Ce qui est déjà possible aujourd'hui et ce qui ne l'est pas encore
Avec la technologie adéquate, les voitures électriques deviennent des dispositifs mobiles de stockage d'énergie contribuant activement à la stabilité du réseau. Le mot magique est « recharge bidirectionnelle » : une technologie qui permet non seulement de recharger l'électricité du réseau dans la voiture, mais aussi de la réinjecter dans le réseau en cas de besoin. Quelles sont les possibilités actuelles ? Où en est la technologie ? Quelles sont les perspectives ?
Au quotidien, nous connaissons le scénario de recharge classique : une voiture électrique est branchée sur une borne murale et alimentée en électricité. La recharge bidirectionnelle étend ce principe. À l'avenir, le véhicule, par exemple, stationné sur le parking d'une entreprise ou dans le garage d'une maison, réinjectera également de l'électricité dans le bâtiment ou le réseau public. D'autres scénarios sont possibles, comme l'utilisation sur la route, dans un chalet en forêt ou lors d'une fête en plein air, pour alimenter des appareils ou pour dépanner d'autres véhicules. Différents concepts sont distingués :
- Véhicule vers réseau (V2G) : le véhicule réinjecte de l'énergie dans le réseau électrique, contribuant ainsi à la stabilité du réseau.
- Véhicule vers domicile (V2H) : la voiture électrique sert de source d’alimentation de secours pour alimenter la maison en énergie en cas de panne de courant.
- Véhicule-charge (V2L) : Les réserves d'énergie d'un véhicule électrique sont utilisées pour alimenter des appareils et des outils électriques, par exemple dans les campings, les chantiers de construction ou lors d'événements en plein air.
- Véhicule à véhicule (V2V) : un véhicule transfère son énergie à un autre en cas d'urgence.
À proprement parler, seul le V2G est considéré comme une recharge bidirectionnelle à proprement parler. D'un point de vue économique, c'est le concept qui présente le plus grand avantage systémique.
Comment cela fonctionne-t-il techniquement ?
La mise en œuvre technique, notamment pour le V2G, est complexe et nécessite l'interaction de plusieurs composants : 1. Un véhicule préparé pour la recharge bidirectionnelle ; 2. Une borne de recharge bidirectionnelle adaptée (CC ou, à l'avenir, CA) ; 3. Un fournisseur d'énergie permettant le backfeeding. Le véhicule, la borne de recharge et l'opérateur du réseau doivent être compatibles et capables de communiquer.
Il existe deux types de charge bidirectionnelle :
A. Recharge CC bidirectionnelle : la borne convertit le courant alternatif du réseau en courant continu pour le stockage dans la batterie, puis le restitue au réseau. L'intelligence réside donc en grande partie dans la borne. L'avantage réside dans sa complexité relativement faible côté véhicule : seule une adaptation logicielle est nécessaire pour pouvoir non seulement recevoir, mais aussi fournir de l'électricité. Cependant, les bornes CC sont relativement coûteuses et plus complexes à installer.
B. Recharge CA bidirectionnelle (future) : Dans ce cas, le véhicule doit non seulement convertir le courant alternatif fourni par la borne de recharge en courant continu pour le stockage dans la batterie, comme c'est le cas actuellement, mais aussi le reconvertir en courant alternatif compatible avec le réseau. Cette deuxième étape nécessite notamment un onduleur puissant dans le véhicule. Cette solution promet une infrastructure de recharge plus rentable, car la borne de recharge sert principalement de transmetteur des besoins du réseau et de commutateur. Cependant, elle nécessite une architecture de véhicule plus complexe, raison pour laquelle cette technologie a rarement été utilisée sur les véhicules de série jusqu'à présent. Cependant, certains constructeurs automobiles sont déjà à l'origine du développement, comme la nouvelle Renault R5.
Normes et communication
Des normes sont nécessaires pour assurer une communication fluide entre le véhicule, la borne de recharge et le réseau. Il est crucial que l'électricité réinjectée dans le réseau soit conforme aux normes, notamment en ce qui concerne la qualité du réseau : la tension, la fréquence et la sinusoïde doivent être correctes, sans interférence ni variation de fréquence. La norme ISO 15118-20, un protocole qui régule la transmission de données entre le véhicule et la borne de recharge, joue un rôle important à cet égard. De plus, les spécifications techniques de la série CEI 61851 décrivent les exigences de base pour la recharge des véhicules électriques. La norme CEI 61851-1 (en cours d'élaboration) décrit les points à prendre en compte pour la recharge bidirectionnelle en courant alternatif ; la norme CEI 61851-23 couvre la recharge bidirectionnelle en courant continu.
Quelles voitures et wallbox peuvent charger de manière bidirectionnelle ?
Des exemples d'application préliminaires existent déjà. Citons par exemple le projet pilote V2X du fournisseur d'autopartage Mobility en Suisse, qui a associé 50 véhicules électriques Honda à des bornes de recharge bidirectionnelles en courant continu. Volkswagen (ID.3, ID.4, ID.5) et Kia (EV6) préparent également de plus en plus leurs véhicules à cette technologie. Avec la R5, Renault est le premier à lancer un véhicule de série équipé d'une recharge bidirectionnelle en courant alternatif.
Différentes approches émergent dans le domaine des infrastructures de recharge : si les systèmes bidirectionnels à courant continu (CC), notamment avec stockage domestique intégré, sont déjà disponibles dans certains cas, la recharge bidirectionnelle en courant alternatif (CA) est encore en phase de développement. Cependant, les premières solutions prêtes à être commercialisées sont sur le point d'être lancées. Le coût des bornes de recharge bidirectionnelles à courant continu (CC) varie actuellement de 6 000 à 13 000 €. Les bornes bidirectionnelles à courant alternatif (CA) seront nettement moins chères, estimées à environ 2 000 € lors de leur lancement sur le marché, et leur prix continuera de baisser. L'essor de la recharge bidirectionnelle en CA était déjà perceptible il y a un an lors du salon Power2Drive, où Juice a présenté le premier prototype de borne de recharge bidirectionnelle en CA , offrant ainsi un aperçu du potentiel de cette technologie.
Pourquoi la recharge bidirectionnelle est-elle si pertinente ?
Avec le nombre croissant de sources d'énergie décentralisées, telles que les systèmes photovoltaïques, le besoin de stockage flexible de l'électricité augmente également. Les véhicules électriques pourraient assumer ce rôle, surtout s'ils restent inutilisés pendant de nombreuses heures de la journée. Un quartier connecté, équipé de voitures électriques à recharge bidirectionnelle, pourrait fonctionner comme un réseau de stockage d'électricité décentralisé, compensant les fluctuations du réseau, réduisant les pics de charge et même contribuant à limiter le besoin d'extension coûteuse des infrastructures de réseau. Cela ouvre également des opportunités économiques : ceux qui facturent l'électricité aux heures les moins chères et la vendent aux heures les plus chères peuvent bénéficier des fluctuations des prix sur le marché de l'électricité.
Les flottes bidirectionnelles en pratique
Cela offre un potentiel énorme aux exploitants de flottes d'autopartage, de flottes d'entreprise ou de coopératives d'habitation. Les voitures électriques avec de longs temps d'inactivité (par exemple, la nuit ou pendant les heures de travail) pourraient servir de centrales électriques virtuelles. Cette solution est particulièrement intéressante si les véhicules sont rechargés à l'énergie solaire pendant la journée et que l'énergie est réinjectée dans le réseau le soir.
Défis
Aussi prometteuse que soit cette technologie, ses limites sont encore évidentes. La recharge bidirectionnelle en courant alternatif, en particulier, n'en est qu'à ses balbutiements techniques : seuls quelques véhicules sont actuellement équipés de l'électronique de puissance nécessaire, et les solutions adaptées à la production en série sont rares. Des obstacles réglementaires subsistent également, par exemple en Suisse, où l'absence de libéralisation du marché de l'électricité a jusqu'à présent empêché une injection économiquement viable. De plus, de nombreuses normes pertinentes sont encore à l'état d'ébauche, et les modèles économiques concrets d'injection sont à peine établis.
Perspectives
La recharge bidirectionnelle a le potentiel de transformer radicalement le rôle de la voiture : d'un simple consommateur d'énergie silencieux, elle devient un élément actif d'un système énergétique intelligent. Le potentiel à long terme réside clairement dans la recharge bidirectionnelle en courant alternatif. La technologie est simple en théorie, son coût est faible et le réseau pourrait en bénéficier massivement.
À partir de 2027 environ, la recharge bidirectionnelle sera progressivement commercialisée en Suisse. Cependant, le chemin à parcourir avant une adoption massive est encore long, ce qui nécessitera une standardisation, une baisse des coûts matériels et un cadre politique approprié. En Allemagne et en France, où les marchés de l'électricité sont déjà libéralisés, cela est en principe déjà possible.
La recharge bidirectionnelle est un élément clé de la transition énergétique. Il est important de suivre son évolution – pour les constructeurs automobiles, les gestionnaires de réseaux, les fournisseurs d'énergie, les gestionnaires de flottes et, enfin et surtout, pour tous ceux qui possèdent ou envisagent d'acquérir une voiture électrique.
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