion (électricité…) Fuel cell
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Filière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Deux logiques de réduction des émissions dans la propulsion
Amélioration continue des moteurs thermiques et rupture technologique par l'électrification
Evolution possible des véhicules : de Coût marginal de réduction des
l'amélioration continue à la rupture technologique émissions selon les évolutions11
Coût additionnel par voiture (€)
Rupture technologique :
électrification 21,000 200 €
Amélioration continue
par ppt
18,000
15,000
Hybride Véhicule électrique FR
ICE Mini- Hybride Véhicule
Hybride "Range Véhicule électrique All.2 Range Extender FR
avancé hybride rechargeable électrique 12,000
Extender"
Range Extender All.2 100 €
9,000 par ppt
Potentiel de réduction des émissions 6,000 Hybride
Mini-hybride Hybride rechargeable2 50 €
0-10% 10-30% 30-40% 50-90% Diesel avancé par ppt
3,000 GNV
Coût marginal en €/ppt Essence avancée
0
50 - 100 ~100 ~100 100 - 200
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
L'autre levier majeur est la réduction du poids des véhicules, qui requiert des % réduction de CO2
révisions fondamentales des règles du jeu (vitesse, sécurité, …)
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Compte tenu du mix électrique français, l'électrification correspond
à un coût marginal de réduction du CO2 particulièrement attractif
1. Tous les chiffres d'amélioration de CO2 sont mesurés par rapport à un moteur essence de base 176 g CO2/km type Golf 1.6 2. Calculé avec 586 g/kWh d'intensité carbone pour la production
d'électricité en Allemagne, avec 100 g/kWh en France
Source: analyse BCG
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Optimisation ICE
Description des technologies d'optimisation ICE
Jusqu'à 30% de réduction de CO2
Description Coût additionnel % réduction CO22
Injection • Les systèmes d'ID de seconde génération sont des systèmes à injection
directe à directe centraux
400 – 800€ 6-10%
charge • Bénéfices accrus du fait d'un refroidissement de la charge & de mélanges
stratifiée pauvres en carburant (réduction des pertes par pompage)
• Energie accrue par turbocompresseur
Downsizing 300-800€ 6-8%
• Un moteur suralimenté plus petit peut en remplacer un plus gros
ICE avancé
Soupapes • Réduction des pertes par pompage par des phasages et levées de
200-400€ 4-6%
variables soupapes variables
• Start-stop utilisant des démarreurs conventionnels ou des unités
Micro-
démarreurs / alternateurs entraînés par courroie
Hybride / 300-800€ 3-5%
• Coûts supplémentaires d'intégration des systèmes pour la climatisation, le
Start-stop
chauffage et la transmission automatique
• Homogeneous Charge Combustion Ignition, combustion à
HCCI 1000-1500€ 10-15%
allumage par compression d'un mélange homogène air/carburant
thermique/électrique
Mini- • Système start / stop, freinage par récupération, légère accélération
1500 – 2000€ 10-12%
Hybridation
hybride assistée
• Système start / stop, freinage par récupération, accélération
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Hybride
assistée, démarrage électrique, possibilité de conduite en tout- 3000 – 5000€ 15-30%
intégral
électrique sur de courtes distances
• Autonomie en mode électrique très limitée et limites de vitesse en
Véhicule mode VE
électrique
Source: analyse BCG
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Le coût par tonne de CO2 évitée des technologies
d'optimisation ICE est attractif
Valeur de la tonne de CO22 évitée pour les différentes technologies
Technologies naturellement rentabilisées Technologies naturellement rentabilisée en Technologie rentabilisée
Valeur de la tonne sur la durée de vie du véhicule 2020, subventions nécessaires aujourd'hui avec subvention en 2020
de CO2 évitée (€/t)
500 500
Hypothèses :
0 0
• 14 000km/an
• Durée de vie sur 8 ans
• Véhicule essence de base 2008
– 7.4L/100km
– 160g/km
– +20% d'efficacité - 500
énergétique en 2020
Soupapes Down- Injection HCCI Micro- Mini- Hybride Hybride - 500
• Prix du carburant 1.74€/L
• WACC 3% variables sizing directe hybride hybride intégral intégral VE 2010 VE 2020 VE 2020
• Emissions considérées du S&S 2008 2020 avec
réservoir à la roue subvention
• Subvention = ~3 700€ en 2020
(5 000€ pour les 100 000 -393/-496 -187/-496 -311/-393 -187/-311 -187/183 121/224 224/430 -84 703 239 -36
premiers, -5%/an ensuite)
ICE Micro- Mini- Véhicule
avancé Hybride électrique
hybride hybride
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Potentiel de réduction des émissions
4-6% 6-8% 6-10% 10-15% 3-5% 15-30% 30% 100% 100% 100%
Coût additionnel par véhicule
200-400 300-800 400-800 1000-1500 300-800 3000-5000 1500 ~13 000 ~7 000 ~3 300
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
L'amélioration continue et les ruptures technologiques sont
complémentaires pour atteindre les objectifs fixés par l'UE
Pour atteindre les objectifs de la réglementation UE il faudra
réduire les émissions des véhicules neufs de 40% d'ici 2020 Evolutions possibles
g CO2/km
De 160 à 120g CO2/km
200
- 20% - 40% • Diffusion des améliorations continues
sur jusqu'à 100% des VT
160
– Injection directe stratifiée, baisse
150 significative du poids des véhicules,
130 - 30% downsizing, HCCI, micro-hybridation
– Biocarburants
100 95 - 10% De 120 à 95g CO2/km
• Pénétration de véhicules de rupture
décarbonés
– Par exemple 10% du marché en
50
véhicules hybrides rechargeables,
range extender et véhicules tout-
électriques
– Hydrogène, GNV?
0
2006 2015 2020
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Des approches complémentaires et non concurrentes
Source: analyse BCG
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Ces deux logiques d'évolution technologique correspondent
à deux leviers différents pour les pouvoirs publics
La règlementation européenne est plus contraignante que celle aux US, Japon, Chine et favorise
le leadership technologique des constructeurs européens en matière d'amélioration continue
Les des véhicules thermiques
• Réglementation UE
réglementations
– de 160 gCO2/km en 2006 à 130 g CO2/km en 2015
actuelles favorisent – pénalités de 20 à 95€ par g de CO2/km au-delà
l'innovation • Standards CAFE
continue – de 27.5 mpg à 35 mpg en 2020 (i.e. 200 à 155 gCO2/km)
– pénalités de 55$ par mpg
• Standards Japon
– de 13.6 km/l en 2006 à 15 km/l en 2015 (i.e. 169 à 137 gCO2/km)
– pénalité fixe de 6000€ à payer par le constructeur
• Réglementation Chine
– de 32 en 2004 à 36 mpg en 2010 (i.e. 193 à 168 gCO2/km)
Des politiques publiques spécifiques sont mises en place dans différents pays pour amorcer les
véhicules de rupture VE, hydrogène, GNV
• Politique ZEV en Californie (1994-2017)
– quotas de production de véhicules zéro-émissions ou à basses émissions pour les
Des politiques constructeurs et pénalités, + développement d'infrastructures (cf. hydrogen highway)
spécifiques sont – Résultats mitigés : des objectifs fortement revus à la baisse pour 2008-2012
nécessaires pour • Israël et Better Place (2012-2015)
l'électrification – politique de "cause nationale" : investissements massifs sur le réseau d'infrastructure et
politique fiscale significative
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– politique qui fait des émules (Danemark, Portugal, Japon, Californie, Australie…)
• Low Carbon Vehicle Innovation Platform et Low Carbon Vehicle public procurement en
Angleterre (2007-2014)
– partenariats privés/publics : R&D, démonstrateurs et commandes publiques
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
En France, développement du VE particulièrement attractif (I)
Parmi les plus fortes réductions d'émissions de CO2
Le VE en France permet de réduire les … Même compte-tenu de l'amélioration
émissions de 90%... des technologies ICE d'ici 2020
Emissions Emissions
de CO2 (g/km) de CO2 2020 (g/km)
-90%
250 250
204
200 200 -85%
28
171
156 13 153
150 145
150 20 11 150
18 19
119 123 119
16 14 9 104
100 94 100 8
176 83 7 84
6 158 65 6
136 132 141
127 5
50 50 104 109 110
87 97
77 78
22 22 60
2 2
20 20
0 0
Essence1 Diesel Hybride VE Fr VE All. VE US VE Chine VE Inde Essence1 Diesel Hybride VE Fr VE All VE US VE Chine VE Inde
Véhicule essence Véhicule électrique
Diesel et Hybride Emissions indirectes de CO24 10% de biocarburant
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En Chine et en Inde, pas de réduction significative des
émissions par rapport aux véhicules thermiques
1. Véhicule de référence : Golf 1,6l essence, (75kW pour un poids de 1181 kg) 2. 15 kWh/100 km (tank to wheel) x émissions de CO2 liées à la génération d'énergie en g/kWh 3. Hypothèses : 10%
Biofuels ajoutés au carburant (80% de réduction du CO2), 20% d'amélioration d'efficience énergétique des ICE, 5% d'amélioration des hybrides et 10% d'amélioration du diesel 4. 8% de pertes
électriques, et 17% de pertes en amont pour les carburants fossiles Source : analyse BCG
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
En France, développement du VE particulièrement attractif (II)
Parmi les plus fortes réductions de coût de carburant en valeur
Allemagne France Royaume-Uni Etats-Unis Japon Chine
Coût du carburant Coût du carburant Coût du carburant Coût du carburant Coût du carburant Coût du carburant
€/100 km €/100 km €/100 km €/100 km €/100 km €/100 km
10 10 10 10 10 10
8 8 8 8 8 8
-6
6 6 6 -8 6 6 6
-7
-5
4 4 4 4 4 4 -6
-4
2 2 2 2 2 2
0 0 0 0 0 0
P D p EV P D p EV P D p EV P D p EV P D p EV P D p EV
P = Véhicule essence 6.8 L / 100 km (~160 g CO2/km) Prix du carburant au détail sans les taxes (150$/baril)
D = Véhicule diesel 6.0 L / 100 km (~160 g CO2/km)
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Taxes sur le carburant / électricité
p = Véhicule essence 4.3 L / 100 km (~100 g CO2/km)
EV = Véhicule électrique 15 kWh / 100 km; 16.2 kWh de la prise à la roue TVA
Source: Eurostat, ACAE, Interfax China Energy Weekly, AFX Asia, IAE, www.api.org, CBSwatch 2004
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Filière Véhicule Décarboné
• Description de la filière
• Ruptures attendues
• Evolution du marché et opportunités pour la France
• Compléments : benchmarks de politiques publiques
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• Annexes
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Une rupture technologique est en cours sur le marché des
batteries grâce à la technologie Lithium-Ion
Les batteries NiMH et Li-Ion sont aujourd'hui les Sur ce marché en particulier, les caractéristiques
plus performantes pour le marché des VE/VHR des batteries Li-Ion sont les plus intéressantes
Puissance
énergétique 2008 2012
(W/kg)
NiMH Li-Ion Li-Ion
1.000 Densité énergétique Wh / kg 30-80 150 150
Nombre de cycles complets 500-800 2 500 3 000
100
Capacité réelle disponible 80% 100% 100%
10
0.1 1 10 100 1.000
Densité
Ultra condensateur Batterie NiMH énergétique
Condensateur conventionnel Batterie NiCd (Wh/kg)
Condensateur électrolyte Batterie Plomb-Acide
Batterie Li-Ion
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Le Li-Ion est aujourd'hui la
technologie la plus prometteuse
Source: Analyse BCG
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Les inquiétudes sur la disponibilité du lithium
ne semblent pas justifiées
Nombreux articles sur la
pénurie de lithium… … ayant une source unique
Rapports de William Tahil, Meridian International Research
• The Trouble with Lithium, janvier 2007
• The Trouble with Lithium 2, Under the microscope, mai 2008
Thèse : les réserves de lithium sont insuffisantes pour combler l'explosion de la demande en
batteries Li-Ion due au développement des VE / VHR
• 4Mt de réserves de lithium utilisables
• 1.45kg de lithium carbonate par kWh dans une batterie Li-Ion
(7 oct. 2008)
• Seulement 31 000 t de réserves de lithium carbonate disponibles en 2015 pour le secteur
automobile étant donné la demande des autres secteurs (portables, ordinateurs…)
• Un potentiel maximum de 4-5 millions de Volt GM en 2015
… mais l'auteur défend l'existence d'autres technologies de batterie meilleur marché et sans
contrainte sur la disponibilité des matériaux
(14 oct. 2008) • NiMh, ZnAir…
Des doutes sur la fiabilité de cette source
• William Tahil contredit par un autre expert, Keith Evans1
– ~29Mt vs. 4 Mt de réserves utilisables
• William Tahil également contredit par SAFT sur la compétitivité de la technologie Nickel
(14 oct. 2008) – la performance et le prix des batteries sont avant tout fondés sur les matières premières, or le
Lithium est bien plus léger (donc plus efficient) et bien moins cher que le Nickel2
• Contenu en lithium carbonate dans une batterie Li-Ion incertain contesté
© Copyright BCG 2008
+ dizaines de blogs à – ~0.4 kg/kWh vs. 1.45 kg/kWh3
l'international • Une réputation scientifique douteuse de l'auteur
1. Source : An Abundance of Lithium, Mars 2008 ; An Abundance of Lithium Par 2, Juin 2008 2. Source Reuters juin 2007 : interview de Jill Ledger, directrice de la communication chez Saft :
1t Ni =~20 à 50 000$ vs. 1t Li =~3 à 8000$ 3. Calcul sur la base d'une batterie Saft contenant 2g de Li pour 26Wh, avec 18.8% de Li dans le Lithium carbonate
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Une rupture sur le coût des batteries est possible d'ici 2020
Réduction potentiellement significative par industrialisation et effet volume/expérience
Simulation du coût futur des batteries Li-Ion par effet d'échelle et d'expérience11 :
Effet d'échelle (volume des usines à technologie constante)
€ / kWh
1,000 Effet d'expérience (évolution des technologies)
1,000
Système
250
800 Cellules2
600
500-600
100-150
400 750 350-400
25-50Filière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Un prix de 300€/kWh permettrait l'équilibre économique des VE
Comparaison du coût complet d'utilisation sur 5 ans et 14 000 km/an
Véhicule essence 2020 VE 2020
Le surcoût batterie est compensé
par les gains de carburant
€ €
20,000 20,000
0
3,700
15,000 15,000 5,600
3,500
500
1,000
10,000 10,000
18,600
17,300
5,000 5,000
0 0
Dépréciation Coût du Dont taxes Coût de la Total Dépréciation Coût du Dont taxes Coût de la Total
carburant batterie carburant batterie
Hypothèses :
150$/le baril – 14 000 km/an – dépréciation 5 ans : 55%
© Copyright BCG 2008
Consommation Golf 1.6 : 7.4L/100km en 2008 24 kWh – 300€/kWh
+20% d'efficacité énergétique en 2020 Durée de vie de la batterie : ~8 ans1
Prix du carburant : 1.74€/L (TIC = 0.607€ + TVA) Prix du carburant : 0.14€/kWh (taxe élec. = 0.00376€ + TVA)
1. Dont au moins 5 ans sur véhicule et jusqu'à 3 ans sur autres usages
Source : analyses BCG
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Une rentabilité naturelle est envisageable pour le VE
Pour les usages compatibles avec les caractéristiques techniques de cette technologie
Comparaison des coûts totaux d'utilisation
véhicule essence/diesel vs. VE hors bonus/malus 2 cibles principales privilégiées
TCO 5 ans5 (€) Données illustratives pour un véhicule type Golf 1.6 / 1 Amorçage 2010-2015 : autopartage/flottes
35,000 Golf TDI 1.9 – essence/diesel = 1.72/1.68 €/L4 d'entreprises/livraison en ville : VP et VUL
• Caractéristiques
– grosses batteries (24kWh)
Zone de Zone de compétitivité – autonomie moyenne (200-300km)
compétitivité autopartage et – kilométrage annuel >15 000km
30,000 véhicules petits véhicules • Compétitif par rapport au véhicule essence, et
particuliers utilitaires urbains diesel avec une subvention faible
1
nce 1bis Développement 2015-2020 : véhicules particuliers (2e
sse
O Ve voitures urbaines et péri-urbaines, hors vacances
25,000 TC • Caractéristiques
3
kW h – grosses batteries (24kWh)
0€/kWh 24
TCO VE 50 el
2
– autonomie moyenne (200-300km)
dies
TC OV – kilométrage annuel >12 000km
• Compétitif par rapport au véhicule essence et
1 3
diesel avec une subvention faible
h 24 kW h
20,000 1bis TCO VE 300€/kW
/kWh 15 kW
h 3 2 Véhicules purement urbains type city cars
TCO VE 500€ • Caractéristiques
2 – petites batteries (15kWh)
3
h 15 kWh – faible autonomie (~50 - 100km)
15,000 TC O VE 300€/kW – faible kilométrage annuel
• Compétitif par rapport au véhicule essence et
diesel avec une subvention faible
Véhicule tous usages : pas une cible pour l'électrique
0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 30 000 km/an • Privilégier
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– les ICE avancés et hybrides
Distance moyenne parcourue par les – les hybrides rechargeables
véhicules particuliers en France en 2007
1. Véhicule type Golf 1.6 Comfortline : 7.4L/100km en 2008 ; hypothèse de 20% d'efficacité énergétique supplémentaire en 2020 ; hors malus 509€ 2. Golf TDI 1.9 BlueMotion, 4.81L/100km ;
hypothèse d'un gain de 10% d'efficacité énergétique en 2020 ; hors bonus de 700€ 3. hors bonus 5 000€ 4. 0.607€ et 0.43€ de TIPP sur l'essence et le diesel 5. Hypothèse : prix de revente
identique après 5 ans sur VE et VT Source : analyses BCG
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benchmarks-document de référence-dec08.pptFilière Véhicule décarboné Ce rapport est fondé sur des données et des hypothèses retenues en accord avec la DGE. Toute modification de ces données et hypothèses aurait un impact sur le résultat
des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Une autre rupture est attendue sur la facilitation des usages (I)
Un nouveau mode de possession des véhicules pour de nouveaux business models
Du véhicule… … A la mobilité
Location de batteries Autopartage
• Le véhicule appartient à l'usager Nouveaux • Les usagers n'ont pas la propriété
Principe • La batterie est louée sous forme de du véhicule
forfait business models • Vente d'une prestation de mobilité
à inventer
• Opérateurs de téléphonie mobile • Vélib', Vélov'
– le téléphone appartient à l'usager autour du – vente d'une solution de mobilité
Benchmark – la carte SIM dépend d'un forfait concept de • Okigo, Caisse-Commune, Mobizen,
téléphonique vendu à la minute Zipcar
mobilité urbaine – location de voitures à l'heure
• Standardisation des • Réseau d'infrastructures nécessaire
Besoins batteries/véhicules – bornes type Vélib' pour déposer et
spécifiques récupérer les véhicules
– bornes de recharge
Exemples
"Will", le véhicule
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communicant
Objectif : lisser l'investissement et faire porter le risque
technologique des batteries par des professionnels
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Une autre rupture est attendue sur la facilitation des usages (II)
Les modes de recharge : compromis entre la durée de charge et la facilité d'utilisation
Niveau de
Durée charge11 Description Utilisations possibles maturité
Recharge complète Puissance de 3.7 kW Zones diffuses : voirie,
• 6 heures • 230V - 16A parking public, garage
Recharge Prise 3 broches sur base d'une prise collectif ou privé
normale Appoint 30 km domestique classique
• 1h50 • Adjonction d'un disjoncteur différentiel Technologie
30 mA prête à être mise
Transformateur AC/DC en place à grande
• Intégré au véhicule échelle
Recharge complète Puissance de 35 kW Zones dédiées (type
Recharge ?
• 40 min • 230 V - 150 A stations services)
rapide
Prise spécifique Enjeux de prix,
Appoint 30 km • Câblage renforcé pour fortes intensités de logistique, de
• 10-15 min Transformateur AC/DC normalisation
• Intégré à la borne
Recharge complète Solution d'échange standard de batterie Zones dédiées (type
• 5 min mécanisée ou par un tiers stations services) avec
?
Echange
standard stockage des batteries Enjeux de prix,
batteries de logistique et
de
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standardisation
Dans tous les cas, des investissements sont nécessaires
pour développer un réseau au maillage suffisant
1. Sur la base d'une batterie de 100 km d'autonomie pour une consommation de 22.5 kWh au 100 km
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport.
Filière Véhicule Décarboné
• Description de la filière
• Ruptures attendues
• Evolution du marché et opportunités pour la France
• Compléments : benchmarks de politiques publiques
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• Annexes
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Demande : 3 scénarios modélisés pour le marché en 2020
Le scénario médian semble le plus probable
Variables clés
Prix du pétrole $ 60 le baril
Coût batterie 600 €/kWh
Ralentissement Dégression coûts hybrides 3 % par an
Obj. réglementation CO2 130 g/km 220 g/km 160 g/km 200 g/km
Kilométrage 15.000 km/an 24.000 km/an 10.000 km/an 22.000 km/an
Subventions à l'achat - - - -
Prix du pétrole $ 150 le baril
Coût batterie 300-500 €/kWh
Progrès constant Dégression coûts hybrides 5 % par an
Obj. réglementation CO2 100 g/km 200 g/km 140 g/km 160 g/km
Kilométrage 14,000 km/an 22,000 km/an 9,000 km/an 20,000 km/an
Subventions à l'achat 2 000 € 2 000 € 2 000 € 2 000 €
Prix du pétrole $ 300 le baril
Coût batterie 300 €/kWh
Dégression coûts hybrides 10 % par an
Accélération
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Obj. réglementation CO2 100 g/km 180 g/km 115 g/km 125 g/km
Kilométrage 12,000 km/an 20,000 km/an 8,000 km/an 18,000 km/an
Subventions à l'achat 4 000 € 4 000 € 4 000 € 4 000 €
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Demande : dans tous les scénarios à horizon 2020, les
véhicules thermiques continuent de dominer le marché
Total 2020
1%
2% 2% 3%
100% 6% 6% 5% 1% 6% 6% 0%
2% 3% 3%
5%
4% 5%
5% 5% 18% 3% 4% 11%
9% 13%
15%
27% 24% 13%
14% 6%
5% 15%
80% 7% 26% 4%
4% 8% 22%
28% 4% 16%
27% 7%
24% 7% 8%
21% 25%
21% 6%
60% 26% 13%
5% 3%
11%
30% 4%
27% 24%
40% 74%
71% 68%
66% 66% 66%
61%
55% 54% 54%
43% 45%
20%
29% 30% 31%
0%
R P A R P A R P A R P A Millions de 0.5 ~4 ~9
VE + Range
GNV Extenders ~1% ~9% ~17%
VE
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Range Extender
R Ralentissement
Hybrides
Range extenders et VE pourraient atteindre près de 10% P Progrès constant
Diesel
Essence du marché mondial dans le scénario médian A Accélération
Source: Analyse BCG
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Offre : le marché mondial des batteries Li-Ion est largement
dominé par l'Asie
Brevets déposés par les entreprises
Brevets déposés sur les batteries Li-Ion du Top 132 (1997 – Fév. 2008)
200 193
SAMSUNG 57
Total
SONY 49
Top 13
MITSUBISHI 45
150 SANYO 43
LG 38
NEC 36
MOTOROLA INC 35
100 VALENCE 33
83 NISSAN MOTOR 29
FUJI 25
56 12 Liens forts avec
49 TOSHIBA
50 47 l'industrie automobile
43 42 BYD 12
34 35 35 Encore peu de liens avec
29 TOYOTA 11 l'industrie automobile
SAFT 5
OTHER1 246
0
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 20 40 60 260
Nombre de brevets
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Risque d'un développement des acteurs asiatiques du
marché des batteries vers celui de l'assemblage de VE
1. Dont Johnson Controls (4), GM (4), GS Yuasa (2), Honda (2), EnerDel (2), Ener1 (2), A123Systems (1), VW (1)
2. Note: différentes stratégies de dépôt de brevets possibles, ex. ne pas déposer de brevet pour éviter que l'état d'avancement réel des technologies existantes soit publié
Source: Micropatent Aureka, analyse BCG
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Mais quelques Français sont présents sur le marché des
batteries Li-Ion
Nombre d'entreprises
50
A123 E-One Moli Energy NanoeXa * Leader européen du
Advanced Battery Tech. ETC Battery NEC (AESC) marché des
Aleees Fife Batteries NEC Lamilion batteries Li-Ion
41 Altairnano * GBP Battery Panasonic EV
40 AxeonPower Gold Peak Industries Pihsiang Energy Tech.
Bolloré Group1 * GS Yuasa Corporation Saft 2 contrats de production
BYD Hitachi Vehicle Energy Samsung SDI • Mercedes Classe S Hybride
China BAK Battery International Battery Shin-Kobe de Daimler
Cobasys K2 Energy Solutions Thunder-Sky
• Série 7 ActiveHybrid de
30 Compact Power Inc. * Kokam Tianjin Lishen Battery
Edan Lechlanché Valence BMW
EIG LiFeBatt Yoku Energy
Electro Energy Li-tec 5+ contrats de
Electrovaya * Lithium Energy Japan développement
Ener1/EnerDel Lithium Technology Corp. * aussi producteur de matière
20
première
• Prototype VHR Saturn Vue
Green Line de GM
ExxonMobil Asahi Kasei • Prototype VHR Dodge
Phostech Enerize Sprinter de Daimler
SK Energy Corporation Evonik - Degussa • SAIC Motor Corporation
10
• Prototype VHR Ford
6
4 EEstor Escape
EPOD • Travail avec l'USABC
Nesscap consortium
0 Maxwell
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Fabricants de Matières Fabricants de
batteries Li-Ion premières Li-Ion condensateurs
1. Bolloré Group : focus sur la technologie Lithium polymère
Source: www.aortacity.se et www,greencarcongress.com, sites des entreprises, analyse BCG
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Offre : nombreux partenariats entre constructeurs,
fournisseurs de batteries et fournisseurs d'énergie/services
Fournisseurs de batteries Fournisseurs d'énergie/ de services
(JV)
Principes de coopération Principes de coopération
Partenariats : Fournisseurs d'énergie:
assurer l'accès aux batteries développement des systèmes
d'infrastructures et de
monétique
(JV)
Joint Venture :
développement exclusif pour Fournisseurs de services:
un ou plusieurs modèles construction/mise au point des
infrastructures de charge et/ou
~36 d'échange des batteries
Intégration verticale : acteurs
acquérir un savoir-faire sur les
Secteur public:
batteries
politiques d'incitation (ex.
(JV) parking gratuit ou recharge
gratuite)
(JV) (JV)
(JV)
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Objectifs des constructeurs : assurer l'accès aux batteries
et le développement des infrastructures
Source: analyse BCG
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des analyses et les conclusions de ce rapport. Le BCG ne garantit ni l'exactitude ni l'exhaustivité des données contenues dans ce rapport. Véhicule électrique
Offre : la France dispose potentiellement d'acteurs français à
tous les niveaux de la chaîne de production des VE
Plasturgie –
Electronique
Caoutchouc industriel
Constructeurs –
Equipementiers ensembliers Equipementiers
châssis, habitacle, etc… GMP
Equipementiers propulsion électrique
Savoir-faire
Pneumatiques – Métal – Roulement – technique Li-Ion
Verre Fonderie
système Batterie
Acteurs communs VE et VT
Electronique Moteur
Acteurs spécifiques au VT de puissance électrique
Acteurs spécifiques au VE
Alterno- Fabricant de Système Production moteurs
démarreur semi-conducteurs Active Wheel 106 élec. 1998-2004
+ moteurs élec.Th!nk
© Copyright BCG 2008
En France, le savoir-faire technique nécessaire à la
production des VE existe mais reste à industrialiser
Développer les éco-industries-consolidation des analyses marchés filières 29
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