Vers un futur électrique dans l'automobile ?

Vers un avenir tout électrique ?

Les investissements dans les véhicules électriques ont augmenté de 41 % entre 2020 et 2021, et s'élèveront à 290 milliards d'Euros entre 2021 et 2025. General Motors et Volkswagen consacreront respectivement 30 et 35 milliards d'euros aux véhicules électriques et autonomes entre 2020 et 2025. Jaguar prévoit de ne vendre que des véhicules électriques d'ici 2025 et Volvo d'ici 2030.

Aux États-Unis, Ford a déclaré que l'ensemble de sa gamme de luxe Lincoln serait électrique ou hybride essence/électricité d'ici à 2030. Le constructeur automobile a récemment doublé ses investissements dans les véhicules électriques pour les porter à 20 milliards d'euros d'ici fin 2025.

GM espère vendre uniquement des véhicules de tourisme électriques d'ici à 2035. Outre les grands constructeurs automobiles, de nombreuses start-ups à la pointe de la technologie jouent également un rôle clé sur tous les segments de ce marché : véhicules électriques, véhicules autonomes, technologie des batteries, infrastructure de chargement, etc.

Tesla est bien évidemment le pionnier de ces constructeurs automobiles modernes. Mais n'oublions pas Rivian, Polestar et Nuro. Outre les constructeurs automobiles, les start-ups spécialisées dans les technologies automobiles abondent également : GhostWave, fabricant de capteurs radar utilisés dans les véhicules autonomes ; Neteera, qui développe également des capteurs pour les véhicules autonomes ; EV Safe Charge ; Mighty AI, concepteur de logiciels pour les véhicules autonomes ; et des centaines d'autres.

Dans l'optique de la révolution électrique, nous allons nous pencher sur les points suivants :

• L'adoption des véhicules électriques
• Les difficultés que rencontre actuellement ce segment 
• L'innovation née de la collaboration entre les entreprises technologiques et automobiles
• L'influence de la tendance aux véhicules électriques sur les véhicules industriels et commerciaux
• Les différents niveaux de véhicules autonomes

L'avenir en véhicule électrique : investissement et développement à grande vitesse. 

Ce qui frappe dans l'investissement majeur de GM dans un avenir tout électrique, ce n'est pas seulement le montant élevé, c'est aussi le moment choisi. La transition est en marche.

“Nous réalisaons ces investissements afin d'avancer plus rapidement et de nous développer de manière à créer de la valeur pour nos actionnaires et nos parties prenantes" a déclaré Mary Barra PDG de GM.

“Notre stratégie visant à assurer un avenir inclusif et tout électrique est la bonne chose à faire. Elle est nécessaire et essentielle à la croissance de notre entreprise alors que le monde se transforme."

Au final, les ventes mondiales de véhicules électriques en 2020, ont augmenté de 43 % pour atteindre un total de 3,2 millions, alors que les ventes globales de voitures ont chuté d'un cinquième pendant la pandémie.

D'ici 2025, 20 % de toutes les nouvelles voitures vendues dans le monde seront électriques, selon les prévisions de la banque d'investissement UBS. Et d'ici 2040, pratiquement toutes les voitures neuves vendues dans le monde seront électriques. C'est rapide si l'on considère que la part de marché des VE n'était que de 2 % en 2020.

Qu'est ce qui ralentit le développement des véhicules électriques ? 

Les véhicules électriques rentrent de plus en plus dans la vie des citoyens, mais il s'agit d'un apprentissage et d'un développement assez long. 

Tous les constructeurs investissent dans les véhicules électriques et autonomes, mais pour le moment les véhicules ne génèrent pas les mêmes bénéfices que les véhicules thermiques selon un rapport d'Alix Partners Consulting.

Ces dépenses de développement lieu alors que les constructeurs automobiles luttent contre la hausse des coûts des matières premières et la pénurie mondiale de semi-conducteurs. 

En outre, la phase de R&D peut prendre plus de temps parce que les constructeurs automobiles ont dû tout repenser. Dans le cas des voitures thermiques, la plupart des équipementiers travaillent à partir d'une chaîne existante et disposent donc déjà d'un grand nombre de composants. Lorsqu'ils développent un nouveau modèle, par exemple, ils ne font que faire évoluer leur conception en y ajoutant quelques nouvelles caractéristiques. En revanche, les véhicules électriques partent d'une page blanche.

La R&D, l'innovation et la courbe d'apprentissage accélérée par des itérations rapides, nécessaires à ce stade, peuvent être rationalisées par des fabricants numériques tels que Protolabs, qui proposent un prototypage rapide et une production en petites séries - des avantages qui conviennent bien au processus de développement itératif de la R&D. Les fournisseurs numériques peuvent aider en proposant un large éventail de produits et de services, de composants, des connecteurs, bornes et prises de charge aux capteurs, solutions sans fil et unités de distribution d'énergie, pour ne citer que quelques applications.    

Rapprochement entre les constructeurs automobiles et les entreprises tech. 

Alors que les constructeurs automobiles passent aux VE et aux véhicules autonomes (VA), les entreprises technologiques jouent désormais un rôle important dans cet écosystème. Les investisseurs considèrent depuis longtemps le pionnier de la voiture électrique Tesla comme une entreprise technologique, et le cours de son action a été soutenu par sa supériorité constante en matière de coût des batteries, de logiciels et de rentabilité de ses voitures électriques.

Les exemples de la présence de la tech dans les voitures sont nombreux : navigation à commande vocale, diffusion de médias en direct, affichage tête haute, caméras arrière, assistance au maintien dans la voie et au stationnement, et autres technologies qui améliorent notre expérience de conduite et la rendent plus sûre.

Les constructeurs automobiles s'associent également à des entreprises technologiques, assumant dans certains cas le rôle de fabricant sous contrat. En 2019, Fiat Chrysler s'est associé à Waymo, une entreprise dérivée de Google, pour produire jusqu'à 62 000 monospaces hybrides électriques à conduite autonome. Waymo s'est également associé à Renault et Nissan pour une flotte de robots-taxis en France et au Japon.

Le géant des logiciels Autodesk a collaboré avec GM sur des innovations en matière de conception et travaille en étroite collaboration avec d'autres équipementiers sur la simulation de conception, les outils de réalité virtuelle et augmentée, les systèmes logiciels avancés pour les véhicules, etc. 

On voit cette tendance partout, même dans les publicités pour les voitures. Même le grand salon CES annuel de Las Vegas, qui présente généralement les dernières nouveautés en matière d'électronique grand public et de technologie, a été dominé ces dernières années par l'industrie automobile.

Un excellent exemple de ce que les entreprises technologiques apportent au secteur automobile est le concept de la voiture connectée. Récemment, Tesla a eu des problèmes avec les freins de l'un de ses modèles. En conséquence, Tesla a envoyé une mise à jour logicielle - un correctif logiciel - à toutes les voitures concernées et le problème a été réglé en une nuit. Comparez cela à la quantité de temps et d'argent qu'il faudrait pour rappeler une voiture standard.

Ce type de technologie révolutionnaire, qu'il s'agisse des VE et des VA eux-mêmes ou de produits connexes tels que les batteries et les stations de recharge, est commercialisé plus rapidement grâce à la fabrication numérique. Qu'il s'agisse de grands équipementiers automobiles, de jeunes pousses à vocation technologique ou de fournisseurs automobiles de niveau 1 de confiance, toutes ces entreprises sont soutenues par des fabricants réactifs et agiles qui fournissent une itération rapide, une production à faible volume et à rotation rapide, des systèmes d'assurance qualité, etc.  

Une envie d'infrastructures

Dans toutes les discussions sur les VE et l'avenir de la mobilité, on oublie de parler de l'infrastructure nécessaire pour faire de l'adoption généralisée des VE une réalité. Les chargeurs de véhicules résidentiels sont nécessaires. Il faut un vaste réseau de stations de recharge commerciales, comme les stations-service, dans tout le pays. Cela n'est pas sans rappeler la façon dont Ford Motor Company a compris, au début de l'histoire de ses véhicules, que des stations-service et des stations d'essence étaient nécessaires pour que les premiers modèles Ts puissent continuer à rouler sur les routes, comme c'était le cas à l'époque.

Les fabricants numériques sont prêts à fournir les composants nécessaires pour des éléments tels que les blocs de batteries, les stations de stockage et de recharge de l'énergie et les caméras de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LIDAR) pour les véhicules électriques, ainsi que des pièces automobiles plus traditionnelles comme les joints et les technologies d'insonorisation. 

"Si le coût reste un facteur, la sensibilisation permettra de résoudre partiellement cette question de l'autonomie", a récemment déclaré Stephanie Brinley, experte du secteur chez IHS Markit. "Il n'y a aucune raison pour qu'un consommateur ne puisse pas s'adapter à un véhicule électrique". C'est vrai, mais cela aiderait certainement si des bornes de recharge facilement accessibles étaient également présentes.

En conséquence, ce besoin d'infrastructure a donné naissance à des centaines d'entreprises qui voient des opportunités dans ce segment.

En outre, les grands constructeurs automobiles eux-mêmes s'y mettent. GM a récemment annoncé la création de deux nouvelles usines de batteries Ultium Cells LLC aux États-Unis (dont l'emplacement n'a pas été divulgué), en plus des deux usines déjà en construction dans l'Ohio et le Tennessee. Volkswagen ajoute six "gigafactories" de fabrication de batteries en Europe, qui ouvriront d'ici à 2030. 

Un avenir sans émissions, un nouveau paysage automobile

Des véhicules sans émissions signifient une planète plus propre et une source d'énergie plus durable.

Qu'adviendra-t-il de l'industrie pétrolière et gazière ? Cela reste à voir. Pour l'instant, les voitures traditionnelles à essence dominent toujours. N'oubliez pas que les véhicules électriques ne représentent que 2 % du marché. Elon Musk, est conscient de cette situation : il est en fait en concurrence avec l'industrie pétrolière et gazière, et non avec les autres fabricants. C'est en partie pour cette raison qu'il a mis ses brevets et autres informations exclusives à la disposition des jeunes entreprises de VE. Pour faire progresser la part de marché des VE, il pense que l'industrie doit s'éloigner des combustibles fossiles.

Il y a des sceptiques. Comme le souligne le présent rapport, le passage à un avenir entièrement électrique représente une énorme perturbation, qui implique la construction d'une toute nouvelle infrastructure. Certains experts ont déclaré qu'une meilleure économie de carburant et des progrès supplémentaires dans la technologie électrique hybride sont des réponses plus réalistes à l'avenir de l'industrie.

Petite histoire de la batterie

Pour comprendre comment nous en sommes arrivés là, nous devons nous pencher sur l'histoire de la batterie jusqu'à l'apparition des véhicules électriques. Prenons pour référence de départ la bouteille de Leyde, qui n'est rien d'autre qu'un récipient en verre rempli d'eau et recouvert d'une feuille d'aluminium à l'intérieur et à l'extérieur, et pourvu d'une tige métallique ressortant par le haut.

Approchez-vous de la tige et Gzzzt. Il y a près de 300 ans, dans le cadre de son expérience impliquant un cerf-volant et la foudre, Benjamin Franklin a appelé son invention une batterie, dont la version moderne, que nous appelons plutôt aujourd'hui un condensateur, est omniprésente dans les appareils électroniques.

En 1800, Alessandro Volta a inventé la pile voltaïque. Il s'agissait de la première véritable pile, car la combinaison du zinc et de l'argent pouvait conserver une charge même lorsqu'elle n'était pas utilisée. Gaston Plante a mis au point la première batterie rechargeable au plomb en 1859. En 1880, Camille Alphonse Faure a amélioré le travail de Plante en utilisant des sulfates de plomb pour augmenter la capacité de stockage de l'électricité.

Deux autres technologies de batteries importantes ont suivi. La première, en 1899, a été la batterie nickel-cadmium. Le NiCad, comme nous l'appelons aujourd'hui, a été la première batterie rechargeable véritablement fonctionnelle. C'était également la première batterie alcaline, un électrolyte alcalin (basique, ou à pH élevé) venant remplacer les acides de plomb.

Les batteries lithium-ion modernes d'aujourd'hui sont apparues en 1912. Le Li ion a l'avantage de contenir plus d'électricité tout en ayant un poids faible, comparé aux autres produits de batterie. En 1991, SONY a lancé la première batterie rechargeable Li ion. Des versions plus avancées des batteries Li-ion constituent la norme internationale actuelle pour les véhicules électriques et autonomes, car elles supportent mieux les cycles de décharge et de recharge.

Le début des véhicules hybrides

L'histoire de la technologie nous enseigne qu'une nouvelle invention est automatiquement mise en application. Il était donc logique que quelqu'un installe une (ou plusieurs) batterie sur une calèche. Ce quelqu'un fut l'inventeur écossais Robert Anderson. Dans les années 1830, il a développé le premier véhicule électrique. Les batteries étaient manifestement peu sophistiquées à l'époque, ce qui limitait considérablement l'autonomie. En fin de compte, il s'agissait plus d'une démonstration de faisabilité que d'un mode de transport fonctionnel. Mais à ce stade, ce n'est qu'un début. En 1887, William Morrison crée un prototype de sa première « calèche électrique ».

Ce n'est qu'en 1894 que le premier véhicule électrique commercialement viable, l'Electrobat, a été mis sur le marché. Malheureusement, malgré son nom, il était trop lourdement chargé à cause des batteries et des pneus en acier.

Le premier véhicule hybride, fabriqué par Lohner-Porsche et nommé Semper Vivus ("toujours vivant"), voit le jour en début du 20ᵉ siècle. Il succède à son aînée, la Phaéton C.2 Egger-Lohner. 

Ainsi, le premier véhicule Porsche était hybride ! 

Les véhicules électriques du milieu du siècle dernier, comme la Kilowatt de Henney et l'Electrovair II de GM , n'ont jamais été adoptés par le public ou sont restés à l'état de concept. En 1969, GM a décidé de se lancer dans une nouvelle aventure avec l'hybride rechargeable expérimentale XP 883. Si les véhicules rechargeables sont actuellement de plus en plus nombreux, celui-là n'a jamais dépassé le stade de la planche à dessin.

La grande nouveauté suivante dans le domaine des véhicules électriques remonte à 1971, lorsque Boeing a construit le Lunar Roving Vehicle (LRV), une voiturette de golf que les astronautes pouvaient utiliser pour faire un tour sur la lune. Les astronautes d'Apollo 15 ont été les premiers à le tester, mais l'équipage d'Apollo 17 a parcouru environ huit kilomètres avec un LRV.

Ce récapitulatif sur les véhicules électriques et hybrides n'aurait pas grand intérêt si nous ne mentionnions pas l'EV1 de GM.
Disponible principalement en tant que véhicule électrique en leasing, sa transmission était bourrée de technologie. En 1997, Toyota a lancé le RAV4 EV, un véhicule entièrement électrique qui ne s'est jamais bien vendu en 17 ans. Il est toutefois remarquable, en partie, parce que Toyota a travaillé sur ce projet avec une jeune entreprise peu connue : Tesla.

Si le premier concept de véhicule hybride remonte à 1899, la Honda Insight a été commercialisée en 1999. C'était le premier véhicule hybride moderne et il est toujours disponible aujourd'hui. Il a été suivi un an plus tard par le véhicule que la plupart des gens associent à la technologie hybride, la Toyota Prius. La Prius existe aujourd'hui en versions hybrides et hybrides rechargeables.

Le boom des véhicules électriques de luxe a commencé en 2012 avec la sortie de la Tesla Model S. Axée sur la performance et l'autonomie, mais pas sur l'accessibilité financière, elle a rapidement trouvé un public d'enthousiastes et a ouvert la porte à d'autres nouveaux constructeurs de véhicules électriques/autonomes, suivis par des marques traditionnelles comme GM, Volkswagen, Ford, etc.

La contribution de la fabrication numérique

Alors que des équipementiers de renom et des start-ups à la pointe de la technologie s'engagent résolument dans un avenir définitivement orienté vers les véhicules électriques et autonomes, la fabrication numérique permet de soutenir cette évolution. À bien des égards, ce mariage est parfait.

Les constructeurs automobiles testent et expérimentent au fur et à mesure les technologies des véhicules électriques et autonomes et des batteries connexes, ce qui nécessite des itérations multiples et rapides. Ce type d'activité de R&D est bien adapté aux fabricants numériques agiles qui peuvent fournir de multiples itérations, une production en petites séries, des systèmes d'assurance qualité, un approvisionnement
unique, etc. Tout cela doit être rapide pour accélérer la R&D et permettre aux entreprises de commercialiser plus rapidement les produits qu'elles créent quels qu'ils soient : véhicules électriques, véhicules autonomes, batteries, stations de recharge ou prochaine technologie de transport révolutionnaire.

L'avenir de l'industrie automobile se dessine dès maintenant et dans un avenir proche grâce au nombre croissant de véhicules électriques innovants. Et, contrairement au process traditionnel de l'industrie automobile
thermique, davantage axé sur les mises à jour progressives des modèles de l'année que sur l'innovation radicale, les constructeurs de véhicules électriques testent et apprennent au fur et à mesure. Par conséquent, ces entreprises recherchent l'aide de fabricants numériques agiles qui proposent une itération rapide, une production en petites séries, un approvisionnement unique et des systèmes d'assurance qualité.

L'importance de s'approvisionner au niveau régional

Pour Protolabs, éviter les pénuries de résine a été un défi. Il en va de même pour les métaux, les machines-outils et les ordinateurs portables. Les temps d'exécution augmentent et l'inflation est devenue perceptible. Comme l'a récemment apporté le New York Times, dans l'industrie automobile, le « remède aux prix élevés n'est autre que des prix élevés ».

Cependant, en tant que fabricant mondial, nous disposons d'une certaine flexibilité d'approvisionnement en matières. Nous avons réussi, du moins dans le passé, à nous assurer un approvisionnement suffisant pour répondre aux demandes de nos clients. Cela dit, nous ne sommes pas à l'abri des pénuries et avons récemment rencontré des problèmes comme tout le monde. En conséquence, nous essayons de nous concentrer sur les solutions de rechange et la consultation pour résoudre les problèmes. Cela est un peu plus facile dans un environnement numérique que dans un environnement traditionnel.

Bien sûr, les perturbations de la chaîne
d'approvisionnement ne sont pas nouveaux.
Au cours des deux dernières décennies, des pénuries ont touché tout type de produit (fixations, peinture, PlayStations Sony, etc.). Pourtant, la plupart des fabricants conviendraient que la situation actuelle est sans précédent.

La question la plus pertinente est de savoir comment relever ces défis en matière d'approvisionnement. En tant que directeur des achats mondiaux, je dis à mon équipe de s'approvisionner autant que possible au niveau régional. Achats ponctuels si nécessaire. N'ayez pas peur de disposer de stocks supérieurs à ceux que nous souhaiterions et n'essayez jamais de forcer la main des fournisseurs. Le marché est tout simplement trop compliqué en ce moment.

Ce dernier point est essentiel. Il souligne l'importance des relations et de la collaboration. Pour permettre à tout le monde de s'en sortir dans la situation actuelle, les clients doivent travailler directement avec leurs fournisseurs, quel que soit le type ou le niveau de ces derniers. Car plus nous travaillerons ensemble, plus nous pourrons améliorer les délais de réponse et satisfaire les besoins des uns et des autres.