La voiture électrique comme batterie domestique
Explorer les possibilités de la recharge bidirectionnelle
Une voiture électrique peut non seulement absorber de l'énergie, mais aussi la restituer au réseau. C'est ce qu'on appelle la recharge bidirectionnelle. Une voiture peut donc faire office de batterie domestique, en stockant l'énergie produite par des panneaux solaires, par exemple. L'utilisateur peut alors choisir d'injecter l'énergie produite dans le réseau ou bien de l'utiliser lui-même pour sa maison ou sa voiture. Nous répondons à quelques questions.
Qu'est-ce que la recharge bidirectionnelle?
La recharge bidirectionnelle permet d'utiliser la batterie d'un véhicule électrique comme source d'énergie pour alimenter une maison en électricité. Le courant continu (CC) de la batterie de la voiture est converti en courant alternatif (CA) et est réinjecté dans le réseau électrique de la maison, contrairement à une station de recharge standard qui charge en courant alternatif. Cette conversion peut se faire de plusieurs manières (infra).
Il est important que la tension alternative ait la même fréquence et la même amplitude que la tension du réseau et qu'elle soit injectée dans le réseau au bon moment (à la bonne alternance de phase). Cette technologie est déjà utilisée avec les onduleurs des panneaux solaires et est donc de plus en plus intégrée dans les bornes de recharge. La voiture peut également faire office de batterie domestique, un onduleur hybride permettant de stocker dans la voiture l'énergie générée par les panneaux solaires. Si l'on possède déjà une voiture électrique compatible, on peut donc économiser sur une batterie domestique dans cette installation.
Applications de la recharge bidirectionnelle
La recharge bidirectionnelle peut être utilisée pour deux applications différentes. La première est la recharge du véhicule au réseau, ou V2G ('Vehicle-to-Grid'), conçue pour exporter de l'énergie vers le réseau lorsque la demande est élevée. La seconde est la recharge du véhicule à la maison, ou V2H ('Vehicle-to-Home'), qui consiste à utiliser le véhicule électrique comme une batterie domestique et à alimenter la maison en électricité.
Pour pouvoir charger de manière bidirectionnelle, il faut une station de recharge bidirectionnelle ainsi qu'une voiture dotée de de la capacité de recharge bidirectionnelle. Actuellement, seule une poignée de voitures électriques sont capables de charger de manière bidirectionnelle et d'utiliser la technologie V2G. Il s'agit notamment de la nouvelle Nissan Leaf, de la Hyundai Ioniq 5 et de la Kia EV6. Le déploiement de la technologie V2G se heurte en partie aux difficultés réglementaires et à l'absence d'un protocole standard de recharge bidirectionnelle des véhicules électriques.
Votre voiture peut faire office de batterie domestique, un onduleur hybride permettant de stocker dans la voiture l'énergie générée par les panneaux solaires
La technologie V2L (Vehicle-to-Load) est beaucoup plus simple car elle ne nécessite pas de chargeur bidirectionnel pour fonctionner. Les véhicules équipés de la technologie V2L sont dotés d'un convertisseur intégré de courant continu en courant alternatif et de prises de courant standard qui peuvent être utilisées pour brancher des appareils ménagers courants, par exemple sur la route ou en cas d'urgence. Attention: ces appareils doivent uniquement être branchés directement (ou via une allonge) sur la voiture. En effet, il ne faut en aucun cas établir une connexion entre la voiture et l'installation domestique fixe.
Qu'est-ce qu'une station de recharge bidirectionnelle?
Une station de recharge bidirectionnelle est capable de charger et de décharger l'énergie de la batterie d'un véhicule électrique. Il s'agit d'un processus complexe qui nécessite un onduleur pour passer du courant continu (CC) au courant alternatif (CA), contrairement à une borne de recharge classique qui charge en courant alternatif. Toutefois, les bornes de recharge bidirectionnelles ne peuvent fonctionner qu'avec des véhicules compatibles, qui peuvent se recharger avec du courant continu bidirectionnel. Elles sont beaucoup plus sophistiquées et donc plus chères que les bornes de recharge ordinaires, car elles contiennent des composants électroniques avancés pour gérer le flux d'énergie en provenance et à destination du véhicule.
Les producteurs de bornes de recharge bidirectionnelles doivent homologuer leurs produits auprès de Synergrid. Lors de l'installation d'une borne de recharge bidirectionnelle, le gestionnaire du réseau de distribution Fluvius est tenu de vérifier si un raccordement ou une adaptation du réseau de distribution est nécessaire. Pour les petites installations, une notification de l'installation à Fluvius suffit.
Pour toute autre installation, une étude de réseau préalable est nécessaire. Le portail Fluvius Bornes de recharge bidirectionnelles permet de déterminer si une installation est considérée comme petite ou non. En utilisant le plan étape par étape correspondant, on peut signaler une installation correctement ou demander une étude de réseau.
Quels sont les types de bornes de recharge bidirectionnelles?
On peut faire une distinction entre la recharge en courant alternatif (CA) et la recharge en courant continu (CC). Si l'on souhaite une recharge bidirectionnelle, la tension continue de la batterie doit être reconvertie en tension alternative. Cette tension alternative doit avoir la même fréquence et la même amplitude que la tension du réseau. La tension alternative doit être injectée dans le réseau au bon moment afin de ne pas provoquer de déphasage sur le réseau. Cette technologie existe depuis un certain temps et est utilisée pour injecter l'énergie solaire excédentaire dans le réseau.
Pour la recharge en courant alternatif, la tension alternative est acheminée par la station de recharge jusqu'à l'onduleur (11 kW standard ) situé dans la voiture. Cet onduleur convertit la tension alternative en tension continue pour charger la batterie de la voiture. Dans le cas de la recharge en courant continu, la tension alternative de la station de recharge est convertie en tension continue à l'aide d'un onduleur plus puissant (jusqu'à 180 kW). Cette tension continue est immédiatement transmise à la batterie. Il en résulte des temps de charge rapides.
La grande différence réside donc dans l'emplacement de l'onduleur. Avec une configuration CC, il est situé dans la station de charge elle-même. La situation est différente avec une station de charge en courant alternatif, qui n'est en fait qu'une prise de courant contrôlée. La borne de recharge ne fait rien avec la tension connectée du réseau.
Une borne de recharge en courant alternatif ne peut donc pas supporter directement une recharge bidirectionnelle. La recharge bidirectionnelle à l'aide d'une borne de recharge en courant alternatif est donc soumise à trois conditions supplémentaires:
- Le véhicule doit être équipé d'un onduleur capable de convertir la tension continue en tension alternative (V2G).
- La station de recharge doit prendre en charge le protocole ISO 15118.
- Le réseau doit le permettre; l'onduleur ou la station de charge doivent être reconnus par Synergrid.
Dans le cas d'une borne de recharge en courant continu, c'est donc la borne de recharge elle-même qui est responsable de la conversion de tension et elle doit également être approuvée par Synergrid. Pour une station de charge en courant alternatif, c'est l'onduleur du véhicule qui doit être approuvé. Pour l'instant, on attend toujours les voitures équipées d'onduleurs homologués.
Le protocole ISO 15118 est un nouveau protocole de communication entre la voiture et la station de recharge. Cette communication est plus complexe et plus étendue que le protocole actuel utilisé avec les stations de recharge. Avec ISO 15118, beaucoup plus de données sont envoyées entre la station de recharge et la voiture. Les bornes de recharge à courant continu fonctionnent déjà selon ce principe, il n'est donc pas nécessaire d'accorder une attention particulière à l'inclusion de ce protocole. Une station de recharge en courant alternatif ordinaire ne peut pas se conformer à la norme ISO 15118 via une mise à jour logicielle. Il faut pour cela un contrôleur différent au niveau du hardware.
La recharge bidirectionnelle présente de nombreux avantages, similaires à ceux d'un système photovoltaïque à batterie domestique
Alors pourquoi certains fabricants misent-ils quand même sur la charge bidirectionnelle avec une station de charge en courant alternatif? Bien que ce processus soit beaucoup plus complexe que les points de charge à courant continu, la technologie à courant alternatif présente des avantages majeurs. Par exemple, l'installation d'un point de charge en courant alternatif est nettement moins coûteuse et la recharge d'une voiture en courant alternatif est moins stressante pour la batterie.
Les avantages de la recharge bidirectionnelle
La recharge bidirectionnelle présente de nombreux avantages: ceux-ci sont généralement similaires à ceux d'un système photovoltaïque à batterie domestique, la voiture électrique jouant le rôle de batterie dans ce système.
- Alimentation de secours. La recharge bidirectionnelle peut servir de source d'énergie de secours en cas de coupure de courant. La présence d'une batterie domestique est indispensable, en particulier pour les appareils qui ne doivent pas rester sans électricité.
- Réduction des coûts énergétiques. L'utilisation de réseaux intelligents et de systèmes de gestion de l'énergie permet d'optimiser la consommation d'énergie. Il en résulte des factures d'énergie moins élevées.
- Durabilité. Réduire l'empreinte carbone et soutenir les sources d'énergie renouvelables en gérant l'offre et la demande. L'énergie solaire est utilisée de manière encore plus efficace en utilisant la voiture électrique comme batterie domestique.
- Stockage de l'énergie. En cas d'offre excédentaire, l'énergie peut être temporairement stockée, puis restituée au réseau en cas de pénurie. La recharge bidirectionnelle permet d'absorber les pics de tension, ce qui est particulièrement utile dans la perspective du tarif capacitaire.
Quel est l'impact de la recharge bidirectionnelle sur la batterie?
On ne sait pas encore très bien quels sont les effets de la recharge bidirectionnelle sur la batterie. D'une part, la batterie est utilisée de manière plus intensive en raison d'un plus grand nombre de charges. D'autre part, en cas d'utilisation accrue, la recharge bidirectionnelle peut maintenir la batterie en bon état plus longtemps. Les recherches en cours et à venir permettront de faire la lumière sur cette question.
Recharge bidirectionnelle ou recharge intelligente?
La recharge intelligente désigne toute forme de recharge électrique dont le temps et la vitesse peuvent être contrôlés par un appareil intelligent, plutôt que par un interrupteur manuel. Cela se fait par le biais de connexions de données entre la voiture électrique et la station de recharge. Avec la recharge intelligente, les voitures peuvent être connectées au réseau, mais n'ont pas besoin de se recharger en permanence. Dans ce cas, les propriétaires de voitures électriques ou les compagnies d'énergie peuvent décider du moment où il est le plus efficace de charger l'énergie.
Quelles sont les incitants fiscaux existants?
Le gouvernement fédéral offre des incitations fiscales pour soutenir le déploiement des stations de recharge. Ces incitants fiscaux sont limités aux stations de recharge intelligentes et contrôlables. Le site web du SPF Economie contient une liste de stations de recharge qui peuvent être éligibles.
Quid de l'avenir?
Comme indiqué précédemment, on ignore encore beaucoup de choses sur les conséquences concrètes de la recharge bidirectionnelle, en particulier en ce qui concerne la batterie de la voiture électrique. Pendant la charge et la décharge d'une batterie, sa durée de vie diminue normalement. Si, dans le cas d'une voiture électrique, ce phénomène est aggravé par la recharge bidirectionnelle, le constructeur automobile devra également en tenir compte.
Outre l'aspect technique, il y a aussi l'aspect fiscal, qui n'est toujours pas réglé, même avec les onduleurs hybrides dans les systèmes photovoltaïques. En effet, les voitures sont rechargées aux frais de l'employeur, puis les gens consomment cette énergie à la maison. S'agit-il d'un avantage offert par l'employeur? Et qu'en est-il des impôts?
En conclusion, il semble donc qu'il y ait encore beaucoup à faire en matière de recharge en courant alternatif, et que plusieurs acteurs s'engagent pleinement dans cette voie. Si les obstacles s'avèrent trop importants, certains fabricants indiquent qu'ils passeront entièrement à la technologie à courant continu. Il reste donc à voir si la recharge bidirectionnelle en courant alternatif va effectivement percer.
En collaboration avec iLumen, Myenergi et Stagobel
