Optimiser les bornes de recharges de véhicules : une solution Terawatt

1) Un marché en constante évolution

L’essor de la mobilité électrique tel que nous le connaissons aujourd’hui est très récent. Il y avait 5200 VE (Véhicules Electriques) en France en 2011 contre 338 000 fin 2020 et l’objectif est de 1 million fin 2022. Au niveau des bornes, la France compte aujourd’hui 30 000 bornes de recharges publiques début 2021. La majorité des IRVE (Infrastructure de Recharge pour Véhicules Electriques) en France sont à domicile (environ 80%). Cette mobilité électrique est fortement encouragée par le gouvernement via de multiples aides, comme la prime ADVENIR. De plus, il y a une réelle volonté d’une part de la population de réduire leurs émissions directes de Gaz à Effet de Serre (GES).

 

 

Cet essor de la mobilité électrique entraîne avec elle l’explosion du marché des IRVE. Ces nouveaux marchés sont particulièrement forts en Europe, en Amérique du nord et dans certains pays d’Asie (Chine, Japon, …). Plusieurs pays encouragent très fortement les particuliers et les professionnels à l’achat de véhicules électriques ou hybrides, comme le Royaume-Unis qui interdira la vente de voitures neuves thermiques dès 2030. Cependant ce développement massif des IRVE ne se fait pas sans difficultés. Les contraintes liées à la gestion de puissance pour les sites accueillant des bornes sont un réel frein pour son développement. Les gestionnaires de réseau devront gérer une possible accentuation des pics de consommation liée aux recharges des VE.

2) TERAWATT répond aux défis imposés par les IRVE

La grande majorité des bornes installées ont une puissance comprise entre 5 et 30 kW. Lors d’une installation, d’une ou plusieurs bornes sur un site, il faut prendre en compte la puissance nominale des bornes installées et des autres équipements pour vérifier que le site est capable délivrer cette puissance (en appliquant un coefficient de foisonnement) sans faire disjoncter l’installation, et sans mener à un dépassement de la puissance souscrite.

En se rapprochant des différents fabricants de bornes de recharge, comme SCHEINDER, ABB, LEGRAND, etc (liste non exhaustive) TERAWATT a appris à optimiser de façon dynamique la gestion de puissance des IRVE et à l’intégrer dans son panel d’équipement optimisable. Placée en amont de l’installation électrique, notre matrice de contrôle a une vision globale de la puissance appelée. Elle sait quand et comment optimiser les appels de charges des différents appareils afin de respecter le contrat de puissance du site, ou la consigne du client. De plus, nos solutions d’optimisation sont personnalisables, lors de l’installation le client peut choisir l’ordre dans le délestage de ses équipements, en fonction de ses priorités.

TERAWATT résout donc les problèmes d’appels de puissance, liés à l’installation de bornes de recharges. TERAWATT participe alors au déploiement plus large des IRVE en France, ce déploiement accompagne la décarbonisation du transport. De récentes études ont montré qu’avec la forte industrialisation des VE, l’empreinte carbone des batteries Li-ion (utilisé dans les VE), a fortement diminué. Cette diminution a rendu l’utilisation d’un VE bénéfique pour l’environnement, par rapport à une voiture à essence (on compare ici l’empreinte carbone des deux types de véhicules). L’extraction minière du Lithium pour les batteries à toutefois un goût environnemental. [1]

3) Fonctionnement des batteries de VE

Une grande partie du parc des VE sont équipées de batterie lithium-ion. Elles sont censées durée entre 8 et 10 ans, soit environ 160 000 km. La durée de vie d’une batterie dépend de son nombre de cycle de charge, les données théoriques pour les batteries des VE sont entre 1000 et 2000 cycles de charges. Un cycle est considéré comme une charge et une décharge totale de la batterie. Les charges et les décharges partielles s’additionnent pour former des cycles complets.

Il est recommandé pour maximiser la longévité de sa batterie de la maintenir entre 20 % et 80 % de sa charge. Une batterie de voiture électrique est composée d’une multitude de cellules (plus précisément d’accumulateurs). Lorsque que vous videz totalement votre batterie, ou que vous la chargez au maximum, vous abimez certaines ces cellules qui perdront lors efficacités. La température joue aussi un rôle important dans la vie d’une batterie.

Nombre de cycles par profondeur de décharge

Le taux de décharge est la puissance appelée lors de la décharge. On remarque que décharger doucement une batterie augmente sa durée de vie. De plus, comme on le voit sur le graphique que la relation entre la durée de vie et la profondeur de décharge n’est pas linéaire (ATTENTION l’échelle logarithmique pour le nombre de cycles). Faire des décharges profondes diminue la durée de vie des batteries.

L’idée reçue qu’il faille décharger une batterie totalement puis la recharger à 100 %, vient du fonctionnement des batteries des premières téléphone portables. Elles utilisaient une technologie au Nickel (Ni-CD ou NiMh), remplacé aujourd’hui par le Lithium ou le Plomb. Pour ces batteries il était effectivement recommandé de les décharger puis de les recharger à 100 %.

 

4) TERAWATT un acteur dans la mutation du réseau, un équipement de la SMART GRID

Le réseau et les installations électriques sont en pleine mutation. Il y a de plus en plus d’objets pilotables connectés dans les installations. D’autre part, les réglementations et normes sont de plus en plus strictes sur l’efficacité énergétique des bâtiments et des équipements. Les gestionnaires de réseaux encouragent une baisse de la consommation et le report d’appel de puissance, avec les tarifs Heure Pleine et Heure Creuse par exemple. Les changements effectués sur le réseau amènent les gestionnaires à recevoir de plus en plus d’informations et à avoir un pilotage plus flexible, notamment de par le déploiement massif des compteurs Linky, la remontée des données des bornes de recharges du programme ADVENIR, etc.

TERAWATT s’inscrit parfaitement dans ce nouveau réseau qui demande plus d’informations et de flexibilité sur la consommation. Nos systèmes remontent, analysent et mettent à disposition les données de consommation et d’optimisation aux gérants des sites optimisés. Grâce à ces informations ils peuvent visualisés quels équipements consomment beaucoup, à quel moment de la journée ils appellent de la puissance et si la puissance appelée est proche de sa limite ou pas. Ceci les aide à faire évoluer leurs installations en conséquence.

La part grandissante des énergies renouvelables, notamment le PV (photovoltaïque) et l’éolien, sur le réseau ouvre de nouvelles problématiques. Le PV et l’éolien sont des sources de production intermittentes de par leur nature. On ne sait pas quand elles se produiront et on ne peut pas forcer leurs fonctionnements lors des pics de consommation. Ces pics de consommation sont actuellement assurés par des centrales thermiques très polluantes. Alors une réduction des pics de consommation électrique diminue la part d’énergie fossile dans le mix électrique français. TERAWATT étant maintenant capable d’optimiser les bornes des IRVE, aide encore un peu plus à lisser la consommation électrique de ses clients et donc de diminuer le rôle de ces centrales sur le réseau.

TERAWATT fait partie des entreprises engagées activement dans la mise en place d’une consommation plus efficace et le développement des SMART GRID. Nos produits sont en constantes évolutions pour pouvoir s’adapter aux évolutions du marché et répondre aux attentes des consommateurs de demain. Nous travaillons d’ores et déjà sur des systèmes intégrant l’utilisation des batteries des VE comme source de stockage électrique décentralisée (V2G). Cette solution est de plus en plus étudiée dans la mise en place des SMART GRID pour une intégration à plus grande échelle des sources de production d’énergies renouvelables. Les batteries de VE une fois branchées à leurs bornes se rechargent lors d’une baisse de la consommation ou d’un pic de production dû aux énergies renouvelables et réinjecter l’énergie électrique stockée dans ses batteries lors d’un pic de demande.

 

Pour conclure, intégrer des bornes de recharge comme équipement optimisable était une évidence pour nous. Chez TERAWATT nous encourageons au quotidien la transition énergétique et environnementale, en fournissant les solutions pour prendre en main sa consommation. De plus, nous facilitons l’intégration des énergies renouvelables sur le réseau. TERAWATT est orienté vers l’avenir et le développement de nouveaux réseaux.

 

[1] http://www.carbone4.com/batteries-objets-incontournables-de-transition-energetique-a-utiliser-moderation/