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Les véhicules électriques comme moyen de stockage de l’énergie

drawv

19 avril 2022

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Le développement des véhicules électriques est une certitude pour le marché automobile européen. La part de marché des véhicules électriques devrait atteindre 50 % en 2030. La capacité de stockage de l’énergie des batteries des véhicules électriques va être une solution clé pour stabiliser le réseau électrique. En effet, les batteries, qui représentent l’élément central des véhicules électriques, sont au cœur du concept de « vehicule-to-grid” (“véhicule-réseau”), ou V2G. 

Qu’est-ce que le “Vehicule-to-grid” ? Quelles sont les opportunités et les enjeux d’une telle technologie ? 

DREEV V2G

Crédit photo : DREEV

Etat des lieux : un réseau électrique sous tension 

Le réseau électrique doit être tenu en permanence à l’équilibre, 24H sur 24, et à la bonne fréquence. Pour assurer cet équilibre la production doit être égale à la consommation en temps réel. RTE, le gestionnaire français du réseau électrique s’occupe de maintenir en permanence cet équilibre.  

Il y a actuellement deux formes de production d’électricité : 

Les énergies dites pilotables sont les énergies issues des centrales nucléaires, à charbon, à gaz et de l’hydroélectricité (barrages). Ce sont des productions d’énergies pouvant être activées, allumées et ajustées en puissance plus ou moins rapidement en fonction de la demande. Lorsque qu’il y a des pics de consommation, les unités les plus rapides comme les centrales à gaz ou l’hydroélectricité sont activées pour répondre à cette demande.  

Les énergies dites non pilotables sont les énergies issues principalement de l’éolien et du solaire, qui produisent de l’énergie en fonction du vent et de l’ensoleillement. Ces énergies permettent de répondre aux enjeux de la transition énergétique car ce sont des énergies renouvelables. Cependant elles rendent plus difficile l’équilibre du réseau et perturbent les prix du marché de l’énergie car on ne peut pas activer leur production à la demande.  

Alors comment stabiliser le réseau ?  

 

La solution : le concept V2G et V2H 

Du véhicule vers le réseau : le V2G  

 

Les véhicules électriques vont pouvoir restituer de l’énergie provenant de leurs batteries vers le réseau lorsque la demande générale d’électricité est élevée. C’est ce qu’on appelle le “Vehicle-To-Grid” (V2G).  

“La recharge devient bidirectionnelle, ce qui signifie que le réseau ne se limite pas à acheminer de l’électricité vers la batterie du véhicule, il la considère aussi comme une source d’alimentation utilisable pour répondre à divers besoins de consommation énergétique” – Renault Group. 

A l’échelle d’un véhicule la capacité reste faible mais à l’échelle nationale voir même globale, cela représente une immense réserve d’énergie et peut permettre de contribuer à l’équilibre du réseau électrique.  

 

Du véhicule vers la maison : le V2H ou “Vehicle-to-Home” 

 

Il y a un fort potentiel de « stockage sur roue ». En effet, la plupart des véhicules servent à des trajets quotidiens domicile-travail, ils sont stationnés 90% du temps. Cela donne la possibilité de recharger sa voiture électrique pendant les heures creuses c’est-à-dire les heures de faible demande générale d’électricité où les prix de l’énergie sont plus bas : 

  • La nuit : de minuit à 4h du matin (heures super-creuses), et de 22h à minuit et de 4h à 6h (heures creuses) 
  • La journée : entre 13h et 17h c’est aussi un creux de consommation, qui est de surcroit le moment où le solaire produit beaucoup  
  • Lorsque que le solaire et l’éolien vont produire le plus (signal-prix détecté par les compteurs Linky à l’avenir) 

Le stockage d’énergies permettra par la suite de faire fonctionner son logement pendant une ou deux heures sur la batterie de son véhicule électrique. L’utilisateur d’un véhicule électrique peut recharger sa voiture au moment où les tarifs de l’énergie sont bas et restituer une partie de l’énergie stockée lorsqu’ils sont plus élevés. Le consommateur ne paiera pas l’énergie au prix de l’heure de pointe mais au prix de l’heure creuse et cela pourrait même être valorisé du fait que le ménage se retire de la consommation d’énergie aux heures de pointe et donc permet de diminuer la demande durant ces heures. 

Schéma V2G FR - stockage énergie

Une batterie d’un véhicule électrique possède une capacité d’énergie entre 50 et 100 kWh. Un trajet quotidien (domicile-travail) consomme entre 15 et 20 kWh pour 100km. En France, un foyer consomme en moyenne 13 kWh par jour d’énergie. Un appartement de 50m2 pour deux personnes, chauffé à l’électricité, consomme environ 30 kWh sur la journée entière.  Le V2H semble être une opportunité en France pour restituer de l’énergie vers les foyers durant les heures de pointe. 

 

Les concepts de V2G et V2H peuvent donc permettre d’équilibrer la production et la demande, de réguler l’énergie des sources non pilotables et pour le consommateur final de réduire ses dépenses énergétiques. 

 

Comment lever les freins liés à la mise en place du V2G ? 

 

La technologie V2G n’est pas encore très répandue car le marché des véhicules électriques n’est pas assez développé. Cependant ce marché va connaître une forte croissance d’ici 2030 puisque 40 à 65 millions de véhicules électriques circuleront en Europe (selon IEA) dont environ 10 à 15 millions en France, autant de batteries qui pourront fournir une forte capacité de stockage d’énergie.  

D’après la Note de Position de l’AVERE France sur le V2X (toute technologie de recharge bidirectionnelle), pour permettre le développement du système de « Vehicle-to-Grid » il sera nécessaire d’adapter le cadre technique et législatif afin de :  

  • Développer les bornes de recharges en y ajoutant le système V2G 
  • Prendre en compte les besoins du conducteur de la voiture électrique (pouvoir compter sur une autonomie suffisante pour faire ses trajets quotidiens), les pics de demande d’électricité, le prix de l’électricité 
  • Adapter le cadre juridique pour donner la possibilité aux propriétaires de véhicules électriques de participer au V2G. 
  • Inciter financièrement les particuliers à participer en adaptant le TURPE (tarifs d’utilisation du réseau public d’électricité) et le calcul de la consommation finale pour valoriser les efforts. 

 

Les tests et expérimentations à grande échelle de la technologie V2G  

 

En France, des tests V2G sont en cours de réalisation pour répondre au besoin énergétique d’un bâtiment, d’un quartier, ou d’une maison. Débuté en 2021, dans la région Occitanie, le projet “Flexitanie” organisé par l’agence Ad’Occ, l’Ademe et le Groupe EDF, est un test grandeur nature d’un service de bornes de charge bidirectionnelles V2G. Le projet permet d’apporter des données afin de permettre le déploiement de cette technologie.  

Après plusieurs expérimentations à grande échelle sur la charge bidirectionnelle en courant alternatif des véhicules électriques aux Pays-Bas et au Portugal, le groupe Renault développe actuellement des solutions “Vehicle-to-Grid ». Nissan et d’autres constructeurs comme Mitsubishi proposent également une offre de V2G pour les entreprises basées sur la technologie CHAdeMO (chargeurs rapides bidirectionnels en courant continu). 

 

Les producteurs de batteries électriques, acteur dans le stockage de l’énergie 

 

Les solutions de stockage permises par les batteries des véhicules électriques sont essentielles pour l’intégration des énergies renouvelables (EnR) dans le réseau, que ce soit via des stations de stockage stationnaire ou via la technologie véhicule-réseau.  

Ainsi, les batteries des véhicules électriques fourniront à l’avenir des solutions locales de stockage qui permettront d’intégrer au mieux les productions EnR décentralisées et non pilotables au mix énergétique français et européen.  

Or, la fabrication de cellules de batteries demande de grandes quantités d’énergie et a besoin d’être compétitive face à la concurrence hors-Europe. Dans le contexte du marché de l’automobile électrique, en forte croissance et exposé à une rude concurrence internationale, et avec la volonté de relocaliser la production des batteries, il est donc nécessaire d’apporter aux producteurs de batteries des soutiens et différents outils pour diminuer le prix de l’électricité. Ceci est crucial dans la crise énergétique actuelle, les fabricants de batteries ont donc besoin d’avoir accès à des quantités massives d’électricité décarbonée et bon marché pour réussir le pari de s’implanter en Europe et lancer la production industrielle de cellules bas-carbone. 

Dit autrement, les fournisseurs d’énergie ont besoin de batteries et les producteurs de batteries ont besoin d’énergie. Cela justifie l’existence d’une relation privilégiée, en témoignent les associations existantes entre certains producteurs de batteries et énergéticiens européens.  

 

 

En stockant l’énergie afin d’induire un décalage de temps entre production et consommation, le “Vehicule-to-Grid” représentent une réelle opportunité pour une meilleure intégration des énergies non pilotables et lutter ainsi efficacement contre le changement climatique.  

Verkor a fait le choix de se concentrer sur la production de cellules de batteries à haut volume, destinées aux marchés du véhicule électrique et du stockage stationnaire à grande échelle (voir plus).

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