La recharge bidirectionelle: comment et pourquoi?

Jusqu’à récemment, le câble de charge du véhicule électrique servait à alimenter la batterie depuis le réseau. La recharge bidirectionnelle permet aussi l’inverse. Comment cela fonctionne-t-il précisément?

La charge bidirectionnelle implique que le courant continu de la voiture doit être converti en courant alternatif pour pouvoir être renvoyé, par exemple, sur le réseau. Peu de véhicules électriques sont actuellement équipés pour le faire, mais ils arrivent peu à peu sur le marché, toujours accompagnés de nouvelles applications. La nouvelle Volvo EX90, le produit phare électrique du constructeur suédois, permet par exemple de recharger une autre voiture électrique.

Recharge mutuelle

Les toutes premières voitures à recharge bidirectionnelle étaient la Nissan Leaf et plus récemment, par exemple, la Hyundai IONIQ 5 et la Kia EV6. Elles offraient le Vehicle-to-load (V2L), qui transformait la voiture en borne de recharge pour vélo électrique ou équipement de camping. Pratique, mais pas encore très avancé. Cette fonctionnalité a été suivie de Vehicle-to-home (V2H) qui renvoyait l’électricité vers l’habitation et de Vehicle-to-grid (V2G) qui faisait passer le courant du véhicule au réseau électrique. La nouvelle Volvo EX90 offre le Vehicle-to-vehicle (V2V), ce qui en fait l’une des premières — sinon la première — voitures haut de gamme à offrir cette fonctionnalité. La version électrique du pick-up le plus vendu aux États-Unis et donc dans le monde, le Ford F-150 Lightning, a devancé de peu celle du constructeur suédois. Olivier Loedel, Vice President Electrification Ecosystem Volvo Car Group et Marc Caes, Product Manager en Mobilité Électrique chez Luminus, nous expliquent.

MARC CAES, PRODUCT MANAGER EN MOBILITÉ ÉLECTRIQUE CHEZ LUMINUS «À l’avenir, chacun pourra gérer la batterie de sa voiture et proposer le surplus d’énergie sur le marché

Le V2 V n’est-il possible qu’avec des véhicules compatibles?

OLIVIER LOEDEL. «La Volvo EX90 sera équipée de série du hardware nécessaire à la recharge bidirectionnelle. Pour le V2 V, le client pourra acheter un câble séparé qui lui permettra, dans un premier temps, de recharger d’autres voitures électriques Volvo. Si nous sommes en mesure d’étendre la fonctionnalité de ce câble à d’autres marques de voitures, nous le ferons certainement dans un avenir proche.»

Faut-il une wallbox spécifique pour la recharge bidirectionnelle?

LOEDEL. «La recharge bidirectionnelle n’est pas possible sur une wallbox ordinaire. Le hardware de la voiture doit permettre la recharge bidirectionnelle, mais avant tout, la wallbox doit être bidirectionnelle. En outre, pour l’application V2H, il faut également un système de gestion de l’énergie domestique, qui sera connecté au compteur d’énergie, au cloud et à l’application de la voiture. Ensemble, ils constituent le Home Smart Energy Ecosystem. Avec l’appli Volvo cars, notre objectif est de démystifier la complexité de cette question.»

MARC CAES. «La voiture devient ainsi le cœur d’un système énergétique privé. À l’avenir, chacun pourra gérer la batterie de sa voiture et proposer le surplus d’énergie sur le marché. Aujourd’hui, lorsqu’il y a un pic de demande d’électricité, le fournisseur d’énergie démarre une centrale au gaz ; demain, nous puiserons l’énergie dans les batteries des voitures, contrôlées par le fournisseur. La technologie nécessaire aux différents niveaux existe déjà dans des laboratoires et dans des projets pilotes à petite échelle, même en Belgique. Reste à savoir quand il sera possible de la déployer. Car il faudra gérer des milliers de véhicules. Je pense toutefois que le V2G s’installera à grande échelle dans notre pays avant 2030. En d’autres termes, il y aura alors suffisamment de voitures/bornes de recharge dotées de la technologie et suffisamment de contrats d’exploitation conclus avec les propriétaires.»

La recharge bidirectionnelle rendra-t-elle la batterie domestique obsolète?

LOEDEL. «Les batteries domestiques d’une capacité de 10 kWh (la consommation quotidienne moyenne d’un ménage N.D.L.R.) n’offrent naturellement qu’une fraction de l’extraordinaire capacité de 100 kWh dont dispose la Volvo EX90. À cet égard, la voiture est une énorme batterie domestique sur roues, mais sur certains marchés, les batteries domestiques auront également leur utilité. L’achat et la vente d’électricité sont soumis à d’importantes augmentations et taxes sur certains marchés, ce qui rend difficile la participation des particuliers. Mais l’Union européenne veut changer la législation et ouvrir le marché aux intégrateurs indépendants. Nous sommes convaincus que cela favoriserait une utilisation efficace et durable de l’énergie. Pendant les pics de demande en électricité, les véhicules à recharge bidirectionnelle pourraient fournir de l’énergie supplémentaire au réseau et soulager ou contribuer à équilibrer le réseau électrique.»

Quel est l’impact de la recharge bidirectionnelle sur la batterie?

LOEDEL. «Nous pouvons d’ores et déjà affirmer que la recharge bidirectionnelle n’a aucun impact sur la durée de vie ou sur la garantie de la batterie si la technologie est appliquée de manière contrôlée et limitée, comme chez un client type. Toutefois, nous imposerons des restrictions aux clients qui utiliseraient la batterie de manière trop intensive en raison de circonstances particulières, de leur comportement de conduite ou de charge. Nous entendons par là que le cycle quotidien de la batterie sera autorisé, mais que la quantité d’énergie par le biais de l’appli sera limitée pour le client.»

Quels sont les avantages du V2G?

LOEDEL. «Les prix de l’électricité varient selon l’heure de la journée en fonction de l’offre et de la demande et de la proportion d’énergies renouvelables. Bien sûr, il est préférable de prélever l’énergie du réseau à un moment où le prix est plus bas, où la proportion d’énergies renouvelables est plus élevée, ce qui permet de réduire les factures d’énergie, de vivre plus durablement et de soutenir le réseau. Par exemple, on pourrait programmer les capacités de charge intelligente de l’application de la voiture de sorte que la voiture ne se charge pas immédiatement lorsque l’on rentre du travail vers 18 heures (car l’énergie est alors plus chère), mais se charge à 70% avant 9 heures le lendemain matin. S’il reste de l’énergie climatiquement neutre dans la batterie de la voiture, on peut l’utiliser pour la maison pendant les heures de pointe, ou pour des applications V2G où l’on renvoie de l’énergie sur le réseau. Comme nous sommes convaincus du potentiel de la recharge bidirectionnelle, nous évaluons également des solutions comme la centrale électrique vehicle-to-all. Elle permettra de regrouper tous les véhicules à recharge bidirectionnelle dans le cloud, comme une «centrale électrique virtuelle» pour soutenir le réseau en cas de besoin. Celle-ci s’utilisera pour gérer le réseau, acheminer le courant… mais aussi pour les services de fréquence qui contribuent à équilibrer le réseau. En cas de forte demande, la Volvo EX90 (il en faut toutefois quelques milliers) peut injecter de l’énergie dans le réseau pour que le courant principal reste dans la bande de fréquence optimale de 50 Hz. Lorsque la demande est faible, l’électricité excédentaire peut être prélevée sur le réseau pour recharger les voitures, par exemple.» Par exemple, un fournisseur d’énergie (comme Luminus N.D.L.R.) pourrait payer le propriétaire d’une borne de recharge pour qu’il fournisse l’électricité de la voiture au réseau aux heures de pointe. S’il y a trop de courant sur le réseau, un fournisseur de bornes de recharge (publiques) pourrait le réinjecter dans les voitures en cours de chargement. Et puis il y a le soutien et l’équilibrage du réseau local lorsqu’il est surchargé, ce qui réduit le besoin d’électricité d’origine fossile. À un niveau plus général, une utilisation plus intelligente des infrastructures existantes réduira également la nécessité de renforcer excessivement le réseau dans les années à venir.»

CAES. «Grâce aux voitures électriques bidirectionnelles, les centrales à gaz deviendront obsolètes et notre planète plus verte. Les voitures électriques à charge bidirectionnelle sont le ressort qui rendra notre réseau électrique résilient.»