Développer les énergies de demain
Repenser les mobilités

Repenser les mobilités

Le transport représentait l’activité la plus émettrice de gaz à effet de serre en France en 2023. Pour diminuer son impact, des solutions existent et le CEA s’engage sur plusieurs domaines prometteurs, de l’électrification aux carburants de synthèse en passant par l’hydrogène.

Les innovations développées par nos équipes s’inscrivent en amont, avec de véritables ruptures technologiques, ou en aval, avec un soutien aux industriels du secteur et des réponses à leurs besoins spécifiques. Le contexte législatif et réglementaire est venu conforter cette transition de la mobilité. L’Europe a adopté plusieurs mesures du paquet « Fit for 55 » en 2023, dont des objectifs de réduction des émissions pour les voitures et camionnettes et plusieurs objectifs concernant les carburants alternatifs pour l’aviation et le transport maritime.

Faits marquants 2023

Scruter le marché du lithium

L’électrification des mobilités nécessite le développement de batteries les plus vertueuses possibles. Or, leur fabrication fait appel à de nombreux métaux critiques, dont le lithium. À la demande du ministère en charge de la transition écologique, le CEA a développé un modèle analytique du marché mondial de ce métal en tension. Ce modèle simule des trajectoires sur le long terme, à horizon 2050-2060, et vient en appui des politiques publiques pour la souveraineté et la sécurisation des approvisionnements.

Magnet-Poudre NdFeB et pièces. © D.Guillaudin/CEA

Mieux concevoir pour mieux recycler

Fidèle à son positionnement au plus près des besoins de l’industrie et à ses engagements en faveur de l’écoconception, le CEA a signé un accord avec l’équipementier Continental, dans le cadre de l’alliance Scarce. Objectif : mieux recycler les composants électroniques des véhicules en fin de vie. Au sein du laboratoire commun du CEA et de l’Université de Singapour, les travaux portent sur le design des circuits imprimés pour optimiser leur démontage, l’automatisation de leur tri avec des solutions d’IA, et l’éco-conception des véhicules.

Côté moteur électrique, les équipes du CEA ont mis au point avec l’IFPEN un démonstrateur basé sur une technologie d’aimant recyclable. Développé dans le cadre du projet Melchior, ce prototype réduit la quantité d’aimants utilisés et son architecture facilite leur recyclage.

Photobioréacteur à plauqes pilote pour la culture de microalgues. © L.Godart/CEA

Une enzyme d’algues
pour produire du carburant

Le développement des biocarburants induit une concurrence malvenue avec les cultures alimentaires. Depuis plusieurs années, les recherches se sont donc tournées vers les micro-algues, qui ont une moindre empreinte au sol. Dans l’une d’elles, les équipes du CEA avaient découvert une enzyme à la propriété rare : activée par la lumière, elle permet aux micro-algues de convertir leurs acides gras directement en hydrocarbures. Aujourd’hui, elles démontrent que cette enzyme « FAP » permet la production d’hydrocarbures de type essence. Ces recherches trouvent également des applications pour la chimie et la cosmétique.

Éclatement d’un nouveau réservoir d’hydrogène à coque composite « haut rendement »

Le centre du Ripault est impliqué dans le développement d’un nouveau type de réservoir d’hydrogène composite pour la mobilité, dans le cadre du projet HYperStock (Stockage hyperbare de l’hydrogène). Il s’agit de l’un des 7 projets du programme de recherche (PEPR) sur l’hydrogène décarboné. Il poursuit 3 objectifs : obtenir une conformité au plus proche de la réglementation internationale, produire à bas coût et à « empreinte carbone produit » minimisée et concevoir des réservoirs 350 bar tubulaires à empiler en un pack facilement intégrable, notamment à la place de batteries. La stratification « pression de service 350 bar » de la coque composite du nouveau réservoir a été conçue avec un éclatement « sain » (sans projection des extrémités) et une pression attendue supérieure à 836 bar. Deux tests expérimentaux ont été menés début 2023, confirmant la localisation d’éclatement et fournissant une valeur expérimentale de 892 +/-32 bar. L’intérêt de réservoirs tubulaires à coque composite mince a ainsi été confirmé. Le prototypage des nouveaux réservoirs se poursuit avec, comme objectifs, le lancement des premières fabrications fin 2024 et les premiers essais dans la foulée.

Intégration d'un pack batterie innovant dans un véhicule de série. © Patrick Avavian/CEA

Améliorer les batteries
des voitures électriques

Plus sûres et capables de fournir plus d’énergie pour le même encombrement : les promesses des batteries tout-solide attirent les constructeurs automobiles et la course bat son plein. Le CEA a réalisé en 2023 un premier prototype de cellule de type sulfure, doté d’une capacité de l’ordre de 1Ah (ampère-heure). Cette mise à l’échelle démontre la capacité à passer de la recherche la plus amont à des procédés de fabrication en phase avec les besoins d’une future industrialisation.

Autre avancée, cette fois-ci sur les packs de batteries. Le CEA et son partenaire industriel Vitesco ont mis au point un système pour optimiser le fonctionnement global du pack en prenant en compte chaque cellule. Ce dispositif pilote les cellules en fonction de leurs caractéristiques et des modes de fonctionnement du véhicule. Le prototype a montré que l'autonomie était améliorée de 6 % et l'allongement de la durée de vie des batteries de 15 %.