La borne de recharge pour véhicules électriques qui change la donne

Lee Williams est à la recherche d’une borne de recharge ultra-rapide pour véhicules électriques susceptible de changer la donne, qui se charge à partir du réseau avec un faible taux de transfert non contraignant, pour ensuite alimenter rapidement le véhicule.

Les véhicules électriques rencontrent un intérêt grandissant. Chaque constructeur de voitures est en train d’en concevoir un ou en a déjà commercialisé un. Plusieurs pays se sont engagés à se débarrasser complètement des voitures à essence et au diesel ; certains, comme les Pays-Bas et la Norvège, dès 2025, d’autres, comme l’Allemagne et l’Inde, en 2030. Même le plus grand marché de voitures du monde, la Chine, a promis de terminer la fabrication de véhicules à énergie traditionnelle dans un futur proche.

Mais les promesses dissimulent la réalité. Les véhicules électriques ne représentent actuellement que 0,1% du marché mondial de l’automobile selon un rapport de l’OCDE de 2017. Qui plus est, beaucoup de pays en voie de développement – précisément ceux qui achèteront et fabriqueront davantage de voitures dans le futur – ne possèdent pas l’infrastructure pour faire face à l’électrification.

C’est la raison pour laquelle le développement d’infrastructures de recharge de véhicules électriques est essentiel. Et la raison pour laquelle un prototype de borne de recharge de l’entreprise italienne Nidec ASI pourrait se révéler à même de changer la donne. Non seulement elle est censée être plus rapide que ses concurrentes, rechargeant un véhicule électrique jusqu’à une capacité de 80% en moins de 15 minutes – le superchargeur de Tesla prend environ 30 minutes pour le même pourcentage, mais l’Ultra-Fast Charger de Nidec ASI fait office de tampon entre le réseau et le véhicule, en atténuant la surcharge sur l’infrastructure à mesure qu'un nombre de plus en plus important de véhicules électriques prennent la route.

“L’Ultra-Fast Charger s’alimente à partir du réseau,” explique Matteo Rizzi, directeur du département Global sales and marketing chez Nidec ASI, “et, basé sur un stockage d’énergie sur batterie, il alimente un véhicule électrique avec une puissance comprise entre 320 kW et 350 kW. Grâce à sa batterie, il peut délivrer six à sept fois la puissance qu’il a extraite du réseau.” Le composant clé est le système de stockage d’énergie sur batterie, à savoir principalement une autre batterie interposée entre le réseau et le véhicule électrique. Il peut se charger à partir du réseau avec un faible taux de transfert non contraignant de 50 kW, tandis qu’il transfère sa puissance rapidement vers le véhicule à un taux de 320-350 kW.

" Les endroits traditionnellement occupés par les voitures disposent d’alimentations électriques relativement modestes. "

“Ce qui justifie l’utilisation de ce système, c’est que vous pouvez placer des chargeurs dans des endroits qui ne disposent pas d’une alimentation de 350 kW,” explique le Dr. James Marco, un expert en recharge et infrastructure pour véhicules électriques de l’université de Warwick. “Les endroits traditionnellement occupés par les voitures, tels que les parkings multi-étage, les stations-service, les stations-service des autoroutes – disposent généralement d’alimentations électriques relativement modestes.”

Il en va de même des pays pauvres, où l’infrastructure électrique n’est pas appropriée, et où une énergie renouvelable pourrait remplacer le réseau comme source d’alimentation. “Nous souhaitons vivement promouvoir le modèle là où les véhicules électriques dépendent des énergies renouvelables plutôt que de mettre la pression sur le réseau,” déclare Rizzi. “Le chargeur nous permet de stocker cette énergie et de multiplier la puissance de sortie par six ou sept.”

Avec les marchés des énergies renouvelables dans les pays en voie de développement pour cible, Nidec ASI travaille à la conception de stations de recharge basse tension (BT) avec des batteries centralisées qui peuvent recharger 12 véhicules jusqu’à une capacité de 80% en seulement une heure, soit 80 véhicules par jour. Rizzi voit ces stations, qui requièrent jusqu’à 200 kW de puissance à l’entrée, fonctionner dans un micro-réseau où des sources d’énergie renouvelable locales telles que des panneaux solaires sur le toit servent de source d’énergie. Elles sont attendues dans les deux prochaines années, suivies par des stations de recharge moyenne tension (MT) qui fonctionnent directement à partir du réseau ou d’une source d’énergie renouvelable et rechargent jusqu’à 135 véhicules en une heure.

Ces stations de recharge MT plus puissantes requerront une puissance significativement plus importante et un investissement en infrastructure de réseau ou en sources d’énergie renouvelable, ce qui laisse à penser que cela pourrait freiner leur déploiement. Les Ultra Fast Chargers peuvent être une solution à court terme viable, mais que se passera-t-il si la majorité des familles possèdent un véhicule électrique ? La surcharge des infrastructures électriques atteindra-t-elle inévitablement un certain niveau, quoi que nous fassions ?

Le Dr. Marco ne le pense pas. “Vu la croissance prévue, nous ne sommes pas face à des difficultés,” dit-il, “et nous ne le serons pas avant longtemps. A un niveau générationnel, je ne vois pas de problème survenir aussi longtemps que l’on fait des choses sensées.” Ces choses sensées incluent une gestion de la demande d’énergie, comme des chargeurs intelligents connectés à des réseaux intelligents, associés à un mesurage intelligent ; même si vous pouvez avoir une centaine de dispositifs branchés à la fois, ils ne vont pas tous se recharger en même temps. Les équipements sont rechargés à des moments différents pour maximiser l’utilité et atténuer l’impact sur le réseau, en renvoyant même de la puissance vers le réseau pendant les temps d’arrêt.

Ce dernier point pourrait être la clé de l’intégration des infrastructures de recharge de véhicules électriques dans les pays en voie de développement d’une manière peu coûteuse et relativement progressive, selon Rizzi, parce qu’il inclut la rentabilité dans l’équation. Au premier plan, il y a la charge véhicule-vers-réseau (vehicle-to-grid - V2G), ce que l’Ultra Fast Charger peut également réaliser. Ceci permet aux véhicules de renvoyer utilement de la puissance vers le réseau lorsqu’ils sont branchés sans être en charge. Ceci ouvre un nouveau monde où les véhicules électriques ne sont plus seulement des consommateurs de puissance, mais aussi des générateurs. “La recharge de votre véhicule au travail pourrait devenir un avantage salarial,” explique Marco. “Dans une université ou un parc scientifique dont le parking est rempli de véhicules électriques, vous pourriez retrouver votre voiture chargée lorsque vous repartez à cinq heures de l’après-midi. En contrepartie, vous laissez utiliser votre voiture en tant que composant d’une centrale électrique virtuelle entre dix et trois heures.”

Rizzi voit ce système être utilisé partout où un grand nombre de voitures sont stationnées pendant des durées considérables, depuis les bureaux jusqu’aux centres de soins de santé, aux gares et aéroports – des centrales électriques virtuelles qui ne drainent plus de l’énergie, mais deviennent des organes vitaux qui réalimentent le réseau en énergie. Cela pourrait également fonctionner au niveau individuel. “A domicile, vous pourriez avoir votre véhicule électrique,” explique Marco, “et en plus vous pourriez avoir un petit système de batterie installé chez vous, peut-être de la taille d’un réfrigérateur ordinaire, et vous aurez des panneaux solaires sur votre toit. Vous disposerez de la commande et des données pour les gérer et vous aurez un petit îlot énergétique à part entière.”

Nidec ASI n’est pas la seule entreprise à se consacrer à la charge V2G. Nissan a un partenariat avec le géant énergétique E.ON pour rendre une technologie V2G disponible dans un futur proche pour son véhicule électrique, la Leaf. Et OVO Energy, établie au Royaume-Uni, fournit déjà des chargeurs V2G qui permettent de gérer la puissance intelligemment via une app pour smartphone. A mesure que la technologie rencontre un intérêt, Rizzi la voit devenir essentielle pour l’adoption des véhicules électriques dans les pays pauvres sans que d’énormes investissements en infrastructure ne soient nécessaires.

“Vous pouvez avoir la certitude d’obtenir un modèle d’affaires rentable avec cette approche de réseau intelligent,” dit-il. “Il ne s’agit pas de faire de gros investissements, ce n’est pas réalisable. Vous avez la possibilité de générer plusieurs flux de revenus, c’est cela le message.”