Pourquoi les batteries à semi-conducteurs changent la donne pour les drones

Ne vous méprenez pas, le lithium-ion est un cheval de bataille pour les drones. Il a transformé des kits de loisirs encombrants en outils capables de fournir des médicaments ou de scanner les champs agricoles. Mais après avoir parlé à des dizaines d’opérateurs de drones au cours de l’année écoulée, j’ai entendu les mêmes frustrations à plusieurs reprises. Une équipe de livraison du Minnesota a dû immobiliser sa flotte en janvier dernier car des températures de -10°F ont détruit les charges lithium-ion en 12 minutes. Un service de drones pharmaceutiques au Texas a failli être touché lorsqu'une batterie a surchauffé en plein vol à proximité d'une école. Et presque tout le monde se plaint des temps de vol : 20 à 30 minutes maximum, ce qui signifie qu'un aller-retour de 6 kilomètres le pousse. Pour que la livraison par drone aille au-delà des « projets pilotes » et s’intègre dans la vie quotidienne, nous avons besoin d’une batterie qui ne mène pas la danse.

Entrerbatteries à semi-conducteurs. Il ne s’agit pas seulement d’une « meilleure batterie », c’est une réinitialisation complète de la façon dont nous alimentons les drones. Le grand changement ? Au lieu de l'électrolyte liquide qui rend le lithium-ion inflammable et sensible aux intempéries, l'état solide utilise un noyau dense et solide (pensez à la céramique ou au polymère renforcé). C’est comme échanger une bouteille d’eau en plastique qui fuit contre un thermos en acier inoxydable : plus résistant, sans déversement et conçu pour gérer le chaos. Et pour la livraison par drone ? Ce petit changement ouvre des possibilités dont nous avons seulement parlé jusqu’à présent.

Commençons par le gain le plus évident : le temps de vol. Plus tôt cette année, j'ai travaillé avec une chaîne de pizza testantbatteries à semi-conducteurssur leurs drones de livraison. Leurs anciennes configurations au lithium pouvaient parcourir 3 miles aller-retour, transportant une boîte de pizza, avant de nécessiter une recharge. Avec du transistor ? Ils ont parcouru 8 miles, soit suffisamment pour couvrir trois quartiers supplémentaires par drone, et ont ajouté une deuxième boîte sans couper la portée. Il ne s’agit pas seulement de « passer plus de temps dans les airs » ; c’est la différence entre la livraison par drone qui est une nouveauté et une partie rentable de leur activité. Pour les petits opérateurs, doubler votre zone de livraison sans acheter plus de drones ? C’est une victoire finale que vous ne pouvez pas ignorer.

La sécurité est un autre élément non négociable. L'été dernier, un client livrant du matériel médical en Floride a eu une frayeur : une batterie lithium-ion s'est mise à fumer en plein vol, obligeant le pilote à atterrir sur un terrain vague. Ils sont passés aux prototypes à semi-conducteurs, et depuis ? Pas de surchauffe, pas de fuite, même lorsqu'un drone est pris dans un orage et plonge dans l'herbe. Pour les drones survolant des rues animées, des écoles ou des hôpitaux, cette tranquillité d’esprit n’est pas seulement agréable : elle est également nécessaire pour obtenir l’approbation réglementaire. Le liquide inflammable du lithium-ion a toujours été un signal d’alarme pour les régulateurs ; l’état solide élimine complètement ce risque.

Ensuite, il y a la météo, le tueur silencieux des performances du lithium-ion. Ce client du Minnesota dont j'ai parlé ? Ils ont testé des batteries à semi-conducteurs l’hiver dernier et, tout à coup, leurs drones ont volé pendant 40 minutes par temps glacial, suffisamment pour parcourir tout leur trajet sans faire demi-tour. En Arizona, un service de livraison de courses a découvert que les batteries à semi-conducteurs détenaient 90 % de leur charge à une température de 100 °F, contre 60 % avec le lithium-ion. Pour que la livraison par drone fonctionne dans tout le pays, vous ne pouvez pas avoir un système qui s’arrête lorsque les conditions météorologiques deviennent extrêmes. L’état solide donne enfin cette cohérence aux opérateurs.

Ce n’est pas seulement de la théorie non plus. Les grands acteurs du secteur des batteries transforment les prototypes en outils que les équipes de livraison peuvent réellement utiliser. CATL, le géant chinois des batteries qui alimente la moitié des voitures électriques dans le monde, a lancé une batterie à semi-conducteurs « condensée » atteignant 500 Wh/kg plus tôt cette année. Traduisons cela pour les opérateurs de drones : une batterie lithium-ion standard atteint 250 Wh/kg, vous offrant 30 minutes de vol. A 500 Wh/kg ? Vous envisagez 1,5 heure de vol. Imaginez un drone capable de livrer des colis dans une petite ville entière en un seul voyage, de se recharger en 45 minutes (les charges à semi-conducteurs sont également beaucoup plus rapides) et de repartir. CATL les teste déjà avec des sociétés chinoises de drones, et les premiers retours sont énormes : un opérateur a réduit ses arrêts de recharge quotidiens de 8 à 3.

Maintenant, soyons réalistes : il y a encore des obstacles. À l’heure actuelle, les batteries à semi-conducteurs coûtent 2 à 3 fois plus cher que le lithium-ion. Mais c’est la même chose avec les nouvelles technologies : vous vous souvenez de l’époque où les batteries des voitures électriques coûtaient 1 000 $ le kWh ? Aujourd’hui, elles coûtent moins de 150 $. CATL affirme que sa batterie de 500 Wh/kg atteindra les prix du lithium-ion haut de gamme d'ici 2026, et QuantumScape vise des réductions de coûts similaires à mesure qu'elle accélère sa production. L’échelle de fabrication constitue un autre défi : à l’heure actuelle, la plupart des batteries à semi-conducteurs sont fabriquées en petits lots. Mais à mesure que de plus en plus d’entreprises de drones passeront des commandes, cela changera rapidement.

Voici l’essentiel pour tous ceux qui livrent par drone : le goulot d’étranglement de la batterie est enfin surmonté. Au cours des 3 à 5 prochaines années, les transistors passeront du statut d’« utile » à celui d’« incontournable » pour tout opérateur souhaitant être compétitif. Les équipes qui adoptent cette technologie très tôt ? Ce seront eux qui livreront les colis plus rapidement, couvriront plus de terrain et conquériront les clients, tandis que les concurrents resteront coincés dans le rattrapage du lithium-ion.

Pour les investisseurs, c’est l’occasion de se lancer dans un secteur en passe d’exploser. Pour les consommateurs, cela signifie des livraisons plus rapides, un service plus fiable et des coûts réduits. Et pour nous, ceux qui construisent l’avenir de la livraison, cela signifie enfin voir la technologie des drones à la hauteur du battage médiatique.

Le lithium-ion nous a amenés ici. Mais à l'état solide ? Cela amènera la livraison par drone là où nous avons toujours voulu qu’elle aille.