Préciser le rôle du Canada sur le marché en expansion du vanadium

Les technologies de stockage de l’énergie devraient proliférer à un rythme exponentiel au cours de la prochaine décennie, tant au Canada qu’à l’étranger – une bonne nouvelle pour les promoteurs de réseaux d’électricité plus verts et plus efficaces. Une telle croissance ne va pas sans possibilités et la demande grandissante de graphite, de nickel et de lithium, pour les batteries au lithium-ion, en est une. Ainsi en ira-t-il pour les batteries à flux redox vanadium (VRFB), une technologie prometteuse pour les installations fixes de stockage d’énergie. Or, l’expansion du marché soulève une question : où trouvera-t-on une source stable de vanadium de qualité à un prix abordable?

D’où vient le vanadium?

Métal gris et ductile, le vanadium n’est pas exploitable à l’état naturel dans les batteries VRFB. On l’extrait des mines avec d’autres composés, puis on le purifie jusqu’à un degré suffisant pour en permettre l’usage dans de telles applications. Le procédé de purification aboutit à du pentoxyde de vanadium (V2O5), que l’on obtient de trois sources principales :

  1. la coproduction – de la fabrication de l’acier avec du minerai de fer;
  2. la production primaire – des minerais extraits des mines (le quart de la production mondiale);
  3. la production secondaire – des catalyseurs, de la cendre et des résidus.

Le V2O5 est surtout utilisé dans les aciéries pour produire de l’acier à haute résistance faiblement allié, des alliages d’acier et de l’acier ordinaire. Cependant, un nouveau débouché prend rapidement de l’ampleur, car le V2O5 est le principal ingrédient dans l’électrolyte des batteries VRFB et d’autres batteries à oxydoréduction au vanadium (VRB), comme celle au lithium et au phosphate de vanadium.

Quelles sont les perspectives au niveau de la demande?

Les compagnies d’électricité lorgnent avec envie les batteries VRFB en raison de leur longévité potentielle et d’une grande capacité d’emmagasinage qui assureraient la libération de l’énergie sur une période prolongée. En outre, parce qu’elle permet d’adapter séparément la puissance et la réserve d’énergie de la batterie, la technologie VRFB pourrait devenir une solution à long terme pour l’approvisionnement hors réseau et les microréseaux. Les systèmes de ce genre pourraient notamment servir à alimenter des résidences, des collectivités, des bases militaires et des entreprises, de même qu’à répondre aux besoins d’énergie dans les régions rurales, plus reculées, des pays en développement.

Le secteur de l’acier consomme présentement environ 90 % du vanadium, le reste (près de 10 %) servant à la fabrication d’alliages non ferreux (alliages du titane, superalliages, alliages magnétiques) et à des applications en chimie (catalyseurs, colorants, dérivés du phosphore). L’usage du vanadium pour le stockage de l’énergie dans les batteries VRFB, application qui nécessite habituellement un V2O5 de qualité supérieure, ne représentait qu’environ 1 000 tonnes en 2014, contre une production mondiale de 94 300 tonnes, la même année.

La demande de vanadium que pourraient engendrer les batteries VRFB varie selon les producteurs, mais la moyenne est d’environ 8 kg de V2O5 très pur par kilowattheure Note de bas de page 1. Pour l’instant, peu de fournisseurs sont en mesure de fabriquer ce type de V2O5 et les produits fluctuent considérablement sur les plans de la pureté et de la concentration d’oligoéléments Note de bas de page 2.

Des batteries VRFB à haut rendement exigent du V2O5 de qualité. Ainsi, le vanadium employé comme électrolyte doit être pur à au moins 99,5 %. Or, produire du V2O5 d’une telle qualité peut se révéler onéreux, surtout s’il faut procéder à d’autres traitements pour amener le minerai ou la source secondaire à la pureté souhaitée. À dire vrai, le vanadium dans l’électrolyte représente 42 % du coût de la batterie VRFB. Il faudrait réduire le coût de l’électrolyte de 55 % si l’on veut que la technologie VRFB devienne concurrentielle pour le stockage de l’énergie dans les réseaux d’électricité Note de bas de page 3 Note de bas de page 4.

En raison des considérations liées à son coût et à sa qualité, le vanadium employé dans les batteries VRFB ne représente qu’environ 1 % de la demande totale existante. Cependant, la demande pourrait sensiblement augmenter au cours des quelques prochaines années, si l’on parvient à surmonter les difficultés associées à l’approvisionnement et au coût. Face à l’importance potentielle du marché que représente le stockage de l’énergie par les réseaux d’électricité, une hausse, même minime, de la demande de batteries VRFB se traduirait par une augmentation appréciable de la consommation de V2O5 pour ce type de produit. Ainsi, on estime que la demande de vanadium pour la fabrication de batteries servant à stocker l’énergie pourrait progresser de 3 100 % d’ici 2025 et passer à 31 000 tNote de bas de page 5.

Quelle possibilité cela représente-t-il pour le Canada?

Pour l’instant, le Canada ne figure pas au nombre des producteurs primaires de V2O5 et à peine 1 300 tonnes de vanadium ont été produites au pays à partir de sources secondaires, en 2014. Cependant, des sources de production primaire sont en développement et des sources secondaires, actuellement inexploitées, pourraient donner du V2O5 de qualité à relativement peu de frais pour servir d’électrolyte aux batteries VRFB et VRB.

Présentement, la Chine produit 55 % du V2O5 dans le monde. Lui emboîtent le pas l’Afrique du Sud (17 %), la Russie (8 %) et les É.-U. et l’Autriche (4 % dans chaque cas). Le vanadium canadien issu de sources secondaires ne représentait que 1 % de la production mondiale en 2014.

Notes de bas de page

Note de bas de page 1

Roskill Information Services Ltd., « The World Market for Vanadium to 2025: Premium Edition », 14e édition, 2015. (en anglais seulement)

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Notes de bas de page 2

Perles, « Vanadium Supply for VRB Applications » (PDF, 121 Ko), 30 mai, 2016. (en anglais seulement)

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Notes de bas de page 3

Lux Research, « Flow Battery Cost Reduction: Exploring Strategies to Improve Market Adoption », 2014. (en anglais seulement)

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Notes de bas de page 4

Frost & Sullivan, « Emerging Technologies in the Energy Storage Market », 2016. (en anglais seulement)

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Notes de bas de page 5

Roskill Information Services Ltd., « The World Market for Vanadium to 2025: Premium Edition » 14e édition, 2015. (en anglais seulement)

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