Recharge intelligente: Tout ce que vous devez savoir

Le nombre de véhicules électriques dans le monde devrait atteindre 230 millions d’ici la fin de la décennie, alors que les gouvernements continuent d’investir dans les VE et les infrastructures de recharge pour lutter contre le changement climatique. L’augmentation de la demande en électricité due à la croissance du nombre de VE représente un défi pour notre réseau électrique. Une recharge non contrôlée entraîne des pics de demande, mettant sous tension le système énergétique et risquant de perturber sa capacité. La mobilité électrique repose sur un réseau résilient, soutenu par des solutions technologiques qui atténuent l’impact des VE. Loin d’annoncer une catastrophe, cette situation nous offre l’opportunité de créer une version améliorée et plus flexible de nos systèmes énergétiques actuels. Pour recharger durablement les voitures électriques à grande échelle, nous avons besoin de la recharge intelligente.

1. Qu’est-ce que la recharge intelligente?

La recharge intelligente est un système qui surveille, gère et limite les bornes de recharge afin d’optimiser la consommation d’énergie. Elle permet de contrôler quand et à quelle vitesse un véhicule électrique est rechargé en le connectant au réseau. Les techniques de recharge intelligente exploitent le temps et la puissance, donnant lieu à différents profils et stratégies permettant d’accélérer, de ralentir ou d’arrêter la recharge. En rechargeant automatiquement les véhicules électriques en dehors des heures de pointe, elle évite la congestion du réseau et minimise son impact. La recharge intelligente ajuste la demande afin qu’il y ait toujours suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins sans compromettre la capacité du réseau. Elle favorise également une intégration accrue des ressources en énergies renouvelables, comme l’énergie solaire et éolienne, dans le système énergétique.

2. Comment fonctionne la recharge intelligente

La recharge intelligente connecte les points de charge aux utilisateurs et aux opérateurs. Lorsqu’un véhicule électrique est branché, la borne de recharge envoie des informations telles que la durée et la vitesse de recharge à une plateforme cloud de gestion de la recharge des VE. Des données supplémentaires sur la capacité du réseau et l’utilisation actuelle de l’énergie sont automatiquement transmises et analysées par la plateforme. Ces données sont ensuite utilisées pour décider comment et quand recharger les véhicules électriques. Ainsi, les opérateurs de réseau peuvent réguler à distance la consommation d’énergie via une plateforme de gestion de la recharge des VE, et les conducteurs peuvent configurer les fonctionnalités de recharge intelligente via leur application mobile.

3. Types de recharge intelligente

La recharge intelligente peut être divisée en deux principales catégories : la recharge gérée par l’utilisateur (UMC) et la recharge gérée par le fournisseur (SMC).

3.1. Recharge gérée par l’utilisateur

Le conducteur de véhicule électrique utilise une tarification basée sur les périodes de consommation pour recharger son véhicule pendant les heures creuses, lorsque l’électricité est la moins chère.

3.2. Recharge gérée par le fournisseur

La recharge et la décharge gérées par le fournisseur reposent sur plusieurs signaux, tels que la production d’énergie en temps réel, la consommation énergétique locale, l’état de charge de la batterie, etc. Les approches avancées de recharge gérée par le fournisseur incluent le V2G, le V2B et le V2H.

La recharge intelligente V2G peut réinjecter de l’électricité dans le réseau et aider les opérateurs de points de charge et les gestionnaires de systèmes à gérer la consommation d’énergie tout en augmentant l’utilisation des énergies renouvelables.

V2B/V2H – Avec ce type de recharge, les véhicules alimentent en électricité une maison ou un bâtiment. La capacité de stockage des batteries fait des véhicules électriques une solution flexible pour le système énergétique.

4. Techniques de recharge intelligente

La recharge intelligente gère efficacement la manière dont votre véhicule électrique se recharge en le connectant au réseau grâce à trois principales techniques : le déplacement de charge (load shifting), l’écrêtage des pics de consommation (peak shaving) et l’équilibrage de charge dynamique (dynamic load balancing).

5. Les avantages de la recharge intelligente

Les technologies de recharge intelligente sont conçues pour améliorer l’efficacité et l’optimisation de la consommation d’énergie. La recharge à domicile et sur les lieux de travail a souvent lieu pendant les périodes de forte demande sur le réseau électrique. Un système énergétique plus intelligent peut minimiser la demande de pointe et maximiser l’utilisation d’électricité renouvelable à faible émission de carbone.

5.1. Utilisation optimale du réseau

La recharge intelligente permet aux opérateurs de réseau de surveiller la recharge à distance, de définir des limites de consommation d’énergie et de s’assurer que la capacité énergétique n’est pas dépassée à un emplacement donné.

En régulant le flux d’énergie en fonction des pics et des creux de la demande énergétique, la recharge intelligente crée un système énergétique résilient capable de supporter les surcharges causées par la recharge des véhicules électriques. De plus, en exploitant la puissance de la recharge intelligente, le système évite la congestion et réduit le besoin d’investir des milliards dans le renforcement des réseaux électriques.

5.2. Réduction des factures d’énergie pour les consommateurs

Lorsqu’un conducteur branche son véhicule à un chargeur intelligent, la recharge ne démarre pas nécessairement immédiatement. Grâce à la programmation intelligente et aux tarifs basés sur les périodes de consommation, les conducteurs peuvent être assurés de réaliser des économies d’énergie et d’argent en rechargeant automatiquement lorsque l’électricité est la moins chère et dans les limites énergétiques prédéfinies.

5.3. Recharge plus rapide et plus sécurisée

La recharge intelligente utilise la vitesse de recharge maximale optimale disponible. Elle y parvient en tenant compte de la puissance maximale disponible, de la capacité de recharge du véhicule (qui varie selon la marque et le modèle), des autres véhicules en cours de recharge simultanément, des autres utilisateurs d’énergie, de la capacité de la borne de recharge et de la connexion au réseau électrique.

5.4. Utilisation accrue des énergies renouvelables

Nos futurs systèmes énergétiques doivent intégrer des sources d’énergie renouvelable. Les véhicules électriques offrent une opportunité d’optimiser les bénéfices environnementaux et d’augmenter considérablement la part des énergies renouvelables dans le mix de production d’électricité.

6. Les quatre couches essentielles de la recharge intelligente

6.1. Couche technique

Cette couche comprend la technologie (la borne de recharge, le véhicule et le système de gestion de la recharge des VE) ainsi que les données qui rendent la recharge intelligente possible. Trois éléments essentiels composent la couche technique:

• Il doit exister un moyen d’envoyer et de recevoir un signal de contrôle.
• Les données concernant la consommation d’énergie, l’état de charge et le prix doivent être échangées.
• Les capacités de recharge maximales doivent être déterminées par la capacité du véhicule, le type de borne de recharge et la connexion au réseau.

La recharge intelligente est rendue possible par un système de gestion de la recharge des VE qui utilise les informations du véhicule, de la borne de recharge ou même d’un système énergétique domestique pour déterminer quand et à quelle vitesse un véhicule doit être rechargé. Un signal de contrôle permettant de démarrer et d’arrêter la recharge constitue la forme la plus simple de recharge intelligente. Pour une utilisation optimale de la recharge intelligente, il est nécessaire de disposer de données sur la consommation d’énergie, l’état de charge de la batterie et d’autres paramètres, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

La recharge intelligente optimise la consommation énergétique totale d’un site et minimise les coûts. Elle prend en compte la puissance disponible à un emplacement donné, les autres utilisateurs d’énergie et la présence éventuelle de sources d’énergie renouvelable pouvant soutenir la recharge.

En plus de la consommation d’énergie, la recharge intelligente doit également tenir compte de la diversité des utilisateurs et prioriser la vitesse de recharge et l’accès en fonction de l’abonnement ou du plan tarifaire de chaque utilisateur.

6.2. Couche de communication

La borne de recharge, le véhicule et le système de gestion de l’énergie doivent pouvoir communiquer de manière sécurisée. Plus il y a d’informations échangées sous forme de données, plus le système peut être personnalisé. La borne de recharge et le système de gestion peuvent prendre de meilleures décisions en fonction de l’état de charge de la batterie du véhicule, du moment où le conducteur doit partir, de la distance qu’il doit parcourir et de la disponibilité d’une source d’énergie renouvelable.

Il existe trois principales méthodes de communication:

• Recharge intelligente via l’infrastructure de recharge

Dans cette méthode, l’opérateur du réseau envoie un signal au système de gestion des points de charge (CPMS) en arrière-plan, qui le transmet à la borne de recharge, permettant ainsi au véhicule de se recharger plus rapidement ou plus lentement.

• Recharge intelligente via le véhicule

Dans cette méthode, le fabricant du véhicule reçoit des informations en temps réel sur le véhicule et peut lui envoyer des données. Le signal de recharge intelligente passe par le fabricant du véhicule jusqu’au VE, qui ajuste alors sa vitesse de recharge en conséquence, plus rapidement ou plus lentement.

• Recharge intelligente via le système de gestion de l’énergie

Les signaux de recharge intelligente peuvent également être envoyés via un système de gestion de l’énergie, qui permet de protéger le réseau contre les surcharges lorsque des bornes de recharge pour VE sont connectées au bâtiment.

Le rôle des normes de communication ouvertes

Les normes ouvertes de communication entre les bornes de recharge, le CPMS et les véhicules sont essentielles à la recharge intelligente. Elles permettent à tous les acteurs de la chaîne de valeur des véhicules électriques d’accéder aux données, de les partager et de les collecter afin d’améliorer les services et de planifier le développement futur des infrastructures. Ces normes favorisent l’innovation et la concurrence, ce qui se traduit par de meilleurs services et des prix plus attractifs pour les conducteurs de VE.

• Protocole Open Charge Point (OCPP)

Il s’agit d’un protocole de communication ouvert qui connecte les bornes de recharge aux solutions logicielles de gestion en arrière-plan. En plus de garantir l’interopérabilité entre les bornes de recharge de VE existantes et nouvelles, l’OCPP atténue l’impact croissant sur le réseau électrique en facilitant la gestion dynamique de la charge. La recharge intelligente nécessite la transmission de signaux de contrôle, il est donc essentiel que les bornes et les systèmes de gestion en arrière-plan puissent communiquer entre eux, quel que soit le fabricant.

• ISO15118 

En plus de garantir la communication entre la borne de recharge et le CPMS, le véhicule électrique doit également pouvoir communiquer avec chaque borne de recharge. L’ISO 15118 est un protocole de communication entre les VE et les bornes qui rend cela possible. Il permet la fonctionnalité Plug and Charge, où l’autorisation de démarrer la recharge est effectuée automatiquement en branchant simplement le véhicule à une borne, simplifiant ainsi l’expérience de recharge pour le conducteur.

• Le protocole Open Automated Demand Response (OpenADR)

OpenADR est un protocole de communication qui permet aux fournisseurs d’électricité et aux opérateurs de réseau de transmettre des événements de réponse à la demande (Demand Response – DR) ainsi que des informations sur les prix. Il aide les services publics à mettre en œuvre de nouvelles approches pour moduler la charge électrique en envoyant un message automatisé au bâtiment, demandant sa participation à un événement de gestion de charge ou indiquant un changement dans le prix de l’électricité.

6.3. Organizational layer

Cette couche inclut tous les acteurs de la chaîne de valeur de la recharge des véhicules électriques:

• Le conducteur de véhicule électrique
• Le fabricant de véhicules
• L’opérateur de points de charge
• Le fournisseur de services de mobilité électrique
• L’opérateur de réseau
• Le fournisseur d’énergie

Chacun d’eux a des besoins et des intérêts différents en matière de recharge intelligente:

Les conducteurs de véhicules électriques

Les conducteurs de véhicules électriques ont besoin d’un large éventail d’options de recharge intelligente, ainsi que de la possibilité de s’inscrire, de se désinscrire ou de lancer une recharge immédiate, dépassant ainsi d’autres limitations. Ils doivent pouvoir choisir entre recharger leur véhicule lorsque l’électricité est la moins chère ou privilégier une recharge plus durable en utilisant des panneaux solaires ou d’autres sources d’énergie renouvelable.

Les opérateurs de points de charge

Les opérateurs de points de charge doivent répondre aux besoins de mobilité des consommateurs et proposer des services de flexibilité, ce qui conduit à une diversification des modèles économiques des CPO.

Les fournisseurs d’énergie

Les fournisseurs d’énergie sont responsables de l’approvisionnement continu en électricité. Ils peuvent donc utiliser la recharge intelligente pour éviter les déséquilibres du système et proposer une solution en cas de variations imprévues de l’approvisionnement énergétique.

Les opérateurs de réseau

Les opérateurs de réseau doivent être en mesure de maintenir l’équilibre énergétique du réseau, même en période de forte demande, et d’intégrer différentes formes d’énergie renouvelable pour le soutenir. La recharge intelligente apporte une solution en suspendant temporairement la recharge des véhicules électriques ou en réduisant leur vitesse de recharge lors des pics de consommation.

La recharge intelligente nécessite la collaboration de tous les acteurs afin d’élaborer des règles qui répondent aux besoins des conducteurs de VE, atteignent les objectifs de durabilité et garantissent des modèles économiques viables pour les entreprises.

6.4. Couche juridique

L’ensemble juridique des contrats, des lois et des réglementations déterminera comment et dans quelle mesure la recharge intelligente est utilisée. Il est essentiel de développer des lois et des réglementations efficaces permettant aux parties prenantes de collaborer.

Un exemple de telles réglementations est la nouvelle législation britannique sur la recharge intelligente. Depuis juin 2022, il est interdit de vendre et d’installer des bornes de recharge à domicile et sur le lieu de travail qui ne sont pas conformes aux « Electric Vehicles (Smart Charge Points) Regulations 2021″. Ces réglementations visent à maximiser l’utilisation des technologies intelligentes pour protéger le réseau électrique et offrir aux consommateurs des tarifs d’électricité plus avantageux. Certaines exigences sont prises en charge par les fabricants, tandis que d’autres relèvent du système de gestion de la recharge des VE (CPMS) utilisé pour exploiter les bornes de recharge. Cela signifie que les entreprises devront disposer à la fois des bornes adaptées et du CPMS approprié pour se conformer aux réglementations britanniques et commercialiser ces équipements.

7. Opportunités futures pour la recharge intelligente

7.1. Centrales électriques virtuelles

Une centrale électrique virtuelle (VPP) est un groupe d’actifs énergétiques décentralisés qui peuvent être contrôlés à distance comme une entité unique. Elle intègre plusieurs types de sources d’énergie afin d’assurer une alimentation globale fiable. Considéré individuellement, un véhicule électrique offre une flexibilité très limitée. Mais en agrégeant plusieurs VE, ces derniers peuvent se compléter et former une centrale électrique virtuelle (VPP). Les VPP peuvent fournir de la flexibilité sur un marché de réponse à la demande et joueront un rôle de plus en plus important dans la transition énergétique. Le marché de ce type de flexibilité est vaste, mais le potentiel résidentiel reste encore largement inexploité. Les entreprises capables de créer de grandes VPP avec des VE résidentiels pourront en tirer beaucoup de valeur.

7.2. Recharge bidirectionnelle – V2G, V2H, V2X

La prochaine étape dans la recharge intelligente est la recharge bidirectionnelle, où le véhicule sert de stockage d’énergie. On parle alors de V2G ou V2X. L’énergie stockée dans les véhicules électriques peut alimenter des habitations ou même être réinjectée dans le réseau. Les VE peuvent soutenir le réseau pendant les périodes de forte demande, ou bien stocker de l’énergie produite localement à partir de sources renouvelables et la restituer en soirée. Cela reste en grande partie au stade expérimental et nécessite encore des développements pour fonctionner de manière optimale.

8. Solutions activées par logiciel et innovations en matière de recharge intelligente

Avec la montée en puissance des VE, gérer la recharge deviendra crucial pour réduire les coûts et limiter l’impact sur le réseau. Sans des capacités de recharge intelligente évolutives et des incitations alignées sur des horaires de recharge moins coûteux, le réseau risque d’avoir besoin de coûteuses mises à niveau d’infrastructures. Les technologies et capacités de recharge intelligente réussissent à encourager la participation des conducteurs de VE, stabiliser la demande en électricité et utiliser efficacement les sources d’énergie renouvelables.

À l’avenir, les avancées technologiques fondées sur des protocoles ouverts, des matériels intelligents et des plateformes logicielles flexibles apporteront des avantages supplémentaires à la recharge intelligente. Pour rester compétitifs et à jour, les propriétaires d’entreprises de recharge de VE doivent envisager le long terme et choisir des partenaires commerciaux capables de les aider à s’adapter aux évolutions du secteur.

AMPECO est un leader mondial des logiciels de gestion de recharge pour véhicules électriques et propose aux opérateurs de réseau une solution tout-en-un répondant aux défis énergétiques grâce aux fonctionnalités de recharge intelligente. Il facilite la réponse à la demande et l’automatisation de l’énergie distribuée via OpenADR. AMPECO connecte les foyers et les entreprises aux services publics pour gérer les fluctuations de puissance en ajustant la consommation d’énergie en fonction de la demande du réseau. L’API d’AMPECO s’intègre parfaitement avec les compteurs intelligents, les systèmes de gestion des bâtiments et les sources d’énergie renouvelables afin d’optimiser l’efficacité.

Dans le marché de la recharge à domicile, les opérateurs de réseau peuvent offrir aux propriétaires une solution efficace et pratique grâce à des fonctionnalités de recharge intelligente, telles que des tarifs d’électricité flexibles et une planification intelligente, pour réduire les coûts.