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Mobilité durable 07/09/2020

Une mobilité électrique rêvée

L’essor de la mobilité électrique des véhicules légers passe par le déploiement d’une infrastructure performante et de flux énergétiques maîtrisés. Les solutions existent.

Besoin pratique ou vecteur de liberté, la mobilité et le transport sont des piliers de nos sociétés.
2020. Lundi matin : Au sortir d’une nuit trop courte, le point info trafic est sans appel : ma journée commencera dans les bouchons, et je dois en plus faire le plein ! 
Sur le réseau routier saturé, je suis entouré de véhicules, anonymes, avec un unique occupant. L’horloge et les moteurs tournent, mais les roues… En ville, nouveau défi : trouver une place. Enfin, le bruit des moteurs et les gaz d’échappement accompagnent les derniers mètres à pied. Vivement le bureau !

2035. Lundi matin : Après une nuit toujours trop courte, mais plus longue d’une heure, mon appli préférée m’indique la meilleure option de mobilité du jour : voiture électrique partagée jusqu’à la gare, train puis deux-roues électrique en libre accès. En ville, l’effervescence est la même, mais quel bonheur pour les oreilles et le nez depuis la fin des moteurs thermiques en agglomération !

La multimodalité et la mobilité électrique ont vraiment changé la donne.

Comment a-t-on pu attendre si longtemps ? Besoin pratique ou vecteur de liberté, la mobilité et le transport sont des piliers de nos sociétés. L’indispensable réduction significative des émissions de CO2 dans le secteur des transports incite un nombre croissant d’acteurs publics et privés à favoriser la mobilité électrique.
Toutefois, l’essor de cette dernière impose que de nombreuses questions pratiques pour l’usager et pour la société soient résolues.
Elles se posent notamment en termes de recharge des véhicules électriques, tant au niveau des infrastructures requises que des flux énergétiques mis en jeu.

Une Infrastructure Optimisée

Plusieurs options s’offrent aux concepteurs pour déployer une infrastructure de recharge à même de satisfaire les besoins.

  • Un premier paramètre est celui de la rapidité de recharge. Une simple prise murale offre à une voiture 10 à 15 kilomètres d’autonomie par heure de recharge. Une borne de recharge normale délivre dans le même temps jusqu’à 100 kilomètres d’autonomie. Une borne de recharge rapide (plus volumineuse et plus complexe) fait de même en seulement 15 minutes. Cependant, la rapidité de la recharge pose des questions de puissance, nous y reviendrons.
  • Autre critère, la technologie de recharge : elle peut être conductive ou inductive selon que le véhicule est alimenté par un câble électrique ou sans fil (dans le premier cas, le rendement est meilleur, mais la seconde option est plus pratique).
  • Diverses architectures de recharge sont également disponibles selon les utilisations : sur borne ou par pantographe, ce bras articulé qui se déploie par exemple au-dessus des bus électriques…
En fonction des choix, la recharge a lieu lorsque le véhicule est à l’arrêt ou même en mouvement.

Maturité Et Vieillissement

Pour s’y retrouver dans ce champ des possibles, ENGIE étudie ces différentes solutions et s’intéresse en particulier à leur maturité, leur impact sur le vieillissement des véhicules, leur interopérabilité et leur potentiel de déploiement à moyen et long termes. Pour ce faire, les chercheurs procèdent à des évaluations régulières et approfondies des solutions et technologies de recharge, que ce soit lors de tests en laboratoire ou en environnement ouvert, ou bien dans le cadre d’analyses approfondies de solutions déployées aux quatre coins du monde.

Ont ainsi été testés, par exemple, l’impact sur le vieillissement des batteries de la recharge rapide par rapport à la recharge normale et la possibilité pour la voiture de renvoyer de l’énergie au bâtiment ou au réseau ("Vehicule to Grid" ou "VtoG"). La facilité d’installation et d’usage de différentes solutions de recharge a aussi été évaluée en conditions réelles.

L’autre ressort du déploiement de la mobilité électrique concerne la quantité d’électricité nécessaire pour alimenter l’ensemble des véhicules et sa disponibilité. Cette question est directement liée au nombre et à la taille des batteries mises en fonction. En Europe, une mobilité et un transport entièrement électrifiés entraîneraient une augmentation de 15 à 20  des besoins en énergie électrique. Cet accroissement est certes significatif, mais il restera gérable s’il est étalé dans le temps.

Un Besoin De Puissance

Autre facteur essentiel, la rapidité de la recharge pose, nous l’avons vu, des problèmes de puissance. Le rechargement d’une seule voiture électrique dans un temps équivalent à celui d’un traditionnel plein de carburant nécessiterait la puissance délivrée par une éolienne tournant à plein régime. C’est inimaginable en pratique. Qui plus est, le réseau électrique n’est pas partout suffisamment dimensionné pour permettre les appels de puissance simultanés d’un grand nombre de véhicules électriques. Dans ce cas, une gestion intelligente des recharges est essentielle.

De plus, la façon dont les véhicules sont rechargés peut occasionner des anomalies sur le réseau électrique (chutes de tension, surcharge de transformateurs, variation de fréquence, etc.). Au-delà de certaines limites, ces perturbations requièrent des interventions coûteuses. Pour y faire face, ENGIE évalue, avec différents gestionnaires de réseau électrique, les impacts qualitatifs et quantitatifs de ces perturbations, par des mesures détaillées de cycles de charge, pour différents types de chargeurs et véhicules électriques.

En limitant les investissements, en réduisant les puissances et le nombre de chargeurs nécessaires, la recharge dite « intelligente » offre de nombreux avantages aux utilisateurs ainsi qu’aux gestionnaires de sites de recharge et de réseau électriqueElle consiste à adapter la recharge des véhicules aux autres consommations du site et à maximiser l’utilisation de l’énergie produite localement, par exemple par des panneaux solaires.
Un nombre croissant de solutions commerciales proposent une partie de ces fonctionnalités. Elles se retrouvent toutes dans SMATCH, la solution de recharge de véhicules électriques d’ENGIEEn outre, SMATCH prend en compte les besoins spécifiques de chaque utilisateur, anticipe les productions locales, les consommations et les besoins des véhicules. Elle tient également compte des contraintes du réseau, des tarifs du marché de l’énergie et de la production de CO2 par le mix énergétique, variable dans le temps.

Répondre à ces problématiques est d’autant plus important que la mobilité électrique, appelée à se développer, est aujourd’hui bien accueillie. Des études montrent que 95 % des utilisateurs de voitures électriques ne voudraient pas revenir à une motorisation thermique.
De nouvelles opportunités s’ouvrent alors. Selon les besoins, on peut imaginer que les véhicules puissent fournir de l’énergie aux bâtiments ou au réseau. Ces nouvelles perspectives d’usage des batteries aideraient à maximiser la consommation locale des productions renouvelables intermittentes. Le même concept peut s’étendre à des communautés locales d’énergie, où la production électrique d’un foyer participerait à la recharge du véhicule d’un voisin, et où le véhicule d’un autre alimenterait la maison d’un quatrième. Le développement de telles communautés impose de réels changements de paradigmes dont la mobilité électrique n’est qu’une première étape.

En vous impliquant dans de tels projets, le rêve de 2035 deviendra réalité, et vous dormirez plus longtemps !

L'auteur : Laurent De Vroey, ENGIE RESEARCH

Cet article a été publié pour la première fois dans un Cahier Spécial de Pour la Science publié en collaboration avec ENGIE.

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