Sujet de Thèse
Titre :
Formalisation et évaluation des flux logistiques dans un contexte d'économie circulaire : le cas des batteries lithium-ion pour les voitures électriques
Dates :
2022/04/01 - 2025/02/28
Etudiant :
Encadrant(s) :
Autre(s) encadrant(s) :
Sebastien Liarté (sebastien.liarte@univ-lorraine.fr)
Description :
En 2015, les Nations Unies ont établi le Programme de développement durable à l'horizon 2030 et ainsi déterminé 17 objectifs de développement durable
(ODD) qui devraient être adoptés par tous les États membres afin de parvenir à la paix et à la prospérité pour l'avenir de tous sur la planète (Nations U,
2020). Atteindre ces objectifs est une responsabilité partagée et nécessite des efforts collectifs de la part de tous les acteurs dans le monde (Bowen et al.
2017). En particulier, les activités des entreprises sont considérées des effets majeurs sur l'environnement et la société (Vuong, et al. 2021). L'accent mis sur
le développement technologique est considéré comme un facteur central pour réaliser des progrès rapides vers ces ODD (Walsh, et al.2020).
Au niveau de l'industrie automobile par exemple, le développement des véhicules électriques (VE) est vu par beaucoup comme un moyen de lutter contre le
changement climatique et la crise énergétique (Alfaro-Algaba et Ramirez, 2020 ; Hua et al., 2020 ; Zeng et al., 2020). Par conséquent, de nombreux pays ont
fixé récemment des objectifs clairs à atteindre dans ce secteur des véhicules électriques. C'est notamment le cas de la France, de l'Allemagne, des Pays-Bas
ou du Royaume-Uni qui cherchent à interdire les véhicules thermiques d'ici 2040 (Crabtree, 2019 ; International Energy Agency, 2019). Ceci a pour
conséquence que plus de 100 millions de véhicules électriques devraient être en circulation dans le monde d'ici 2030 (Pillot, 2019).
Malgré les conséquences positives sur l'environnement attendues, ce développement n'est pas sans poser de nouvelles questions. En particulier, il est
nécessaire de s'interroger sur la place et le traitement spécifique à accorder à un élément central du VE : la batterie lithium-ion (BLI). Compte tenu de la part
du coût que représente la batterie dans le coût de production d'un véhicule électrique et compte tenu de son rôle critique dans le produit final, il est en effet
central de tenter d'optimiser toute la chaine de valeur propre à la batterie. Si l'attention est régulièrement portée à la dimension technologique et industrielle
pour la production de batteries toujours plus puissantes, il apparaît désormais essentiel de porter une plus grande attention à la dimension logistique, avec un
accent tout particulier sur le transport des batteries.
Outre leur acheminement des lieux de production vers les sites d'assemblage, les batteries des VE ont une durée de vie limitée et doivent être remplacées
après un certain temps estimé à 10-15 ans. Le stock croissant de batteries usagées deviendra un problème sérieux d'un point de vue commercial et
environnemental, mais aussi du fait du leur caractère dangereux lié à la présence de matériaux réactifs et de solvants inflammables. Aussi, selon une
directive européenne, le constructeur automobile est responsable de ces batteries en fin de vie. Il doit notamment assurer le recyclage de 50% de leurs
composants actuellement et près de 80% dans les prochaines années (R.Perraud 2020).
En particulier, compte tenu d'éventuelles difficultés d'approvisionnement, de la génération importante de déchets, du coût et du caractère polluant de
certains composants, les acteurs de la filière sont de plus en plus invités à mettre en place une économie circulaire et de penser au remanufacturing des
batteries en vue d'une revalorisation du produit. Il s'agit là de « fermer et d'allonger » la boucle en réduisant au maximum la production de déchets,
d'optimiser la chaine de valeur des matériaux utilisés et de prolonger le cycle de vie en termes d'utilisation des batteries lithium-ion. Tant les industriels que
les pouvoirs publics ou que les universitaires ont initié une véritable réflexion dans ce domaine à l'échelle nationale et européenne.
Dans ce contexte, une dimension fondamentale semble être oubliée ou du moins sous-étudiée : le transport. Compte tenu de leurs poids et de leur
dangerosité, les batteries de véhicules électriques sont des éléments complexes et coûteux à transporter. Or, l'économie circulaire suppose des interactions
nombreuses entre plusieurs entités au sein d'un même écosystème (constructeurs, assembleurs, collecteurs, recycleurs, réparateurs, ré-utilisateurs,
logisticien, etc.). Se pose alors la question de l'acheminement des batteries entre des acteurs pouvant se trouver à des milliers de kilomètres les uns des
autres. De manière sous-jacente apparaît également la problématique du dimensionnement du stockage en fonction des options d'organisation de flux
logistique choisies. Bien sûr, les réflexions dépassent les seules questions du coût et de la sécurité, et doivent également intégrer des considérations légales
et environnementales. Autrement dit, il est nécessaire d'évaluer les différentes alternatives de transports tenant compte de ces différents critères.
Dans ce contexte, il apparaît nécessaire d'étudier en profondeur l'aspect logistique dans le contexte de l'économie circulaire de l'industrie des VE notamment
en termes de gestion des BLI. Il est par exemple essentiel de savoir ce qu'il advient de ces batteries après leur utilisation, et comment elles sont collectées et
transportées afin de leur donner une seconde vie ou de leur faire subir des procédés de transformation chimique. Il convient également de s'interroger sur la
définition d'un processus optimal en termes de valeur ajoutée pour le client, la société et l'environnement.
En anticipant l'importance et la spécificité du flux logistique des batteries électriques, CEVA Logistics a créé un nouveau département, CEVA Battery
Logistics, chargé du processus et de l'amélioration du transport et du stockage des batteries électriques, dans le l'objectif d'accroître la valeur ajoutée pour
les clients en France et à l'étranger à ce niveau.
(ODD) qui devraient être adoptés par tous les États membres afin de parvenir à la paix et à la prospérité pour l'avenir de tous sur la planète (Nations U,
2020). Atteindre ces objectifs est une responsabilité partagée et nécessite des efforts collectifs de la part de tous les acteurs dans le monde (Bowen et al.
2017). En particulier, les activités des entreprises sont considérées des effets majeurs sur l'environnement et la société (Vuong, et al. 2021). L'accent mis sur
le développement technologique est considéré comme un facteur central pour réaliser des progrès rapides vers ces ODD (Walsh, et al.2020).
Au niveau de l'industrie automobile par exemple, le développement des véhicules électriques (VE) est vu par beaucoup comme un moyen de lutter contre le
changement climatique et la crise énergétique (Alfaro-Algaba et Ramirez, 2020 ; Hua et al., 2020 ; Zeng et al., 2020). Par conséquent, de nombreux pays ont
fixé récemment des objectifs clairs à atteindre dans ce secteur des véhicules électriques. C'est notamment le cas de la France, de l'Allemagne, des Pays-Bas
ou du Royaume-Uni qui cherchent à interdire les véhicules thermiques d'ici 2040 (Crabtree, 2019 ; International Energy Agency, 2019). Ceci a pour
conséquence que plus de 100 millions de véhicules électriques devraient être en circulation dans le monde d'ici 2030 (Pillot, 2019).
Malgré les conséquences positives sur l'environnement attendues, ce développement n'est pas sans poser de nouvelles questions. En particulier, il est
nécessaire de s'interroger sur la place et le traitement spécifique à accorder à un élément central du VE : la batterie lithium-ion (BLI). Compte tenu de la part
du coût que représente la batterie dans le coût de production d'un véhicule électrique et compte tenu de son rôle critique dans le produit final, il est en effet
central de tenter d'optimiser toute la chaine de valeur propre à la batterie. Si l'attention est régulièrement portée à la dimension technologique et industrielle
pour la production de batteries toujours plus puissantes, il apparaît désormais essentiel de porter une plus grande attention à la dimension logistique, avec un
accent tout particulier sur le transport des batteries.
Outre leur acheminement des lieux de production vers les sites d'assemblage, les batteries des VE ont une durée de vie limitée et doivent être remplacées
après un certain temps estimé à 10-15 ans. Le stock croissant de batteries usagées deviendra un problème sérieux d'un point de vue commercial et
environnemental, mais aussi du fait du leur caractère dangereux lié à la présence de matériaux réactifs et de solvants inflammables. Aussi, selon une
directive européenne, le constructeur automobile est responsable de ces batteries en fin de vie. Il doit notamment assurer le recyclage de 50% de leurs
composants actuellement et près de 80% dans les prochaines années (R.Perraud 2020).
En particulier, compte tenu d'éventuelles difficultés d'approvisionnement, de la génération importante de déchets, du coût et du caractère polluant de
certains composants, les acteurs de la filière sont de plus en plus invités à mettre en place une économie circulaire et de penser au remanufacturing des
batteries en vue d'une revalorisation du produit. Il s'agit là de « fermer et d'allonger » la boucle en réduisant au maximum la production de déchets,
d'optimiser la chaine de valeur des matériaux utilisés et de prolonger le cycle de vie en termes d'utilisation des batteries lithium-ion. Tant les industriels que
les pouvoirs publics ou que les universitaires ont initié une véritable réflexion dans ce domaine à l'échelle nationale et européenne.
Dans ce contexte, une dimension fondamentale semble être oubliée ou du moins sous-étudiée : le transport. Compte tenu de leurs poids et de leur
dangerosité, les batteries de véhicules électriques sont des éléments complexes et coûteux à transporter. Or, l'économie circulaire suppose des interactions
nombreuses entre plusieurs entités au sein d'un même écosystème (constructeurs, assembleurs, collecteurs, recycleurs, réparateurs, ré-utilisateurs,
logisticien, etc.). Se pose alors la question de l'acheminement des batteries entre des acteurs pouvant se trouver à des milliers de kilomètres les uns des
autres. De manière sous-jacente apparaît également la problématique du dimensionnement du stockage en fonction des options d'organisation de flux
logistique choisies. Bien sûr, les réflexions dépassent les seules questions du coût et de la sécurité, et doivent également intégrer des considérations légales
et environnementales. Autrement dit, il est nécessaire d'évaluer les différentes alternatives de transports tenant compte de ces différents critères.
Dans ce contexte, il apparaît nécessaire d'étudier en profondeur l'aspect logistique dans le contexte de l'économie circulaire de l'industrie des VE notamment
en termes de gestion des BLI. Il est par exemple essentiel de savoir ce qu'il advient de ces batteries après leur utilisation, et comment elles sont collectées et
transportées afin de leur donner une seconde vie ou de leur faire subir des procédés de transformation chimique. Il convient également de s'interroger sur la
définition d'un processus optimal en termes de valeur ajoutée pour le client, la société et l'environnement.
En anticipant l'importance et la spécificité du flux logistique des batteries électriques, CEVA Logistics a créé un nouveau département, CEVA Battery
Logistics, chargé du processus et de l'amélioration du transport et du stockage des batteries électriques, dans le l'objectif d'accroître la valeur ajoutée pour
les clients en France et à l'étranger à ce niveau.
Mots clés :
Economie circulaire, logistique de la régénération, évaluation
Département(s) :
| Modélisation Pilotage des Systèmes Industriels |
Publications :
