La recharge bidirectionnelle des véhicules électriques peut offrir des avantages à la flotte tout en soutenant le réseau

La demande d'électricité n'est pas constante. Des pics surviennent fréquemment. Ceux-ci peuvent résulter de comportements répandus au sein d'une population importante, par exemple lorsqu'un grand nombre de personnes sont confinées et consomment de l'électricité à un moment donné, ou être attribués à des phénomènes météorologiques tels que des températures élevées. En octobre dernier, par exemple, l'Agence américaine d'information sur l'énergie (EIA) a signalé que le pic de demande d'électricité du 27 juillet 2023, atteignant près de 742 000 mégawattheures (MWh), a presque battu le record établi en juillet 2022.

L'une des approches utilisées par les services publics pour gérer les pics de demande est la réponse à la demande. Selon le ministère américain de l'Énergie, il s'agit de l'ensemble des possibilités offertes par un service public aux consommateurs d'électricité pour réduire ou adapter leur consommation d'énergie en période de forte demande, en échange de tarifs préférentiels ou d'autres incitations.

Bientôt, les services publics pourraient toutefois disposer d'un autre outil pour faire face aux pics de demande : la recharge bidirectionnelle des véhicules électriques (VE), également appelée technologie véhicule-réseau (V2G). Cette pratique leur permettrait d'exploiter l'énergie non utilisée stockée dans les véhicules électriques à batterie (VEB) lors de leurs longues périodes de charge.

Charge bidirectionnelle 101

Le fournisseur de solutions de mobilité BorgWarner propose deux chargeurs bidirectionnels, qu'il fabrique dans son usine de Dearborn, dans le Michigan. L'un est un chargeur rapide CC de 60 kW et l'autre de 125 kW.

« Le 125 et le 60 fonctionnent tous deux sur le marché commercial, qu'il s'agisse d'un camion de classe 8 ou d'un véhicule ordinaire », a déclaré Dick Johnson, directeur des ventes, EV charging North America pour BorgWarner.

Un chargeur EV bidirectionnel BorgWarner. (Photo : BorgWarner)

Selon Johnson, tous les chargeurs de véhicules électriques ne sont pas conçus pour une charge bidirectionnelle.

« Pour connecter un véhicule au réseau, il est nécessaire d'avoir un flux bidirectionnel dans le chargeur », a-t-il expliqué. « La plupart des chargeurs ne l'ont pas, même si de nombreux concurrents prétendent l'avoir. Mais ce n'est pas vraiment le cas, car ils ne possèdent pas les qualifications UL, SA et SB requises par le fournisseur d'électricité. »

Il a ajouté que le véhicule lui-même doit également être capable de recharger bidirectionnellement. Cela signifie qu'il doit pouvoir renvoyer de l'énergie via le chargeur, et non pas simplement l'accepter. Enfin, le fournisseur d'électricité doit être disposé à s'interconnecter à un système de recharge bidirectionnel. Selon Johnson, la réalisation de cette connexion et la conformité aux spécifications d'installation du fournisseur d'électricité peuvent prendre de six à huit mois.

La fonction de charge bidirectionnelle réelle est gérée par un logiciel d'agrégation.

« Avec le logiciel d'agrégation V2G, la communication se fait via le chargeur vers le véhicule, avec la batterie, puis avec le cloud », a-t-il expliqué, ajoutant qu'une fois connecté au fournisseur d'énergie, le logiciel pourra accéder aux batteries à certaines heures. « Souvent, les fournisseurs d'énergie ne disposent pas d'application pour cela. Ils indiquent simplement, la veille, que les véhicules doivent être branchés entre 16 h et 19 h. »

De tels calendriers sont importants pour que le service public puisse accéder à l’énergie des véhicules électriques afin de gérer la demande.

Cycles de service idéaux

Selon Johnson, la recharge bidirectionnelle n’est pas nécessairement idéale pour toutes les flottes de véhicules électriques.

« Si vous avez des camions tout-terrain, cela n'a probablement pas de sens à moins qu'il y ait des bornes de recharge le long du chemin », a déclaré Johnson, « et qu'ils soient garés la nuit ou à des heures différentes. »

Le stationnement de nuit mentionné par Johnson est essentiel pour que la recharge bidirectionnelle fonctionne du point de vue de la réponse à la demande, car c'est en fin d'après-midi et en début de soirée que de nombreux services publics connaissent des pics de demande.

En décembre 2023, Fermata Energy a annoncé sa participation au premier projet de borne de recharge bidirectionnelle pour véhicules électriques (VE) au Canada, en Colombie-Britannique. (Photo : Mark Rabin, Coast to Coast Experiences (CTCE))

Johnson a déclaré que parmi les types de flottes que BorgWarner considère comme idéales pour la recharge bidirectionnelle, « le plus important sur lequel nous nous concentrons actuellement est celui des camions à ordures, car ils partent le matin, reviennent en fin d'après-midi - le moment idéal pour les utiliser réellement - ont d'énormes batteries et sont tous proches les uns des autres [lors de la recharge] ».

Une autre bonne application pour les flottes est celle des autobus scolaires.

« Je pense que le marché des bus scolaires est particulièrement attractif pour une raison », a déclaré George Miller, directeur du développement commercial de Fermata Energy, entreprise spécialisée dans la technologie de recharge pour véhicules électriques. « Utiliser ces véhicules est tout à fait logique, car ils circulent généralement deux fois par jour, et peu en été. Ils terminent donc souvent leur tournée vers 16h30 ou 17h. C'est à ce moment-là que la plupart des gens rentrent chez eux et allument leur sèche-linge, leur climatisation et tous ces appareils qui consomment de l'énergie. »

Gagner des revenus supplémentaires

Johnson a souligné plusieurs raisons pour lesquelles le V2G est important pour les flottes, notamment la valeur ajoutée qu'elles peuvent tirer de leurs véhicules et un meilleur retour sur investissement, tous deux issus des revenus supplémentaires générés par les incitations des services publics. Une étude de cas présentée par Johnson concernait Highland Electric Fleets, qui électrifie les bus scolaires.

« Entre 2021 et 2022, et c'est toujours le cas, le client de Highland a gagné environ 23 000 $ en branchant deux bus pendant la période de pointe estivale », a déclaré Johnson. « Cela donne une idée des revenus potentiels. »

Les services publics doivent planifier

Si les services publics de nombreux États sont ouverts à l'utilisation de la recharge bidirectionnelle des véhicules pour gérer la demande de pointe, nombre d'entre eux étudient encore cette application. L'un des défis consiste à garantir la capacité de l'infrastructure réseau existante à prendre en charge le V2G. Zachary Kuznar, directeur général du développement des solutions réseau chez Duke Energy, a déclaré que si plusieurs grandes flottes, comme celles utilisées pour la livraison du dernier kilomètre, adoptaient simultanément le V2G, cela pourrait considérablement surcharger le réseau.

« Les transformateurs et les infrastructures de distribution et de transport ne sont pas actuellement conçus pour accueillir 100 véhicules de livraison et permettre au réseau électrique d'être prêt à gérer tout cela », a-t-il déclaré. « Cela représente une charge importante. »

Selon Kuznar, avant de mettre en œuvre le V2G, il est important pour un service public de comprendre la capacité du système et sa capacité à gérer la recharge afin que tous les véhicules ne se rechargent pas simultanément. Cela permettra d'éviter toute mise à niveau significative du réseau pour gérer la charge électrique.

Néanmoins, le V2G semble être un pas dans la bonne direction en tant qu’option pour gérer les pics de demande d’électricité.

« Les véhicules électriques peuvent véritablement contribuer au réseau et à sa résilience », a déclaré Jeff Monford, porte-parole de Southern California Edison (SCE). « Nous saluons et encourageons l'intégration véhicule-réseau et ses futures capacités. Les véhicules et équipements bidirectionnels seront utilisés quotidiennement et, s'ils sont bien exploités, bénéficieront aux clients et au réseau. SCE est à l'avant-garde de cette démarche, contribuant à sa disponibilité à grande échelle et à l'établissement de normes industrielles. »

Fermata Energy s'intègre aux chargeurs BorgWarner Intégration avec les chargeurs bidirectionnels BorgWarner pour améliorer les capacités de charge des flottes de véhicules électriques