Technologie de recharge
Charger correctement en direction de l'avenir
30 novembre 2023 agvs-upsa.ch – La technologie de recharge de l'avenir et tout ce dont elle a besoin ont été expliqués de manière claire lors de la conférence du Forum d'étude suisse de la technique des entraînements mobiles (SSM) et de SAE-Switzerland 2023. Une chose est sûre : les véhicules électriques seuls sont loin de suffire. Jürg A. Stettler
Christian Bach Président du SSM et chef de la division Systèmes de propulsion des véhicules à l'Empa. Photos : médias de l'UPSA
«Nous ne devrions pas viser une réduction de CO2 à zéro par la loi, mais plutôt une réduction physique à zéro», déclare d'emblée Christian Bach, président du SSM et chef du département Systèmes d'entraînement des véhicules à l'Empa, pour clarifier le véritable objectif climatique devant les quelque 110 participants au congrès. Il ne veut même pas juger les autocollants climatiques et leurs actions de protestation, mais les personnes qui s'inquiètent du climat sont aujourd'hui submergées d'informations et d'opinions, ce qui ne mène à rien. «Nous avons besoin de gens qui comprennent encore la technique et qui savent ce qui est possible et ce qui ne l'est pas !» Car les politiques et surtout les avocats qui, dans les modes d'emploi, mettent en garde contre l'ingestion de batteries afin de couvrir un fabricant, ne fournissent pas de solutions efficaces en la matière.
Transférer l'électricité du jour à la nuit
Pour Bach, de nombreuses questions restent en suspens concernant les véhicules électriques, mais aussi l'infrastructure de recharge et la possibilité de stocker l'électricité. «En Politique, on ne regarde actuellement que la production d'électricité. Or, le stockage serait tout aussi important, par exemple pour pouvoir reporter les excédents journaliers des installations photovoltaïques à la nuit. L'idéal serait de brancher la voiture le soir pour charger le bâtiment et non la voiture», explique Bach. C'est certes (encore) de la musique d'avenir, mais c'est essentiel pour utiliser judicieusement la charge bidirectionnelle ou la technologie Vehicle-to-Grid à l'avenir. En effet, nous ne pourrons pas exporter le courant excédentaire, car le sud de l'Allemagne et le nord de l'Italie produiront en même temps suffisamment d'électricité avec leurs installations photovoltaïques.
Erwin Reisinger d'AVL List GmbH explique les différents types de batteries.
Erwin Reisinger d'AVL List GmbH montre dans quelles batteries de traction l'électricité sera bientôt stockée. L'expert autrichien voit actuellement deux orientations : Les batteries à cellules solides et/ou celles au sodium plutôt qu'au lithium : «Le sodium est moins cher et disponible presque partout. L'inconvénient : le sodium est plus grand que le lithium et on obtient donc moins de pièces en sodium dans une batterie, ce qui a un effet négatif sur la densité de la batterie». Pour Reisinger, c'est surtout une bonne gestion de la température qui est essentielle pour une batterie ou une voiture électrique. «Une charge rapide à des températures négatives sans réchauffer la batterie peut réduire de moitié la durée de vie», ajoute-t-il en guise d'avertissement.
Thomas Walter de H2Energy.
Une charge plus rapide grâce à un câble refroidi
La recharge rapide devient toutefois de plus en plus importante, non seulement pour les voitures, mais aussi pour les camions. Thomas Walter de H2Energy montre ici comment il est possible d'atteindre une puissance de charge dans un délai court, indépendamment de la disponibilité locale et temporelle (charge utile) et sans adaptation temporelle et locale de la capacité. «70 % des recharges de voitures électriques ont lieu entre 15 et 22 heures, et le pic de charge coïncide avec le retour des gens chez eux, de sorte que le réseau devrait être mis en place et étendu pour faire face à ces charges croissantes», explique Walter. Son Kvyreen, un chargeur rapide mobile fonctionnant à l'hydrogène, se présente ici comme une solution, car il permet une charge rapide et évolutive indépendamment du réseau électrique local.
Pour Stefan Buri de Huber + Suhner AG, que l'énergie finale provienne de l'hydrogène vert, d'installations photovoltaïques ou d'éoliennes est secondaire. Son entreprise développe non seulement des câbles, mais aussi des solutions de chargement sûres. «Nous nous concentrons explicitement sur la charge refroidie par liquide jusqu'à 4,5 MW/3000 ampères. Ce sont les domaines vers lesquels travaillent tous les constructeurs de camions», explique Buri. «Les afflux importants s'accompagnent aussi de chaleur dissipée – c'est surtout le câble qui est le goulot d'étranglement. Mais il faut aussi que le connecteur soit bien maniable. Elle doit être aussi légère que possible et fonctionner dans toutes les conditions climatiques». Une connexion sûre entre la voiture électrique et l'infrastructure est presque devenue la tâche principale de Huber + Suhner, et on charge aussi les voitures en même temps.
Stefan Buri de Huber + Suhner AG.
De nouvelles exigences pour le réseau électrique
En Suisse, il ne s'agira bientôt plus seulement de remplacer toute l'électricité produite par les centrales nucléaires, mais aussi de couvrir à l'avenir la production décentralisée d'électricité sur le réseau. Cela donne surtout des maux de tête à Marc Vogel, de l'exploitant du réseau Swissgrid. «Quelle que soit la manière dont l'électricité renouvelable est produite, il y a de nouvelles exigences pour le réseau, car les énergies renouvelables dépendent des conditions météorologiques», explique Vogel. «Nous devons garantir à tout moment et à chaque seconde que nous fournissons du 50 hertz. Et en Europe, nous sommes encore responsables de l'exploitation du réseau, mais entre-temps exclus du marché, ce qui est une situation très insatisfaisante».
Marc Vogel du gestionnaire de réseau Swissgrid.
Surtout si, comme Swissgrid, il fallait planifier à extrêmement long terme, au moins 20 ans, dans le futur. «Nous partons d'une planification d'environ quatre ans, puis de quatre à 15 ans d'étude de projet, puis d'environ un à deux ans de construction», explique Vogel. «Il serait important que l'électricité soit utilisée là où elle est produite. Il vaut donc mieux charger la voiture à midi, lorsque l'installation photovoltaïque chez moi ou chez le voisin est la plus performante. L'objectif doit être de charger les voitures électriques mieux et plus intelligemment». Il voit le plus grand défi dans le réseau de distribution, étant donné que le réseau a été construit autrefois pour l'approvisionnement des maisons individuelles et que les 650 gestionnaires de réseau de distribution ont dû jusqu'à présent s'occuper presque uniquement de la facturation. Il s'agit là de défis gigantesques pour l'avenir, et le fait de faire venir de l'énergie de FMB ou d'une petite entreprise municipale ou communale joue un rôle important.
D'où viendra l'électricité à l'avenir ?
«Nous dépensons huit milliards de francs pour importer du gaz naturel et du pétrole de régions instables», explique Remo Mucha, du spécialiste du photovoltaïque Helion Energy, en guise de préambule à son exposé. Actuellement, 74% de l'énergie suisse provient de sources fossiles et surtout de régions du monde peu sûres, ce qui augmente la dépendance aux importations et met en danger notre sécurité d'approvisionnement. Le Power Switcher d'Axpo (powerswitcher.axpo.com) permet certes de passer en revue les différents scénarios d'avenir pour l'approvisionnement en énergie jusqu'en 2050, mais : «Ce qu'il nous faut, ce sont des solutions ! Nous avons besoin de plus d'électricité et seul un développement massif du photovoltaïque remplacera la disparition des centrales nucléaires».
Remo Mucha du spécialiste du photovoltaïque Helion Energy.
«Les installations photovoltaïques sont la variante la moins chère pour produire de l'électricité. Aujourd'hui, il existe déjà dans le monde des fournisseurs qui alimentent le réseau pour moins d'un centime par kWh». L'expert d'Helion Energy, qui construit environ 1500 installations PV par an et est ainsi le plus grand installateur d'installations PV de toute la Suisse, considère également que l'e-mobilité fait partie de ces solutions. «Nous ne parcourons en moyenne que 35 km et n'utilisons donc qu'une fraction des quelque 600 km d'autonomie des voitures électriques modernes. Cette capacité de stockage est idéale pour la production photovoltaïque journalière et fournit à court terme x fois la puissance de toutes les centrales nucléaires suisses».
Capacités de stockage et charge orchestrée
Chez ABB E-Mobility AG, on veut également utiliser les capacités de stockage dans les voitures électriques. «Vehicle-to-Grid signifie en fait seulement que nous avons un stockage et que nous pouvons fournir cette électricité», révèle Adrian Wachholz, Head of E-Mobility Market Switzerland. «Des voitures comme la Ford F-150 Lightning peuvent même fournir du courant pour des appareils électriques ou d'autres utilisateurs directement à partir de la batterie de traction. Cela nous permettra à l'avenir d'avoir de nouveaux et autres participants sur le marché de l'électricité, que nous pourrons réguler et utiliser».
Adrian Wachholz, Head of E-Mobility Market Switzerland chez ABB E-Mobility AG.
Les nouveaux accumulateurs d'électricité pourraient également être utilisés pour une «charge orchestrée», comme l'appelle Wachholz, ce qui permettrait de gagner une énorme flexibilité pour le réseau grâce à une charge et une décharge automatiques en fonction des besoins actuels en électricité. Principal défi : les normes nécessaires à l'échange d'informations font encore défaut, c'est pourquoi la charge bidirectionnelle n'est utilisée que de manière très limitée. «Nous avons besoin des autorisations administratives pour les réseaux intelligents. Et pour finir, il doit y avoir des conditions et des incitations attrayantes pour l'utilisateur», ajoute-t-il. «La batterie et la voiture appartiennent chacune à quelqu'un, et pourtant un autre peut les utiliser : Cela doit être rémunéré en conséquence».
Table ronde avec Andreas Burgener d'auto-suisse pour clore le congrès.
La Chine donne actuellement clairement le ton
La forme que prendront certaines solutions en matière de technologie de recharge à l'avenir n'est pas encore gravée dans le marbre – même pas pour les experts. Ce qui est sûr, c'est que la Chine est le marché leader en matière d'électromobilité et que 90% des chargeurs rapides y sont installés. Il est également clair que la réduction des émissions de CO2 dans le système de mobilité ne peut pas se faire uniquement par le biais des voitures électriques et de l'infrastructure de recharge, mais qu'il faut également se pencher sur le système énergétique sous-jacent. Seules les sources d'énergie durables apportent une solution, tout le reste n'est qu'un transfert. En outre, il faut penser beaucoup plus au client dans le domaine de l'e-mobilité. Du point de vue des performances, beaucoup de choses sont déjà formidables, mais pas assez pensées pour le client, c'est pourquoi beaucoup n'utilisent tout simplement pas (encore) l'infrastructure et l'e-mobilité.
Plus d'informations :
ssm-studies.ch
Christian Bach Président du SSM et chef de la division Systèmes de propulsion des véhicules à l'Empa. Photos : médias de l'UPSA«Nous ne devrions pas viser une réduction de CO2 à zéro par la loi, mais plutôt une réduction physique à zéro», déclare d'emblée Christian Bach, président du SSM et chef du département Systèmes d'entraînement des véhicules à l'Empa, pour clarifier le véritable objectif climatique devant les quelque 110 participants au congrès. Il ne veut même pas juger les autocollants climatiques et leurs actions de protestation, mais les personnes qui s'inquiètent du climat sont aujourd'hui submergées d'informations et d'opinions, ce qui ne mène à rien. «Nous avons besoin de gens qui comprennent encore la technique et qui savent ce qui est possible et ce qui ne l'est pas !» Car les politiques et surtout les avocats qui, dans les modes d'emploi, mettent en garde contre l'ingestion de batteries afin de couvrir un fabricant, ne fournissent pas de solutions efficaces en la matière.
Transférer l'électricité du jour à la nuit
Pour Bach, de nombreuses questions restent en suspens concernant les véhicules électriques, mais aussi l'infrastructure de recharge et la possibilité de stocker l'électricité. «En Politique, on ne regarde actuellement que la production d'électricité. Or, le stockage serait tout aussi important, par exemple pour pouvoir reporter les excédents journaliers des installations photovoltaïques à la nuit. L'idéal serait de brancher la voiture le soir pour charger le bâtiment et non la voiture», explique Bach. C'est certes (encore) de la musique d'avenir, mais c'est essentiel pour utiliser judicieusement la charge bidirectionnelle ou la technologie Vehicle-to-Grid à l'avenir. En effet, nous ne pourrons pas exporter le courant excédentaire, car le sud de l'Allemagne et le nord de l'Italie produiront en même temps suffisamment d'électricité avec leurs installations photovoltaïques.
Erwin Reisinger d'AVL List GmbH explique les différents types de batteries.Erwin Reisinger d'AVL List GmbH montre dans quelles batteries de traction l'électricité sera bientôt stockée. L'expert autrichien voit actuellement deux orientations : Les batteries à cellules solides et/ou celles au sodium plutôt qu'au lithium : «Le sodium est moins cher et disponible presque partout. L'inconvénient : le sodium est plus grand que le lithium et on obtient donc moins de pièces en sodium dans une batterie, ce qui a un effet négatif sur la densité de la batterie». Pour Reisinger, c'est surtout une bonne gestion de la température qui est essentielle pour une batterie ou une voiture électrique. «Une charge rapide à des températures négatives sans réchauffer la batterie peut réduire de moitié la durée de vie», ajoute-t-il en guise d'avertissement.
Thomas Walter de H2Energy.Une charge plus rapide grâce à un câble refroidi
La recharge rapide devient toutefois de plus en plus importante, non seulement pour les voitures, mais aussi pour les camions. Thomas Walter de H2Energy montre ici comment il est possible d'atteindre une puissance de charge dans un délai court, indépendamment de la disponibilité locale et temporelle (charge utile) et sans adaptation temporelle et locale de la capacité. «70 % des recharges de voitures électriques ont lieu entre 15 et 22 heures, et le pic de charge coïncide avec le retour des gens chez eux, de sorte que le réseau devrait être mis en place et étendu pour faire face à ces charges croissantes», explique Walter. Son Kvyreen, un chargeur rapide mobile fonctionnant à l'hydrogène, se présente ici comme une solution, car il permet une charge rapide et évolutive indépendamment du réseau électrique local.
Pour Stefan Buri de Huber + Suhner AG, que l'énergie finale provienne de l'hydrogène vert, d'installations photovoltaïques ou d'éoliennes est secondaire. Son entreprise développe non seulement des câbles, mais aussi des solutions de chargement sûres. «Nous nous concentrons explicitement sur la charge refroidie par liquide jusqu'à 4,5 MW/3000 ampères. Ce sont les domaines vers lesquels travaillent tous les constructeurs de camions», explique Buri. «Les afflux importants s'accompagnent aussi de chaleur dissipée – c'est surtout le câble qui est le goulot d'étranglement. Mais il faut aussi que le connecteur soit bien maniable. Elle doit être aussi légère que possible et fonctionner dans toutes les conditions climatiques». Une connexion sûre entre la voiture électrique et l'infrastructure est presque devenue la tâche principale de Huber + Suhner, et on charge aussi les voitures en même temps.
Stefan Buri de Huber + Suhner AG.De nouvelles exigences pour le réseau électrique
En Suisse, il ne s'agira bientôt plus seulement de remplacer toute l'électricité produite par les centrales nucléaires, mais aussi de couvrir à l'avenir la production décentralisée d'électricité sur le réseau. Cela donne surtout des maux de tête à Marc Vogel, de l'exploitant du réseau Swissgrid. «Quelle que soit la manière dont l'électricité renouvelable est produite, il y a de nouvelles exigences pour le réseau, car les énergies renouvelables dépendent des conditions météorologiques», explique Vogel. «Nous devons garantir à tout moment et à chaque seconde que nous fournissons du 50 hertz. Et en Europe, nous sommes encore responsables de l'exploitation du réseau, mais entre-temps exclus du marché, ce qui est une situation très insatisfaisante».
Marc Vogel du gestionnaire de réseau Swissgrid.Surtout si, comme Swissgrid, il fallait planifier à extrêmement long terme, au moins 20 ans, dans le futur. «Nous partons d'une planification d'environ quatre ans, puis de quatre à 15 ans d'étude de projet, puis d'environ un à deux ans de construction», explique Vogel. «Il serait important que l'électricité soit utilisée là où elle est produite. Il vaut donc mieux charger la voiture à midi, lorsque l'installation photovoltaïque chez moi ou chez le voisin est la plus performante. L'objectif doit être de charger les voitures électriques mieux et plus intelligemment». Il voit le plus grand défi dans le réseau de distribution, étant donné que le réseau a été construit autrefois pour l'approvisionnement des maisons individuelles et que les 650 gestionnaires de réseau de distribution ont dû jusqu'à présent s'occuper presque uniquement de la facturation. Il s'agit là de défis gigantesques pour l'avenir, et le fait de faire venir de l'énergie de FMB ou d'une petite entreprise municipale ou communale joue un rôle important.
D'où viendra l'électricité à l'avenir ?
«Nous dépensons huit milliards de francs pour importer du gaz naturel et du pétrole de régions instables», explique Remo Mucha, du spécialiste du photovoltaïque Helion Energy, en guise de préambule à son exposé. Actuellement, 74% de l'énergie suisse provient de sources fossiles et surtout de régions du monde peu sûres, ce qui augmente la dépendance aux importations et met en danger notre sécurité d'approvisionnement. Le Power Switcher d'Axpo (powerswitcher.axpo.com) permet certes de passer en revue les différents scénarios d'avenir pour l'approvisionnement en énergie jusqu'en 2050, mais : «Ce qu'il nous faut, ce sont des solutions ! Nous avons besoin de plus d'électricité et seul un développement massif du photovoltaïque remplacera la disparition des centrales nucléaires».
Remo Mucha du spécialiste du photovoltaïque Helion Energy.«Les installations photovoltaïques sont la variante la moins chère pour produire de l'électricité. Aujourd'hui, il existe déjà dans le monde des fournisseurs qui alimentent le réseau pour moins d'un centime par kWh». L'expert d'Helion Energy, qui construit environ 1500 installations PV par an et est ainsi le plus grand installateur d'installations PV de toute la Suisse, considère également que l'e-mobilité fait partie de ces solutions. «Nous ne parcourons en moyenne que 35 km et n'utilisons donc qu'une fraction des quelque 600 km d'autonomie des voitures électriques modernes. Cette capacité de stockage est idéale pour la production photovoltaïque journalière et fournit à court terme x fois la puissance de toutes les centrales nucléaires suisses».
Capacités de stockage et charge orchestrée
Chez ABB E-Mobility AG, on veut également utiliser les capacités de stockage dans les voitures électriques. «Vehicle-to-Grid signifie en fait seulement que nous avons un stockage et que nous pouvons fournir cette électricité», révèle Adrian Wachholz, Head of E-Mobility Market Switzerland. «Des voitures comme la Ford F-150 Lightning peuvent même fournir du courant pour des appareils électriques ou d'autres utilisateurs directement à partir de la batterie de traction. Cela nous permettra à l'avenir d'avoir de nouveaux et autres participants sur le marché de l'électricité, que nous pourrons réguler et utiliser».
Adrian Wachholz, Head of E-Mobility Market Switzerland chez ABB E-Mobility AG.
Les nouveaux accumulateurs d'électricité pourraient également être utilisés pour une «charge orchestrée», comme l'appelle Wachholz, ce qui permettrait de gagner une énorme flexibilité pour le réseau grâce à une charge et une décharge automatiques en fonction des besoins actuels en électricité. Principal défi : les normes nécessaires à l'échange d'informations font encore défaut, c'est pourquoi la charge bidirectionnelle n'est utilisée que de manière très limitée. «Nous avons besoin des autorisations administratives pour les réseaux intelligents. Et pour finir, il doit y avoir des conditions et des incitations attrayantes pour l'utilisateur», ajoute-t-il. «La batterie et la voiture appartiennent chacune à quelqu'un, et pourtant un autre peut les utiliser : Cela doit être rémunéré en conséquence».
Table ronde avec Andreas Burgener d'auto-suisse pour clore le congrès.
La Chine donne actuellement clairement le ton
La forme que prendront certaines solutions en matière de technologie de recharge à l'avenir n'est pas encore gravée dans le marbre – même pas pour les experts. Ce qui est sûr, c'est que la Chine est le marché leader en matière d'électromobilité et que 90% des chargeurs rapides y sont installés. Il est également clair que la réduction des émissions de CO2 dans le système de mobilité ne peut pas se faire uniquement par le biais des voitures électriques et de l'infrastructure de recharge, mais qu'il faut également se pencher sur le système énergétique sous-jacent. Seules les sources d'énergie durables apportent une solution, tout le reste n'est qu'un transfert. En outre, il faut penser beaucoup plus au client dans le domaine de l'e-mobilité. Du point de vue des performances, beaucoup de choses sont déjà formidables, mais pas assez pensées pour le client, c'est pourquoi beaucoup n'utilisent tout simplement pas (encore) l'infrastructure et l'e-mobilité.
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ssm-studies.ch
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