Le marché du véhicule électrique est en pleine croissance et il devrait, à moyen terme, remplacer les véhicules à combustibles fossiles. Pour intégrer cette révolution dans une logique de durabilité, des dispositifs de recharge nombreux, efficaces et, surtout, intelligents et bidirectionnels, sont indispensables. La France étant pionnière dans ces technologies, elle devrait prendre ce virage avec aisance.

Nous avons vu, dans la première partie de notre étude, que le véhicule électrique (VE) était porté par une dynamique positive : les analystes, les politiques et les industriels, y compris les constructeurs automobiles, s’accordent à penser que son avènement n’est qu’une question de temps.

Le tout, sans forcément faire exploser la consommation d’électricité. La RTE a estimé qu’en France, 15 millions de véhicules électriques en circulation ne représentaient que l’équivalent de 7% de la consommation électrique actuelle.

Développer un réseau de bornes de recharge

Mais, pour que le VE se déploie à grande échelle, les conducteurs doivent pouvoir disposer d’infrastructures efficaces pour le recharger. L’un des freins à l’achat d’un VE, en France, reste le manque de dispositifs de recharge. L’usager veut pouvoir remplir facilement sa batterie, que ce soit pour ses trajets quotidiens ou pour des trajets occasionnels moyenne et longue distance.

Un effort de déploiement est donc indispensable, qu’il s’agisse des bâtiments semi-publics (habitat collectif et entreprise), ou des dispositifs publics de recharge sur les axes routiers et autoroutiers. D’après « Livre vert sur les infrastructures de recharge ouvertes au public pour les véhicules décarbonés », la recharge publique représenterait environ 20% des besoins, contre 40% pour la recharge semi-publique et 40% pour la recharge à domicile.

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La recharge privée et semi-publique impliquera des puissances limitées (3 à 30kW par heures), mais qui auront l’avantage d’être pilotable dans le cadre d’un smart grid, et de représenter souvent davantage un soutien qu’une contrainte pour le réseau électrique – nous y reviendront dans un instant.

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Bornes publiques : de plus en plus de puissance, de moins en moins de flexibilité

En revanche, les bornes publiques impliquent des puissances disponibles bien plus élevées : 50 kW pour une borne de recharge rapide, de 100 à 350 kW pour une borne ultra-rapide. Ces dispositifs imposent des contraintes fortes en terme de raccordement, qui doit souvent dépasser le MW.

De plus, ces bornes publiques, notamment les plus puissantes et les plus rapides, correspondent à un besoin immédiat et urgent de l’utilisateur, qui est, par définition, difficile à planifier et pratiquement impossible à piloter. Le besoin de l’utilisateur ne pourra pas, dans l’immense majorité des cas, être décalé dans le temps. La puissance nécessaire doit être disponible tout de suite. Des prévisionnels pourront être réalisés en fonction des données historiques – mais une arrivée soudaine de nombreux véhicules souhaitant recharger vite demeurera toujours possible.

Ces dispositifs n’offriront donc aucun réservoir de flexibilité : une forte puissance devra être disponible en permanence, qu’elle soit utilisée ou non. Ce sont ces bornes qui ajouteront des contraintes sur le réseau, et uniquement elles. Donc uniquement 20% du dispositif de recharge global.

Recharge privé et semi-publique : un immense réservoir de flexibilité

Car, pour les infrastructures de recharge privée et semi-publique (80% de la puissance demandée par les batteries de VE), des technologies smart grid peuvent (et doivent) être appliquées pour gagner en flexibilité.

Un véhicule automobile particulier est essentiellement utilisé pour des trajets quotidiens, à heures fixes (le matin pour aller au travail, le soir pour en revenir, aller chercher les enfants, etc.). Il reste stationné la majeure partie de la journée – 23 heures par jour en moyenne. Qui plus est, l’immense majorité des trajets quotidiens ne nécessitent pas une batterie pleine.

La charge intelligente : remplir la batterie quand l’électricité est abondante sur le réseau

C’est à ce point que la recharge intelligente peut permettre de résoudre des situations de déséquilibre potentiel entre production et consommation d’électricité, et ce à deux niveaux. Le premier, le plus simple, consiste à décaler la recharge du VE vers les moments où l’électricité est abondante sur le réseau électrique. C’est à dire en dehors de la pointe du matin et de celle du soir, plutôt en fin de matinée, en début d’après-midi, et la nuit.

L’idée ne serait pas d’imposer aux utilisateurs une heure de recharge, mais de les inciter à choisir ces périodes plus favorables au réseau par des tarifs plus attractifs, sur le principe des heures creuses. La borne de recharge intelligente peut alors recevoir un signal tarifaire ou informatique et déclencher la charge de la batterie au bon moment pour le réseau (et pour l’utilisateur, qui fait ainsi des économies). Ainsi les consommations d’énergie peuvent être déplacées vers des moments où la disponibilité est plus abondante.

Un dispositif qui s’adapte à la production renouvelable, en temps réel

Des applications spécifiques, s’appuyant sur des intelligences artificielles, peuvent proposer à l’utilisateur de charger sa batterie en fonction de ses habitudes et de ses besoins, tout en conservant une réserve disponible en cas d’imprévu.

Ce dispositif, qui fonctionne en temps réel, est particulièrement bien adapté à un réseau recevant beaucoup d’électricité renouvelable intermittente (éolien et photovoltaïque) : la charge intelligente peut prendre en compte les moments où la production solaire ou éolienne dépasse la consommation. Ces sources variant en permanence et étant moins prévisibles que les consommation, ces dispositifs de flexibilité comme la charge intelligente y sont particulièrement utiles.

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Vehicle-to-grid : transformer le VE en source d’électricité d’appoint

Le second niveau, plus évolué, est la technologie du vehicle-to-greed : ce procédé consiste à utiliser une borne de recharge non seulement intelligente mais bidirectionnelle – c’est à dire que le réseau peut fournir de l’électricité à la borne, mais que cette dernière peut également injecter de l’électricité sur le réseau. L’idée est de pouvoir utiliser, en période de pointe de consommation, une partie de l’électricité stockée dans les batteries des VE – et de les transformer en source électrique d’appoint.

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Le potentiel de flexibilité du vehicle-to-greed est considérable. Dans un scénario à 15 millions de VE électrique en France, leurs batteries représenteraient une capacité de stockage d’environ 600 TWh. Il suffira de mettre à contribution une faible part de ce total pour offrir des capacités de flexibilité très importante, permettant de minimiser le recours à des sources d’appoint, souvent au gaz ou au charbon, au coût économique et environnemental élevé.

La France en leader européen des solutions intelligentes pour les VE

La France est pionnière dans le développement de ces technologies, qui sont testées depuis des années dans de nombreux démonstrateurs smart grids aux quatre coins du pays. La France est le premier pays d’Europe en termes d’investissements dans des projets de démonstration dans les smart grid, et veut devenir un des leaders mondiaux de ces technologies.

La charge intelligente et le vehicle-to-greed sont d’ailleurs actuellement déployés à grande échelle dans les trois projets de Réseau Electrique Intelligent (REI), Smile, FlexGrid et You&Grid. Et les efforts de recherche et développement sont loin d’être finis.

Au-delà de ces démonstrateurs, de plus en plus d’industriels d’importance se lancent dans l’électro-mobilité et les solutions smart qui y sont liées. Des synergies naissent, avec des constructeurs automobiles engagés directement dans des projets énergétiques et des énergéticiens qui développent des solutions spécifiques pour la charge des VE. Nous les présenterons demain, dans la suite de notre étude.

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