En France désormais, près d’un véhicule vendu sur cinq est électrique ou hybride rechargeable. La recharge est donc un enjeu majeur pour la transition énergétique et pour tous les acteurs de la mobilité, les flottes automobiles ou les parkings publics.
Mais c’est aussi un enjeu technique, car pour recharger tous ces véhicules électriques, il faut de la puissance. Une puissance qui n’est pas nécessairement disponible partout, en raison des contraintes techniques du bâtiment, ou des limites et difficultés de raccordement, et en tout temps, selon la disponibilité sur le réseau électrique et les éventuels pics de consommation.
Face à cette problématique, plusieurs solutions de recharge innovantes ont vu le jour, telles que le smart charging, une solution novatrice permettant de gérer efficacement la recharge des véhicules électriques en fonction de différents critères.
Qu’est-ce que le smart charging ?
Concrètement, il s’agit d’un système sophistiqué de gestion de l’énergie qui permet d’optimiser la recharge en prenant en compte divers paramètres. Grâce à des algorithmes de pointe, le smart charging est capable de communiquer en temps réel avec les véhicules électriques, les bornes de recharge et les réseaux électriques pour ajuster la recharge en fonction des besoins des utilisateurs, des contraintes du réseau électrique et des conditions de tarification de l’énergie.
La recharge intelligente consiste à planifier et contrôler la charge en fonction de plusieurs paramètres, tels que la disponibilité de l’énergie, la capacité des batteries, le temps de recharge, le nombre de véhicules branchés et le coût de l’électricité. Grâce à cette technologie, les électromobilistes peuvent bénéficier d’une recharge plus rapide et plus efficace, car elle sera adaptée à leur temps de stationnement, tout en évitant les surcharges du réseau électrique.
Gestion automatisée du service de recharge
Avec la mise en place du smart charging, la répartition de l’énergie entre les bornes n’est plus fixe, mais elle varie de manière automatisée. L’algorithme va par exemple ajuster la capacité de chaque point de charge en fonction de la demande de recharge prévue pour chaque emplacement.
Il est également possible de réguler la demande de recharge en utilisant des technologies qui permettent d’éviter les pics de consommation. Voici trois exemples de moyens pour réguler la demande de recharge :
- Les contrats de service de réseau encouragent les conducteurs à recharger pendant les heures creuses en offrant des tarifs avantageux.
- Les systèmes de gestion de la charge ajustent automatiquement la puissance de chaque station de recharge en fonction de la disponibilité du réseau électrique pour lisser la demande énergétique.
- Les technologies de communication, telles que les applications mobiles ou les bornes de recharge intelligentes, informent les conducteurs des tarifs de recharge en temps réel pour les inciter à recharger leurs véhicules pendant les heures creuses.
Les technologies d’interopérabilité, ou de connectivité, des bornes de recharge permettent enfin un suivi de l’activité et une facturation automatisée, optimisant ainsi le coût de fonctionnement de l’infrastructure. Grâce à ces technologies, la collecte d’informations sur les besoins énergétiques des utilisateurs du service ouvre la voie à l’adaptation dynamique de l’offre.
Avantages du smart charging pour les entreprises et opérateurs de recharge
Le smart charging est une solution de recharge intelligente qui offre de nombreux avantages, aux entreprises qui électrifient leur parc automobile, comme aux opérateurs de recharge.
- Le smart charging permet de réduire les coûts en optimisant la charge des véhicules électriques en fonction de la demande d’énergie. Les entreprises peuvent éviter les pics de demande d’électricité et les surcharges qui entraînent des coûts supplémentaires.
- La recharge intelligente permet de réduire les coûts d’infrastructure de recharge en optimisant l’utilisation des bornes de recharge et en réduisant les investissements nécessaires pour augmenter la capacité de recharge.
- En simplifiant l’installation de points de charge, les solutions de smart charging aident également les acteurs à déployer leurs IRVE et ainsi à répondre à leurs obligations légales, comme celles liées à la loi LOM.
- Le smart charging permet également d’optimiser la gestion de la charge des véhicules électriques en évitant les fortes demandes d’énergie. Les entreprises peuvent programmer la charge des véhicules électriques pour qu’elle se fasse en dehors des heures de pointe, lorsque la demande d’électricité est moins élevée.
- Il permet de contribuer à la transition énergétique en réduisant l’empreinte carbone des entreprises. En utilisant des sources d’énergie renouvelable pour stocker de l’énergie et recharger les véhicules électriques, les entreprises peuvent réduire leur impact environnemental.
Les différents niveaux d’optimisation du smart charging
La mise en place de bornes de recharge pour les véhicules électriques est devenue une préoccupation majeure pour de nombreuses entreprises soucieuses, d’une part, de réduire leur empreinte carbone et, d’autre part, de répondre aux exigences réglementaires. Cependant, les coûts associés à l’allocation de puissance sont considérables et les bornes de recharge sont souvent sous-utilisées.
Des constats qui poussent nécessairement à s’intéresser à l’adoption du smart charging. La terminologie de « smart charging » regroupe en réalité plusieurs techniques et niveaux d’optimisation, allant de la gestion de la puissance à la gestion de la demande, en passant par la monétisation.
De plus en plus sophistiqués, chaque niveau d’optimisation propose des solutions permettant d’améliorer la gestion de la puissance, l’expérience utilisateur, ou les coûts, à plus ou moins grande échelle.
Niveau 1 : Dynamic Load Management (DLM)
La gestion dynamique de la charge (Dynamic Load Management) vise à optimiser l’utilisation des bornes de recharge tout en réduisant les coûts. Cette approche consiste à limiter la puissance appelée en partageant l’allocation de puissance totale entre plusieurs bornes.
Par exemple, si 20 points de charges de 22 kW sont installées, plutôt que d’allouer la puissance maximum (440 kW), on pourrait installer une puissance maximale de 100 kW seulement, et la partager entre les 20 points de charges. On peut alors les activer toutes en simultané à 5 kW, ou uniquement 10 à 10 kW, ou encore 5 à 20 kW. La répartition de puissance entre les bornes se fait selon les besoins (nombre de voitures électriques branchées simultanément) et les capacités de chacun des véhicules électriques en termes de vitesse de charge.
Cette solution de gestion dynamique de la charge peut être étendue pour intégrer diverses consignes, telles que la limitation de l’énergie restituée sur les plages horaires pour lesquelles la disponibilité de l’énergie est problématique.
Niveau 2 : DLM et ordonnancement
L’implémentation de la gestion dynamique de la charge (DLM) est une première étape importante dans l’optimisation de la recharge. Cependant, cette méthode ne résout pas l’intégralité du problème, car toutes les bornes de recharge sont connectées au réseau. En conséquence, le client final n’est pas toujours informé de cette optimisation (« je pensais avoir 22 kW, mais je n’ai que 7,4 kW… »).
Afin d’améliorer l’efficacité, des systèmes de priorisation ou d’ordonnancement sont nécessaires. Ils impliquent l’interrogation des utilisateurs pour déterminer leurs besoins en énergie, les horaires de départ et les types de véhicules utilisés. Un algorithme d’ordonnancement est alors utilisé pour répartir l’énergie disponible sur les bornes en fonction des demandes des utilisateurs.
Ces systèmes de priorisation sont encore peu répandus en raison de la complexité de leur intégration et de la variété des systèmes et des bornes existantes. Néanmoins, l’utilisation de ces technologies est un axe important pour améliorer l’efficacité de la recharge intelligente et offrir une expérience utilisateur plus satisfaisante.
Niveau 3 : l’interconnexion
En additionnant DLM et ordonnancement, nous avons commencé à optimiser l’allocation de puissance nécessaire au fonctionnement du service de recharge, ainsi que l’expérience des utilisateurs de ce même service. Toutefois, l’impact de ces optimisations reste limité et les coûts en termes de câblage et de raccordement des bornes demeurent conséquents. La combinaison des systèmes est relativement peu flexible et sera assez rapidement limité quand la demande des utilisateurs grandira.
L’idée de l’interconnexion de points de charge offre alors une réponse à ce besoin d’évolutivité. Il s’agit d’utiliser des bornes qui peuvent être additionnées progressivement, de manière simple et rapide, comme des pièces de Lego. Au lieu de connecter toutes les bornes individuellement au réseau, on ne raccorde alors qu’un seul câble de grande taille au réseau et on y relie chaque point de charge.
Bien que cette solution puisse sembler simple en apparence, le concept d’interconnexion demande de déplacer l’énergie le long de plusieurs câblages, ce qui relève d’un défi technique. Cependant, cette solution permet de faire évoluer son infrastructure, au gré des besoins et de la demande, relativement simplement et à moindre coût, tout en y utilisant les concepts de smart charging décrits plus haut : DLM et Ordonnancement.
Niveau 4 : Stocker et booster le réseau pour lisser et flexibiliser
Malgré les progrès réalisés pour optimiser leurs bornes, les opérateurs de bornes de recharge font face à des limites. La puissance d’arrivée peut être l’une d’elle, car chaque borne ne peut délivrer une puissance supérieure à cette limite. Si la puissance disponible en entrée ne peut excéder 220 kW, les 20 points de charge ne pourront jamais délivrer plus de 11 kW simultanément, quand bien même l’infrastructure utilise les techniques de DLM, d’ordonnancement et d’interconnexion.
Pour pallier ces limitations, l’utilisation de batteries de stockage permet de lisser le besoin instantané en énergie et d’optimiser l’utilisation de la puissance disponible. En stockant de l’énergie pendant les périodes de faible utilisation, la batterie peut fournir de l’énergie supplémentaire lorsque la demande est forte, permettant ainsi d’augmenter la flexibilité du système.
L’ajout de convertisseurs peut transformer l’énergie stockée dans la batterie en puissance supplémentaire pour booster la puissance disponible en entrée. Ainsi, même si le réseau ne fournit que 10 kW, la batterie et ses convertisseurs peuvent fournir jusqu’à 60 kW de puissance de recharge, ce qui permet d’offrir un service plus rapide et plus efficace.
L’installation de batteries et de convertisseurs a évidemment un coût, mais la solution permet par ailleurs d’allouer une puissance moindre, de stocker l’énergie en heures creuses, de bénéficier des surplus de production d’énergie photovoltaïque, et d’offrir une qualité de service nettement supérieure. Des améliorations globales qui font la différence lorsqu’on prend en compte le coût total des solutions (TCO) sur toute leur durée d’utilisation.
L’intégration de l’ensemble des techniques de smart charging dans une seule solution : EIKO
Le cube de puissance EIKO est une solution novatrice et évolutive qui intègre toutes les améliorations et techniques vues précédemment. Il s’agit d’un système interconnecté de points de charge, pilotés en fonction des demandes des utilisateurs, et couplés à des batteries de seconde vie stockant l’énergie pour booster la puissance disponible sur le réseau.
- Avec un seul câble raccordé au réseau à faible puissance, EIKO permet d’électrifier plusieurs points de charge simultanément.
- Les points de charge sont raccordés à Eiko, mais pas au réseau, offrant ainsi une grande flexibilité en permettant l’ajout de nouvelles bornes sans travaux supplémentaires, pour atteindre jusqu’à 20 points de charge.
- Hautement évolutif en termes de nombre de points de charge, Eiko l’est aussi sur le stockage énergétique, de 50 kWh à 150 kWh, et sur les modes de charge, en permettant de débloquer la recharge rapide DC sur deux places.
- Les batteries de seconde vie utilisées permettent d’inscrire le projet de l’IRVE dans une démarche encore plus responsable, en prolongeant la durée d’utilisation des batteries automobiles, et ainsi d’optimiser le bilan carbone de leur production.
