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Aug 31, 2023

La loi de Wright permet aux niches EV de sauter dans le futur, ou pas

Les OEM qui essaient de proposer des solutions d'ingénierie sur mesure, des produits chimiques de niche ou des produits personnalisés

Les équipementiers qui essaient de proposer des solutions d'ingénierie sur mesure, des produits chimiques de niche ou des ensembles de batteries conçus sur mesure prennent de mauvaises décisions stratégiques.

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Les niches de transport de l'eau, du vent et de la terre bénéficient des voitures électriques

Au cours des deux dernières semaines, j'ai eu quelques conversations qui m'ont amené à apprécier la valeur qu'aura l'électrification des voitures et des camions légers, comment les tentacules de bonté qui en découlent atteindront les coins et recoins du monde entier. Et, bien sûr, il y a des entreprises qui ignoreront l'opportunité stratégique et se lanceront hardiment dans des culs-de-sac, parfois sans marche arrière.

Commençons par une conversation moins récente, ma conversation avec le professeur Bent Flyvbjerg, chevalier danois, professeur d'Oxford et de Copenhague et expert mondial de premier plan sur les raisons pour lesquelles les mégaprojets de plus d'un milliard de dollars réussissent et échouent. Lui et le co-auteur de son livre récent, How Big Things Get Done, Dan Gardner, m'ont contacté il y a quelques années parce que j'avais par coïncidence évalué toutes les quelques années l'expérience naturelle en Chine autour des énergies renouvelables par rapport à la production nucléaire. . Le neuvième chapitre de leur livre, What's Your Lego?, traitait de la modularité, un mécanisme pour accélérer et réduire les risques de tout projet s'il existe - mon matériel était très aligné et ils voulaient et l'ont inclus.

Production en TWh ajoutée chaque année par l'éolien, le solaire et le nucléaire en Chine 2010-2021. Graphique de Mike Barnard.

Ma thèse de 2014 était que la modularité de l'éolien et du solaire leur permettrait d'évoluer beaucoup plus rapidement que le nucléaire, et que l'expérience de la Chine, où tous les prétendus obstacles au nucléaire ont été supprimés, le montrerait clairement. C'est exactement ce qui s'est passé. Le programme nucléaire chinois n'a pas atteint ses objectifs et a culminé en 2016 et 2018. Pendant ce temps, ses programmes éolien et solaire ont massivement dépassé les objectifs. Le pays a ajouté 48 GW de nouveau solaire au cours des premiers mois de 2023 et devrait atteindre bien plus de 100 GW de nouveau solaire cette année. Comme Laurent Segalen et Gerard Reid de Redefining Energy aiment le souligner, nous approchons d'un gigawatt par jour de nouvelle capacité solaire cette année dans le monde.

Mais qu'est-ce que la modularité a à voir avec les véhicules électriques et les niches de transport ?

Tout d'abord, ma conversation avec David Cebon, professeur de génie mécanique à Cambridge, directeur du centre pour le fret routier durable et membre fondateur de la Hydrogen Science Coalition. J'ai évalué l'ordre du jour de leur conférence annuelle il y a quelques mois pour voir quelles idées en ressortaient et j'ai remarqué le manque presque total d'hydrogène à l'ordre du jour. Le podcast sortira bientôt sur Redefining Energy — Tech, alors gardez un œil ouvert.

Cebon et moi avons notamment insisté sur le fait que les camions de fret routier constituaient une niche numérique par rapport aux véhicules routiers de tourisme, mais qu'ils étaient en mesure de tirer parti du nombre absurde de moteurs et de batteries que ce segment fabriquait. De plus, nous avons exploré le principal avantage de Tesla par rapport aux autres équipementiers en réutilisant leurs expériences de moteurs et de batteries dans le Tesla Semi. Les projets de Cebon comprenaient l'obtention de devis des principaux équipementiers pour les tracteurs de fret électriques, les forçant à écrire des chiffres, et il a constaté que les équipementiers non Tesla s'attendaient à tripler le coût en capital de leurs camions diesel, 300 000 £ contre 100 000 £. Pendant ce temps, le Semi de Tesla s'élevait à 200 000 £, une économie substantielle par rapport aux anciens équipementiers.

Vient ensuite mon déjeuner avec Marc-Henry de Jong, co-fondateur d'ELECTRON Aviation, une start-up d'aviation électrique que j'ai eu un rôle mineur à aider au cours des deux dernières années. Lorsque j'étais à Londres récemment, il m'a gracieusement invité à déjeuner à Soho à la brasserie Ivy Soho. En plus de la bonne nourriture, l'un des sujets était l'effet de levier du travail avec des batteries et des chargeurs de VE au sol. Les volumes relativement minimes de l'aviation ne déclencheraient jamais de doublement de la fabrication selon la loi de Wright, ce qui réduirait les coûts de transmission de 20 % à 27 %, donc s'appuyer autant que possible sur les batteries EV au sol a profité des millions de voitures vendues chaque année. ELECTRON, et d'autres startups de l'aviation électrique sages, essaient d'éviter de faire des choses stupides comme prétendre que les avions en origami ont du sens ou qu'il existe un marché pour des centaines de milliers d'entre eux dans les villes. Au lieu de cela, ils exploitent les technologies existantes pour conquérir les marchés de l'aviation existants.

Ensuite, je me suis dirigé vers le nord de Londres à Glasgow, la raison pour laquelle j'étais au Royaume-Uni en premier lieu. Stena Sphere, une importante société de transport maritime privée suédoise, m'avait invité à son sommet technique, où les cadres techniques de leurs multiples secteurs d'activité - roll on roll off, passager, ferry, forage et vrac - étaient réunis pour partager des idées et des apprentissages, et pour trouver des stratégies pour faire face à un monde en mutation. Stena Teknik, la branche innovation, conception et transformation de Stena Sphere, organisait l'événement et avait décidé de réunir sur scène des représentants de diverses perspectives de décarbonation maritime pour un débat.

Un représentant de l'industrie du méthanol était là pour parler des prétendus avantages de cette voie, et il y en a, même si je pense que ce n'est pas le choix optimal. Le CTO d'une entreprise de transport maritime à propulsion nucléaire était là pour parler du créneau des navires très long-courriers et très gros avec leurs émissions excessives où lui et ses collègues pensaient que les petits réacteurs modulaires à sel fondu étaient viables. Un représentant du combustible à l'ammoniac avait été invité mais n'a pas pu être présent. J'étais là avec ma projection du tonnage du transport maritime et du scénario des biocarburants et des batteries jusqu'en 2100, ce qui était apparemment un peu un changement de rythme et une révélation.

Et Rakshith Sachitanand, CTO de la société suédoise Echandia, était là, expliquant comment la société électrifiait déjà les navires maritimes et comment les différentes formes de propulsion, d'hybridation et de puissance auxiliaire étaient adaptées à l'usage aujourd'hui. La solution d'Echandia était intéressante, en ce sens qu'elle avait choisi des chimies lithium-oxyde de titane comme solution de stockage d'énergie. Comme je l'ai fait remarquer au public et dans un article récent ici, cette technologie a actuellement un tiers de la densité d'énergie des cellules lithium-ion de Tesla, donc le simple fait d'échanger des cellules triplerait la portée de 40 milles marins à 120, de 74 kilomètres à 222.

Des discussions à divers moments pendant le temps que j'ai passé avec Stena ont souligné que si les prix des batteries pour l'augmentation de la densité d'énergie avaient chuté dans le monde automobile, cela n'avait pas été vrai dans le monde marin. Mon observation, et quelque chose confirmé par Sachitanand, était que se pencher sur les batteries automobiles profiterait au processus d'électrification maritime. Si la mémoire sert à travers le brouillard du décalage horaire et trop de repas conviviaux avec des gens incroyables, Echandia travaille sur une solution qui remplace son choix actuel de lithium-titane par du lithium-ion ou du lithium-phosphate.

La loi de Wright explique clairement pourquoi les batteries lithium-ion ont chuté en prix par wattheure par kilogramme (Wh/kg) et sont susceptibles d'atteindre près de leur potentiel chimique de 700 Wh/kg. Nous en fabriquons des millions chaque année et les mettons dans tout.

Il y a deux facteurs de forme à considérer avec cela, la cellule et la poche. Nous connaissons tous les petits cylindres avec + à une extrémité et - à l'autre. C'est le facteur de forme qui est assemblé en gros packs dans Teslas. L'autre facteur de forme est les pochettes plates, et la plupart d'entre nous ne les reconnaissent pas, car nous ne démontons pas nos appareils électroniques pour piquer les entrailles avec des tournevis et autres. Je l'ai fait plusieurs fois, mais ce n'est généralement pas recommandé, car cela peut annuler les garanties, sans parler de la destruction des fonctionnalités.

Les deux sont utilisés en très grand nombre. Les deux ont des économies d'échelle massives. Les deux ont des quantités importantes d'automatisation de la fabrication et de l'assemblage, quelles que soient les substances chimiques qui les composent. Les deux permettent à toute chimie de batterie qui s'y intègre de bénéficier d'au moins certains des avantages de la modularité de la loi de Wright.

Enfin, je parlais cette semaine avec un responsable du développement durable pour un propriétaire et exploitant de ports maritimes de plusieurs milliards de dollars, dont 5 à 10 % du fret mondial transite par leurs ports, revenant à l'industrie maritime. C'est un espace intéressant avec 20 à 50 000 tonnes de CO2e par an et par port émis par leurs opérations, à l'exclusion bien sûr du carburant pour les navires, tout comme la consommation d'énergie des aéroports est une fraction de la consommation d'énergie des avions.

Les ports sont un segment sur lequel je m'intéresse parce que je crains que les efforts de décarbonation maritime ne réfléchissent systématiquement aux implications de devoir stocker non seulement des variantes de produits pétroliers, mais aussi des biocarburants, de l'ammoniac, du méthanol et des électrons, et ma discussion confirmé qu'il s'agirait d'un cauchemar en matière de logistique et d'infrastructure. Plus sur cela plus tard.

Mais l'électrification des ports eux-mêmes était un sujet clé. La plupart des principales grues fixes qui transportent des marchandises et des conteneurs à l'intérieur et à l'extérieur du navire sont déjà électrifiées. Les ports sont donc déjà de gros consommateurs d'électricité, car le transport d'un conteneur de 60 tonnes métriques chargé sur des dizaines de mètres verticalement et horizontalement est une consommation électrique et énergétique non négligeable.

Mon contact s'est concentré sur les camions mobiles de transport terrestre de conteneurs, à la fois ceux qui les ont retirés des camions, des trains et du sol sur lesquels j'ai écrit il y a plus d'une douzaine d'années alors que je travaillais avec CN Rail et les tracteurs qui les transportent dans les ports. Compte tenu de la standardisation et de la modularité massives que les conteneurs maritimes ont apportées, on aurait pu supposer que la standardisation de ces véhicules terrestres de manutention de conteneurs aurait également eu lieu, et que leur électrification aurait profité des avantages de la standardisation et de la modularité des véhicules routiers.

Apparemment non. L'industrie maritime, en dehors de la conteneurisation, semble aimer les solutions d'ingénierie sur mesure qu'elle exige des navires, de sorte que le segment des véhicules terrestres est un gâchis de variations, de solutions ponctuelles et de dépenses. Il n'y a pas d'économies d'échelle avec des véhicules de taille unique qui remplissent les 800 ports à travers le monde. Et les versions électriques d'entre eux des équipementiers européens livrant des véhicules au segment sont beaucoup plus chères. Sans surprise pour moi, les produits OEM chinois qui étaient électrifiés étaient déjà équivalents sur une comparaison du coût total de possession, ce que j'ai noté à plusieurs reprises au fil des ans, plus récemment avec une exploration des sociétés de transport en commun européennes s'appuyant sur les bus électriques chinois.

Les segments de niche du transport terrestre tels que les ports, les aéroports et les entrepôts seront bien mieux servis par les équipementiers qui sautent sur des batteries et des moteurs à grand volume hors du segment des véhicules légers au sol. Les équipementiers qui essaient de proposer des solutions d'ingénierie sur mesure, des produits chimiques de niche ou des ensembles de batteries conçus sur mesure prennent de mauvaises décisions stratégiques. Standardisez les composants à grand volume dans les véhicules dans la mesure du possible, ou perdez la concurrence.

est membre des conseils consultatifs de la startup d'aviation électrique FLIMAX, stratège en chef chez TFIE Strategy et co-fondateur de distnc technologies. Il héberge le podcast Redefining Energy - Tech (https://shorturl.at/tuEF5), qui fait partie de l'équipe primée Redefining Energy. Il passe son temps à projeter des scénarios de décarbonation de 40 à 80 ans dans le futur et à aider les dirigeants, les conseils d'administration et les investisseurs à choisir judicieusement aujourd'hui. Qu'il s'agisse du ravitaillement de l'aviation, du stockage en réseau, du véhicule au réseau ou de la demande en hydrogène, son travail est basé sur les fondamentaux de la physique, de l'économie et de la nature humaine, et informé par les exigences de décarbonation et les innovations de multiples domaines. Ses postes de direction en Amérique du Nord, en Asie et en Amérique latine ont renforcé son point de vue mondial. Il publie régulièrement dans plusieurs médias sur l'innovation, les affaires, la technologie et la politique. Il est disponible pour le conseil d'administration, le conseiller en stratégie et les allocutions.

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