Véhicule-réseau : de l'énergie sur 4 roues
Texte de Phillip Bittner
Illustrations de Yannic Hefermann
Les énergies renouvelables sont considérées comme la solution la plus durable pour l’avenir énergétique. Le soleil et le vent fournissent parfois même des quantités d’énergie si grandes qu’il en résulte une surproduction. Où pouvons-nous alors stocker l’énergie excédentaire? Une pièce du puzzle de la solution: des systèmes intelligents de gestion de l’énergie qui font également appel aux véhicules électriques. Volkswagen travaille sur la mise en œuvre de cette technologie.
La transition énergétique bat son plein dans toute l'Europe. L’énergie électrique provient de plus en plus souvent de sources d’énergie renouvelable. Bien que le plus grand défi n’ait pas encore été réglé: la disponibilité continuelle des sources d’énergie. Le vent souffle quand il souffle et le soleil brille quand il brille. Sans compter les événements extrêmes tels que les gros orages de l’automne dont l’intensité et le parcours ne peuvent pas être facilement anticipés. Il serait donc idéal de stocker l’énergie excédentaire pour l’utiliser ultérieurement en fonction des besoins.
Une réponse possible à la problématique liée à l’avenir du stockage de l’énergie roule de plus en plus sur nos routes: les véhicules électriques et leurs batteries. Le concept «Vehicle-to-Grid» (V2G) se cache derrière cette idée. Le véhicule électrique est branché à la station de recharge et donc connecté de manière intelligente au réseau électrique. Des systèmes de gestion de l’énergie (SGE) coordonnent automatiquement l’absorption et la libération de l’énergie.
Cerveau du réseau électrique domestique, le SGE coordonne intelligemment les véhicules électriques, les Wallbox, les installations photovoltaïques, les chauffages, etc., en fonction des besoins.
Et le propriétaire du véhicule électrique n’a en fin de compte qu’à brancher le câble de recharge.
«Il importe aux gestionnaires de réseaux d’être en mesure d’influencer les points de raccordement au réseau derrière lesquels les compteurs électriques sont fixés», explique Gunnar Bärwaldt, l’expert Volkswagen de l’intégration de véhicules au réseau. Cette approche est intéressante si la consommation électrique prévue au préalable au sein des réseaux ou si l’injection de courant ne peuvent pas être respectées. Concrètement, si le soleil ne brille par exemple pas conformément aux prévisions météorologiques ou si le vent souffle plus fort que prévu. Pour que les réseaux demeurent stables, il faut réagir aux fluctuations. C’est là qu’interviendront les SGE à l’avenir.
Un scénario classique dans une maison individuelle: des panneaux solaires sont installés sur le toit, la pompe à chaleur assure le confort et le véhicule électrique est branché à une Wallbox dans le garage. Le SGE, un ordinateur intelligent, coordonne alors tous les appareils reliés au réseau local. «S’il y a par exemple moins d’électricité que prévu, la voiture électrique se charge moins ou la pompe à chaleur fait une pause», déclare M. Bärwaldt. S’il faut en revanche prélever plus de courant, le véhicule électrique peut être chargé à un niveau de puissance supérieur. Volkswagen fait aussi en sorte que ses voitures électriques puissent se charger, mais aussi restituer de l’énergie. L’énergie résiduelle de la voiture peut ainsi passer dans la maison pour couvrir les besoins en électricité selon l’horaire. Un projet pilote que Volkswagen mène avec l’institut Fraunhofer a déjà été mené à bien. Les premières voitures capables de restituer de l’énergie au réseau à l’avenir pourraient quitter les chaînes de montage début 2020 (charge bidirectionnelle). «La possibilité de décharger le véhicule élargit l’éventail de solution visant à encore mieux intégrer les énergies renouvelables», constate M. Bärwaldt.
à l’avenir, le courant solaire autoproduit pourra alimenter directement le véhicule électrique grâce à la gestion intelligente de l’énergie.
grâce à la Wallbox qui sera bientôt capable de charger et de décharger, le véhicule électrique devient un accumulateur d’énergie temporaire.
Pour que les SGE fonctionnent en toute fiabilité, les différents acteurs du réseau devront dorénavant pouvoir communiquer entre eux. «Le groupe Volkswagen mise pour cela sur la norme de communication unifiée EEBUS qui permet une interconnexion intelligente d’appareils domestiques et d’application d’efficacité énergétique par le biais de l’utilisation de systèmes de gestion de l’énergie. Il s’agit de rendre compatible dans une large mesure la technologie de charge avec le système technique de la maison», ajoute M. Bärwaldt. L’initiative EEBUS constituerait un langage unique pour tous les appareils, au-delà des frontières nationales et de délimitations entre branches. Un langage de l’énergie que chaque appareil et chaque plateforme pourraient utiliser librement indépendamment du fabricant et de la technologie.
Pour garantir l'automatisation de la communication entre le véhicule électrique et la station de recharge, Volkswagen prévoit d'appliquer la norme ISO 15118 à ses véhicules à partir de 2022. La norme définit l’interface véhicule/point de charge visant à recharger des véhicules électriques. Elle rend possible le fameux plug-and-charge. Cette approche décrit également la restitution d’énergie. Cela sera probablement possible à partir de 2022 dans les premiers véhicules.
La gestion intelligente de l’énergie permet au conducteur d’un véhicule électrique de s’assurer qu’il arrivera à sa destination, que le soleil brille ou qu’un orage d’automne gronde.
du fait des énergies renouvelables, il est nécessaire de disposer de réseaux électriques intelligents pour réguler individuellement les capacités en fonction des besoins. Ce n’est qu’à ce prix que des interactions intelligentes entre tous les acteurs du réseau seront possibles.
Et le propriétaire du véhicule électrique n’a qu’à brancher le câble de recharge. Le SGE s’occupe ensuite du reste avec le véhicule. Cela vaut aussi pour la procédure de décompte du fournisseur d’énergie, car celui-ci paiera pour le service assuré par le véhicule électrique. C’est pourquoi M. Bärwaldt, l’expert VW, compare le SGE à un «éventaire rempli d’offres» dans lequel il suffit de choisir la plus intéressante pour le véhicule. «Les algorithmes à bord du véhicule décideront si le prix de la décharge est approprié», déclare M. Bärwaldt.
Le véhicule électrique pourrait devenir le facteur élémentaire de la transition énergétique, mais le gestionnaire du réseau sera-t-il prioritaire en cas de doute? Gunnar Bärwaldt s’empresse de nous rassurer: «Il faudra bien sûr parfois amortir des goulets d’étranglement passagers. Le SGE dira alors par exemple: ‘Maintenant, tu ne peux pas charger ta voiture à la puissance prévue pendant les dix prochaines minutes, mais la puissance maximale disponible sera ensuite de nouveau à ta disposition.’» Le conducteur sera alors certain d’obtenir l’autonomie minimale préalablement réglée. La charge se déroule la plupart du temps de manière invisible pour le client de cette manière. Utilité maximale pour un confort identique tout en réduisant la charge de travail pour l’utilisateur. Le client s’en réjouit!
Technologies d’avenir par Volkswagen
Sur la voiture de course électrique ID. R Pikes Peak, le poids de la batterie revêt une importance particulière: elle doit être particulièrement légère et donc également petite pour des raisons de performance. Les ingénieurs de Volkswagen Motorsport misent non seulement sur l’approche d’avant-garde des batteries Li-ion capables de réduire le poids, mais également sur une technologie qui est mise en œuvre sur les modèles de série munis d’une propulsion électrique: la récupération. Les voitures de course électriques exploitent l’effort de freinage et produisent elles-mêmes environ 20% de l’énergie requise.
