Un soulagement à venir pour les points sensibles de la recharge des véhicules électriques

Les fournisseurs de systèmes de recharge développent des technologies conçues pour offrir évolutivité, fiabilité et gestion efficace de l'énergie. (Photo : Atom Power)

La volonté d'électrifier les flottes de véhicules commerciaux s'intensifie à l'échelle mondiale. Mordor Intelligence estime que le marché mondial des véhicules électriques commerciaux (VE) a déjà atteint 105,66 milliards de dollars et prévoit qu'il triplera pour atteindre 323,73 milliards de dollars d'ici 2028.

Aux États-Unis, l’Agence de protection de l’environnement prévoit que les incitations gouvernementales et les règles d’émission proposées entraîneront l’électrification de jusqu’à 50 % des nouveaux véhicules professionnels, 35 % des nouveaux camions tracteurs de fret sur courte distance et 25 % des nouveaux camions de fret sur longue distance d’ici 2032.

De telles prévisions accentuent la pression sur les services publics et le secteur privé pour qu'ils fournissent la capacité et les options de recharge nécessaires à la demande croissante des flottes. Malgré les réglementations et les mesures incitatives gouvernementales, le marché des véhicules électriques commerciaux risque de dérailler si les besoins en infrastructures et en capacités de recharge ne peuvent être satisfaits.

L'infrastructure est en retard sur l'adoption

« Le véhicule électrique est tout aussi nouveau que la recharge, mais il y a plus de confiance dans la fiabilité des [VE] que dans l'infrastructure pour les soutenir, du moins d'après ce que nous avons vu dans les flottes », a déclaré Ryan Kennedy, PDG d'Atom Power, un fournisseur de systèmes de recharge de niveau 2.

Les entreprises installent des bornes de recharge pour véhicules électriques là où elles disposent d'une marge de manœuvre suffisante, mais le manque d'infrastructures limite cette marge. (Photo : Eaton)

Un rapport publié plus tôt cette année par McKinsey & Co. le confirme. Il montre que parmi plus de 50 % des entreprises interrogées qui prévoient de décarboner leur flotte d'ici 2027, le même nombre considère les investissements en infrastructures, ainsi que le coût des véhicules, comme des obstacles majeurs à l'adoption des véhicules électriques.

« Nous ne sommes plus dans l'ère où les entreprises se contentent d'électrifier leurs installations en fonction de leur capacité électrique. Nous avons vu des entreprises analyser leur parc immobilier actuel et la puissance disponible et ajouter des bornes de recharge là où elles en ont la capacité », a déclaré Joe Cappeta, directeur des applications techniques – Transition énergétique chez Eaton.

Pourtant, cette marge de manœuvre est limitée. « Nous constatons déjà que le manque d'infrastructures devient un véritable problème, en particulier pour les flottes de véhicules moyens et lourds, qui nécessitent une énorme quantité d'énergie pour se recharger », a déclaré Cappeta. « Pour ce cas d'usage, il n'y a pas de solution miracle. Il faut absolument commencer à acheminer l'électricité via les infrastructures et à accroître la capacité des services publics locaux, ce qui nécessite du temps de planification et d'approvisionnement. »

« Chaque chargeur nécessite une infrastructure pour fonctionner, et plus vous avez besoin d’énergie, plus vous devez planifier à l’avance. »

La fiabilité des infrastructures de recharge est également une préoccupation. « La survie financière d'une flotte dépend de la fiabilité des véhicules, de celle des conducteurs et de celle de la station-service qui les approvisionne. Dans ce cas, lorsque les flottes s'électrifient, elles deviennent en grande partie la “station-service”, car il est plus judicieux de recharger les véhicules électriques dans les dépôts et à leur siège social », a déclaré Kennedy.

Cependant, la disponibilité des bornes de recharge est inégale. « Si l'on examine les données actuelles, le temps de disponibilité des bornes de recharge aux États-Unis est d'environ 70 à 73 %. C'est vraiment faible », a déclaré Kennedy. « Si elles ne fonctionnent pas 25 % du temps, ce n'est pas bon. »

« La fiabilité d'un système devient cruciale pour les flottes. Ne pas pouvoir la démontrer limiterait l'adoption des véhicules électriques. »

La solution de recharge d'Atom Power utilise des disjoncteurs à semi-conducteurs, logés séparément des socles de recharge, qui servent uniquement de conduit pour alimenter les véhicules en énergie. (Photo : Atom Power)

Une alternative solide (étatique)

Pour répondre à ces problèmes et à d’autres problèmes de flotte, Kennedy estime que la tarification au niveau de la flotte doit être abordée à grande échelle plutôt qu’à un niveau singulier.

« La recharge des véhicules consomme plus d'énergie par unité que la plupart des autres appareils. Elle peut consommer jusqu'à 19 kW avec un seul chargeur », a-t-il commenté. « C'est une puissance considérable, surtout si on la répartit sur une grande installation. Souvent, cette installation peut dépasser la capacité connectée du fournisseur d'électricité disponible… ou de l'infrastructure du bâtiment. »

La gestion de l'énergie est essentielle. « La gestion de l'énergie est certainement l'une des principales priorités en matière de résolution de problèmes, notamment dans le secteur des flottes, car ce secteur regroupe beaucoup plus de véhicules au même endroit que d'autres secteurs », a déclaré Kennedy.

Pour accompagner les flottes dans leur transition vers l'électrification, Atom Power a développé une plateforme basée sur des disjoncteurs à semi-conducteurs. Plutôt que d'intégrer le système de recharge dans des socles individuels, les disjoncteurs à semi-conducteurs sont logés dans les panneaux électriques de la structure principale. Les socles servent de conduit plutôt que de chargeur.

« Avec un niveau 2 traditionnel, toutes les fonctions de charge – logiciel, commandes, matériel – sont intégrées au chargeur lui-même, placé à l'avant du véhicule. Nous le faisons depuis un disjoncteur situé à l'écart du véhicule », explique Kennedy. Cela réduit les risques d'endommagement des composants clés et simplifie l'entretien.

« Pour nous, il était crucial de démontrer la fiabilité de l'infrastructure sur le marché des flottes. Cela signifie qu'elle tombe moins souvent en panne et que sa maintenance est extrêmement simple : les temps d'arrêt sont extrêmement faibles », a-t-il déclaré. « Nous atteignons une disponibilité de 99 %. »

La gestion énergétique à grande échelle d'un site ou d'un campus entier est également plus simple. « Avec d'autres systèmes, ils sont désagrégés… Comment garantir de ne pas surcharger le système ? C'est difficile s'ils ne sont pas connectés », a déclaré Kennedy. « Mais chez nous, ils sont interconnectés par défaut et fonctionnent comme un tout au sein d'une infrastructure. »

Avantages de la technologie à semi-conducteurs pour la recharge des flottes de véhicules électriques commerciaux Ryan Kennedy d'Atom Power discute de l'état de l'infrastructure de recharge et de la manière dont la technologie à semi-conducteurs peut aider

Le logiciel « axé sur l'infrastructure » d'Atom Power répartit intelligemment la charge sur l'ensemble de l'infrastructure afin d'éviter de surcharger le bâtiment ou le réseau de distribution. Les gestionnaires de flotte peuvent l'utiliser pour surveiller les fonctions et accéder aux indicateurs relatifs à la disponibilité des bornes de recharge, aux délestages prioritaires, aux cycles de pointe, aux fonctions critiques pour la sécurité, aux objectifs ESG, etc. Il assure également la cybersécurité de l'ensemble du système.

« À mesure que les flottes deviennent des “stations-service”, votre source de revenus ou votre réussite dans la livraison de marchandises ou les interventions de service dépendent de leur bon fonctionnement », a déclaré Kennedy. « La maintenance est une chose, la cybersécurité en est une autre… La cybersécurité devient une préoccupation croissante, d'autant plus que l'infrastructure s'agrandit en fonction du taux d'adoption. »

« Nous avons passé beaucoup de temps à nous assurer que nous disposons de ce que nous considérons comme l'un des systèmes logiciels les plus sécurisés du marché », a-t-il ajouté.

Joe Cappeta, directeur, applications techniques – transition énergétique, Eaton

Stratégies de charge

Eaton s'efforce de permettre aux projets d'infrastructures pour véhicules électriques à grande échelle d'intégrer rapidement une recharge fiable et un meilleur contrôle des systèmes énergétiques, a déclaré Cappeta. Son offre s'étend des bornes de recharge intégrées et autonomes de 7,7 kW à 19,2 kW, à une borne de recharge rapide en courant continu pouvant fournir jusqu'à 150 kW de puissance à un véhicule pour accélérer les cycles de charge.

L'entreprise intègre également la technologie de recharge pour véhicules électriques dans les tableaux électriques et les tableaux de distribution afin de simplifier l'ajout de bornes de recharge. « Nous regroupons des équipements habituellement séparés dans une solution compacte, assemblée en usine, qui permet de réaliser jusqu'à 24 % d'économies de matériaux et 16 % de main-d'œuvre », a déclaré M. Cappeta.

Une ligne de recharge pour véhicules électriques « première du secteur » offre une technologie de recharge aérienne conçue pour réduire le temps d'installation de 40 %, tout en permettant une infrastructure de recharge évolutive et en évitant des modifications majeures aux structures de stationnement ou de convoyage existantes.

L'entreprise développe également des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour permettre la recharge des véhicules « lorsque l'énergie en vrac est bon marché » et pour décharger l'énergie de manière à réduire l'impact de l'électrification sur les systèmes de distribution locaux, a déclaré Cappeta.

« Nous avons également la capacité d'intégrer n'importe quel nombre de DER (ressources énergétiques distribuées) et de déployer un micro-réseau, permettant aux clients de mieux contrôler leur propre destin lorsqu'il s'agit d'alimenter leurs installations et leurs transports au niveau local. »

Parmi les solutions proposées par Eaton figure le busway de recharge pour véhicules électriques, conçu pour accélérer l'installation et offrir une capacité de recharge facilement évolutive. (Photo : Eaton)

Mais le matériel ne suffit pas. « Les entreprises ont besoin de stratégies pour permettre aux systèmes énergétiques existants de fonctionner plus efficacement et plus intelligemment afin d'accélérer l'électrification. Par exemple, un logiciel de gestion de la charge ou l'ajout de RED à leur infrastructure énergétique permettent d'éliminer les points d'étranglement de leur système et de fournir rapidement l'énergie supplémentaire nécessaire à l'électrification », a expliqué Cappeta.

Eaton voit une formidable opportunité de gérer l'énergie plus efficacement en tirant parti des « leviers offerts par la transition énergétique ». Selon Cappeta, cela nécessite de dépasser les « limites traditionnelles des capacités des systèmes électriques ».

« Nous collaborons avec nos clients pour optimiser leurs systèmes énergétiques afin qu'ils puissent gérer les charges, éviter ou reporter les mises à niveau de capacité et intégrer les énergies renouvelables et le stockage d'énergie pour décarboner l'électrification », a déclaré Cappeta. « Par exemple, nous avons trouvé un moyen de réduire la technologie de recharge à la taille d'un disjoncteur, et nous l'intégrons à nos équipements de distribution d'énergie pour des installations fluides qui réduisent le temps d'installation et augmentent la fiabilité. » Cette intégration offre également une flexibilité, une évolutivité et une modularité accrues, a-t-il ajouté.

Eaton contribue également à la gestion de la disponibilité grâce à ce que Cappeta décrit comme la « plus grande organisation de services en Amérique du Nord » afin d'exécuter les accords de niveau de service pour les bornes de recharge de flotte. De plus, l'entreprise intègre l'intelligence à ses bornes de recharge et à ses systèmes de stockage d'énergie (BESS) grâce à son service de surveillance et de gestion à distance Predict Pulse.

« Cette technologie surveille activement plus de 200 points de données au sein du matériel afin de prédire et d'atténuer une panne potentielle avant qu'elle ne se produise. Nous pouvons déployer un camion avec le bon équipement et remplacer la pièce bientôt défectueuse afin d'éviter une panne imprévue », a déclaré Cappeta. « Fait important, nous disposons également de partenaires de distribution exceptionnels partout en Amérique du Nord, qui disposent de stocks locaux pour garantir la disponibilité des pièces et du support. »

Ces solutions créatives et d’autres seront essentielles pour atténuer les difficultés d’adoption et garantir aux propriétaires et aux exploitants de flottes qu’ils peuvent augmenter avec succès et de manière rentable le nombre de véhicules électriques commerciaux dans leurs flottes.

Aider les utilisateurs à comprendre leurs besoins

« On pense généralement sur le marché des flottes qu'il est nécessaire de disposer d'une recharge rapide en courant continu, ce qui, dans la grande majorité des cas, est faux », a déclaré Ryan Kennedy d'Atom Power. Ces bornes de recharge de niveau 3 consomment beaucoup plus d'énergie du réseau et leur installation peut être jusqu'à 20 fois plus coûteuse qu'un système de recharge de niveau 2.

« L'une des tâches que nous devons effectuer régulièrement est d'extraire des données pour savoir quelles sont vos habitudes de conduite, quel type de véhicule vous utilisez, quel est le temps d'immobilisation », a noté Kennedy. « On constate qu'une part importante de la recharge des flottes peut être réalisée avec une puissance supérieure de niveau 2, par exemple 19 kW. »

Joe Cappeta, d'Eaton, a déclaré que l'entreprise avait constaté une simplification excessive de la modélisation de la demande de recharge, ce qui a conduit à une surcapacité de certains systèmes par rapport à leurs besoins réels. « Par exemple, les gens souhaitent souvent le chargeur le plus puissant, ou anticipent le pire scénario : des véhicules arrivant avec une batterie vide et devant être rechargés à 100 % le plus rapidement possible », a-t-il expliqué. « Pourtant, le temps d'immobilisation de ces véhicules dépasse généralement les 10 heures. Pendant ce laps de temps, un chargeur CA L2 de 7,7 kW suffit à fournir une puissance considérable, ce qui répond largement aux besoins du véhicule. »

« Il est extrêmement important de comprendre vos besoins de recharge », a-t-il déclaré, ajoutant qu'Eaton propose des ressources pour aider les flottes à assurer la pérennité et la taille adéquate de la recharge, ce qui permet potentiellement de gagner du temps et de l'argent. Aider les utilisateurs à comprendre leurs besoins

« On pense généralement sur le marché des flottes qu'il est nécessaire de disposer d'une recharge rapide en courant continu, ce qui, dans la grande majorité des cas, est faux », a déclaré Ryan Kennedy d'Atom Power. Ces bornes de recharge de niveau 3 consomment beaucoup plus d'énergie du réseau et leur installation peut être jusqu'à 20 fois plus coûteuse qu'un système de recharge de niveau 2.

« L'une des tâches que nous devons effectuer régulièrement est d'extraire des données pour savoir quelles sont vos habitudes de conduite, quel type de véhicule vous utilisez, quel est le temps d'immobilisation », a noté Kennedy. « On constate qu'une part importante de la recharge des flottes peut être réalisée avec une puissance supérieure de niveau 2, par exemple 19 kW. »

Joe Cappeta, d'Eaton, a déclaré que l'entreprise avait constaté une simplification excessive de la modélisation de la demande de recharge, ce qui a conduit à une surcapacité de certains systèmes par rapport à leurs besoins réels. « Par exemple, les gens souhaitent souvent le chargeur le plus puissant, ou anticipent le pire scénario : des véhicules arrivant avec une batterie vide et devant être rechargés à 100 % le plus rapidement possible », a-t-il expliqué. « Pourtant, le temps d'immobilisation de ces véhicules dépasse généralement les 10 heures. Pendant ce laps de temps, un chargeur CA L2 de 7,7 kW suffit à fournir une puissance considérable, ce qui répond largement aux besoins du véhicule. »

« Il est extrêmement important de comprendre vos besoins de recharge », a-t-il déclaré, ajoutant qu'Eaton propose des ressources pour aider les flottes à assurer la pérennité et la taille adéquate de la recharge, ce qui permet potentiellement d'économiser du temps et de l'argent.