La demande (en anglais seulement) mondiale associée aux batteries électriques devrait atteindre 2 000 gigawattheures (GWh) d’ici 2030 (par rapport à 185 GWh en 2020). Les véhicules électriques, les appareils électroniques grand public et les systèmes de stockage d’énergie sur batterie qui permettent de stocker l’énergie renouvelable et de la libérer dans les réseaux électriques selon les besoins en sont les principaux responsables.

Il y a présentement 369 giga-usines (en anglais seulement) – d’énormes usines de fabrication nécessaires à la production de batteries – dans le bassin de construction mondial qui devraient être construites d’ici 2030. La Chine, l’Amérique du Nord et l’Europe investissent dans ce domaine.

La technologie de batterie électrique a un rôle important à jouer dans la transition énergétique vers des sources renouvelables. Voici comment construire plus efficacement les giga-usines nécessaires à la fabrication de batteries à grande vitesse et à grande échelle.
 

1. Réutiliser des bâtiments existants

Les giga-usines sont techniquement complexes, mais en adoptant une approche intégrée, il est possible de rénover d’anciennes installations de fabrication et de réutiliser autant de bâtiments, de services et d’équipement que possible. La réutilisation des installations existantes contribue également à créer des occasions d’emploi dans les communautés qui ont subi des pertes importantes et qui affichent un haut taux de chômage à la suite de la fermeture d’industries.

Peter Hodgkinson, directeur, Croissance stratégique et projets majeurs, Bâtiments, WSP en Afrique, explique ceci : « Lorsqu’on parle de giga-usines, plusieurs facteurs influent sur la viabilité d’un projet. On pense au soutien gouvernemental nécessaire pour attirer et inciter les investisseurs et les promoteurs à construire, exploiter et entretenir les installations, à la disponibilité des ressources humaines locales et à l’énergie propre fiable pour la production d’électricité. Ce sont tous ces éléments qui déterminent si un lieu est approprié pour une giga-usine. »

« En plus de tout cela, il faut tenir compte de la chaîne d’approvisionnement du début à la fin, de l’infrastructure requise pour transporter les matières premières et le produit final, et de la proximité des utilisateurs finaux qui se serviront des batteries. » 
 

2. Miser sur la conception numérique

Les installations des giga-usines doivent être adaptées au processus de fabrication de batteries, par exemple, en étant dotées de pièces sèches et propres qui surpassent les exigences classiques auxquelles nous sommes habitués dans le secteur pharmaceutique et d’autres secteurs technologiques. Les environnements de ces pièces doivent être ultrapropres, exempts de poussière et de contaminants, sous pression et à température et humidité contrôlées. La modélisation des données du bâtiment (BIM) nous permet de concevoir et de tester tous les composants dans un environnement numérique avant la construction ou les rénovations, ce qui améliore la planification initiale, réduit les risques et assure un calendrier de réalisation du projet efficace.

En règle générale, environ 66 % des coûts d’immobilisations d’un projet sont dus à la modernisation de la mécanique du bâtiment et des services publics nécessaires, plutôt qu’à la modification des bâtiments eux-mêmes. L’utilisation du BIM permet de simplifier les processus complexes et de gérer les coûts, ce qui aide à justifier la réutilisation d’un bâtiment existant tout en éliminant les lacunes dans les limites des batteries entre les différents systèmes de ces installations.

M. Hodgkinson ajoute : « Lorsqu’il est question du site et des bâtiments existants, il est essentiel de mener des études approfondies pour gérer les risques liés aux rénovations, y compris des évaluations géotechniques et environnementales, ainsi que des évaluations des risques d’inondation et des conséquences des changements climatiques. Il faut aussi vérifier la contamination du sol et la présence d’amiante et effectuer des tests d’intégrité du béton pour mesurer les effets de l’âge et des produits chimiques. Une recherche documentaire est également essentielle pour confirmer la sécurité des structures et des services. Elle comprend les dessins existants, la rétroingénierie et l’examen des dossiers de maintenance. »
    

3. Améliorer l’efficacité énergétique

Les giga-usines ont besoin de grandes quantités d’énergie pour alimenter la production. Il est donc crucial de mettre en place des mesures d’économie d’énergie pour gérer les coûts d’exploitation et réduire les émissions de carbone. Elles peuvent compter, par exemple, l’ajout de mesures actives comme la production d’énergie renouvelable sur place, la ventilation, l’éclairage et les commandes écoénergétiques, ainsi que des mesures passives comme l’isolation et les dispositifs d’ombrage.

Réfléchir aux giga-usines à travers une optique de développement durable signifie également de s’assurer que ces installations continuent de fonctionner aussi efficacement que possible afin de limiter leur empreinte carbone pendant toute leur durée de vie. La surveillance continue d’un établissement peut aider à cerner les occasions d’amélioration de la gestion du cycle de vie, surtout lorsque de nouvelles technologies émergent et que les demandes du marché changent.
  

4. Intégrer une adaptabilité tournée vers l’avenir

À l’heure actuelle, les batteries électriques sont surtout au lithium-ion, mais leur conception change rapidement. On développe de nouvelles technologies sans lithium, comme les batteries sodium-ion pour le stockage d’énergie, avec un potentiel pour la recharge de véhicules électriques. Pour faire face à l’évolution de la demande et réduire la nécessité d’une reconfiguration majeure à l’avenir, les giga-usines d’aujourd’hui doivent être adaptables et évolutives. Il faut également tenir compte des changements climatiques pour toute construction, en particulier de leurs effets sur le climat local ainsi que l’efficacité énergétique de la conception.
   

5. Appliquer les principes de l’économie circulaire durable

L’application des principes de l’économie circulaire aidera à intégrer l’élimination des déchets et de la pollution dès le début d’un projet, ainsi qu’à réutiliser et à régénérer les ressources. Cela va de l’intégration d’installations de recyclage des batteries électriques à la récupération et à la réutilisation de la chaleur résiduelle issue du processus de fabrication.

Les technologies permettant de réutiliser et de recycler les batteries électriques et leurs composantes évoluent, y compris des systèmes circulaires en circuit fermé pour la réutilisation de matières premières comme le lithium, le cobalt, le cuivre et le nickel. Pour assurer un avenir plus durable, les giga-usines doivent être conçues de façon à appuyer cette partie du processus.