C'est une technologie autrement appelée charge bidirectionnelle qui permet à la voiture (la partie "V2") aussi bien de recevoir de l'énergie provenant du réseau électrique pour se charger, mais également d'en fournir grâce à ses batteries. Le véhicule devient ainsi une réserve d'énergie portable, capable d'alimenter toutes sortes de machines ou d'installations. Cette technologie n'est disponible - à ce stade - que dans les modèles de voiture les plus récentes et sur certaines bornes de recharge.
- Le V2L, qui veut dire vehicle-to-load (du véhicule vers des appareils électriques portables) permet de faire fonctionner des appareils électriques ou des équipements externesgrâce au véhicule dont on se sert de la batterie comme d'une source d'alimentation.
- Le V2H signifie vehicle-to-home (du véhicule vers la maison) et décrit la fourniture d'électricité à une habitation lorsque par exemple de nombreux appareils sont en fonctionnement, pour lisser la consommation électrique.
- Le V2G signifiant vehicle-to-grid sert à puiser et redistribuer l’énergie stockée dans la batterie d’un véhicule électrique vers le réseau électrique. Cette technologie sert à charger ou décharger la batterie d’une voiture selon les besoins, la demande et la capacité d’un réseau électrique.
- Le V2X n’est pas très différent du V2G. V2X signifie vehicle-to-everything (du véhicule vers une source indéfinie). Le V2X comprend ainsi le V2H, le V2B (vehicle-to-building, ou véhicule vers un bâtiment), et le V2G.
En bref, il existe plusieurs appellations selon l’usage de la technologie de charge bidirectionnelle.
La recharge privée (à domicile ou sur le lieu de travail) est idéale pour le V2G car la durée de connexion à la borne est longue. Cela permet de piloter la recharge et l’injection d’énergie pendant les créneaux les plus favorables pour le système électrique.
Au commencement, le V1G
Le concept du V2G est très proche de celui de la recharge intelligente / Smart Charging. La recharge intelligente, aussi connue sous le nom de V1G, permet de décider de la quantité d’énergie à allouer à la recharge en temps réel - pour éviter les tensions sur le réseau électrique. Elle permet d'actionner uniquement la recharge.
La recharge unidirectionnelle propose les services suivants :
- Pilotage statique sert à fixer une limite de puissance électrique à ne pas dépasser
- Pilotage dynamique permet d’adapter, en temps réel, la puissance appelée à la puissance disponible.
La technologie de V2G va plus loin et ajoute la possibilité de rediriger l’énergie d’une batterie vers le réseau électrique pour équilibrer ce dernier, notamment lorsque la demande augmente soudainement.
Le gestionnaire du réseau électrique national RTE prévoit une hausse de la demande de 35 % d'ici 2050. Il faut donc produire plus, tout en favorisant l'électricité décarbonée et en optimisant la consommation.
Le vehicle-to-grid est une technologie amenée à se développer fortement (et en cours d'experimentation un peu partout dans le monde) qui permettra de mieux exploiter les énergies renouvelables.
Mais l’usage croissant des EnR représente un défi de taille. Le soleil et le vent étant par définition incontrôlables, l'énergie produite n'est pas pilotable et risque d'être gaspillée si elle n'est pas être consommée à temps. Alors, où et comment stocker l’énergie produite en trop ?
Au défi du stockage s'ajoute celui de la production : comment répondre à un pic de demande en électricité dans un scénario où nous reposons à 33 % sur l’énergie solaire et éolienne pour produire de l’électricité (comme les projections l'annoncent pour la France d'ici 2030 ) ?
En se tournant vers les énergies renouvelables, notre système énergétique va devenir plus instable et nous ne parviendrons à créer l’équilibre production / demande qu’avec de meilleures solutions de stockage et de redistribution de l’énergie.
Le secteur du transport connaît lui aussi une transformation avec le nombre croissant de véhicules électriques et la fin de la vente de véhicules thermiques pour 2035. En plus de l'avantage écologique des véhicules électriques, il se trouve que les batteries des voitures électriques sont la meilleure option de stockage décentralisée de l’énergie.
À l'échelle mondiale, nous estimons que 140 à 240 millions de véhicules électriques seront en circulation d’ici 2030. Cela signifie que nous disposerons d’au moins 140 millions de sources énergétiques sur roues, totalisant une capacité de stockage d’environ 7 TWh.
La technologie V2G transforme les véhicules électriques en circulation en batteries sur roues.
À la différence de la recharge intelligente unidirectionnelle, la recharge V2G permet de pleinement exploiter les batteries des véhicules électriques.
Si l'on estime que les véhicules électriques représenteront entre 10 et 15% de la consommation totale d’électricité en 2050, il est possible d'absorber ces nouvelles dépenses énergétiques en pilotant la recharge.
La fréquence et la durée de connexion est déterminante pour évaluer les capacités de stockage que les véhicules peuvent offrir au système électrique. Si la recharge est pilotée (de manière simple – signal tarifaire fixe – ou dynamique, avec ou sans V2G), une fréquence de connexion élevée devient avantageuse pour le système électrique. Un plus grand nombre de véhicules connectés correspond en effet à une capacité totale de stockage disponible ainsi qu’à une puissance cumulée plus élevées.
Notre vision des solutions vehicle-to-grid
Le stockage de l’énergie est un sujet brûlant. Les solutions de stockage d'énergie stationnaire sont, elles aussi, en pleine expansion. Elles permettent, entre autres, de stocker l’énergie produite par les fermes éoliennes terrestres et solaires. Selon des prédictions américaines, 6 % de la production électrique mondiale pourrait être stockée dans des batteries d'ici à vingt ans.
Tesla et Nissan proposent des batteries domestiques (ou home batteries) à leurs clients. Ces batteries, rattachées à la fois à des panneaux solaires et aux bornes de recharge domestiques, sont un moyen efficace d’équilibrer la consommation dans les habitations isolées où elles sont installées.
Photo illustrant deux collègues de Virta travaillant avec un chargeur V2G dans un parking. Photo/Crédits par Ville Vappula.
Les stations de pompage sont une autre forme relativement répandue de stockage de l’énergie. L’eau y est pompée en continu pour produire de l’énergie (et indirectement stocker l’énergie produite).
Rapporté à grande échelle, et comparées aux batteries sur roues, ces solutions de stockage sont chères et demandent de lourds investissements. Les véhicules électriques sont une meilleure option : leur quantité en circulation ne fait qu’augmenter et, avec elle, la quantité de batteries sur roues disponibles.
Chez Virta, nous sommes convaincus que la voiture électrique représente l’avenir de la mobilité. Nous sommes également convaincus que la mobilité électrique est la meilleure solution pour développer les systèmes énergétiques stables, pérennes et décarbonés de demain.
L’un des grands défis du V2G défi est d’assurer aux électro-automobilistes que les batteries de leurs véhicules seront suffisamment rechargées lorsqu’ils en ont vraiment besoin. Par exemple, il faut qu’un conducteur puisse - a minima - effectuer un trajet aller-retour entre son domicile et son lieu de travail, à tout moment.
Une fois la technologie en place, les automobilistes peuvent communiquer en amont les heures auxquelles ils ont besoin d’utiliser leur véhicule afin de bénéficier d’une batterie pleinement chargée au besoin.
Ainsi, la solution V2G de Virta, les usagers sont assurés d'avoir une batterie rechargée à minima entre 70 et 90 % sur les plages horaires pendant lesquelles ils souhaitent utiliser leur véhicule.
Comment circule l’électricité ?
Etudions comment l’électricité circule-t-elle dans nos réseaux électriques ?
La règle est assez simple à retenir puisque l’électricité emprunte toujours le chemin le plus court pour se déplacer d’un point A à un point B.
Une borne de recharge qui embarque la technologie V2G puise l’électricité stockée dans une batterie de voiture et l’injecte dans le réseau, où elle emprunte le chemin le plus court pour répondre à la demande en temps réel.
Un exemple grandeur nature dans nos locaux
Dans le parking de nos bureaux, à Helsinki, nous disposons de deux bornes de recharge V2G. Ces deux bornes coexistent avec d’autres bornes publiques de recharge intelligentes (mais non-V2G). Lorsque les bornes V2G déchargent et puisent l’électricité stockée dans les batteries des véhicules branchés, cette même l’électricité alimente alors les bornes de recharge classiques situées à proximité. Souvenez-vous, l’électricité emprunte toujours le chemin le plus court.
Et si aucun véhicule n’est en charge sur les bornes classiques, l’électricité se déplace plus loin et alimente alors les systèmes d’éclairage du parking. Cela permet de réduire la consommation effective de notre bâtiment et contribue ainsi à l’équilibrage de l’ensemble du réseau électrique auquel il appartient.
.... et chez nos clients
Notre collaboration pilote (e4Future) avec Nissan et E.ON (lien en anglais) dans le cadre du projet eFuture est un autre exemple de déploiement du V2G. Nous avons permis à Nissan et E.ON de tester l’efficacité du V2G à plus grande échelle, en conditions réelles, avec 20 bornes vehicle-to-grid (V2G).
L’enjeu de ce projet débuté à l’été 2020 à Bedfordshire (en Angleterre) était de démontrer que la technologie V2G est une option viable, pérenne et profitable pour les entreprises.
Afin de récupérer un maximum d'informations, les véhicules sont branchés aux bornes de manière à répliquer l’emploi du temps d’une flotte de véhicules de fonction.
Pour les professionnels, les avantages de la technologie V2G sont nombreux. Elle permet de :
- réduire le coût total d’une flotte de véhicules de fonction,
- augmenter la valeur ajoutée des véhicules pour les constructeurs automobile,
- optimiser les coûts et revenus des fournisseurs d’électricité,
- optimiser les investissements des propriétaires de bornes de recharge et de participer à l’équilibrage du réseau électrique.
Les avantages pour les foncières et les copropriétés
Avant d’installer une borne de recharge, la première étape est de vérifier l’installation électrique du bâtiment. Selon son état, l’installation en place peut ralentir le projet, voire augmenter significativement le coût du projet si des travaux sont nécessaires.
Le vehicle-to-grid, à l’image d’autres systèmes connectés de gestion de l’énergie — comme la Gestion dynamique des charges (ou Dynamic Load Management, DLM) — ont d’abord pour but d’optimiser la recharge des voitures électriques.
Les avantages du V2G pour l'immobilier deviennent particulièrement tangibles lorsque l’énergie stockée dans les batteries des véhicules circule là où elle est demandée (comme décrit plus haut), à savoir vers le bâtiment auquel sont reliées les bornes, contribuant ainsi à réduire le coût des installations électriques.
Les avantages pour le réseau électrique
En cas d’une demande forte et soudaine, nos réseaux électriques peuvent surcharger – phénomène que nous observons souvent en hiver lorsque la température chute brusquement. Ainsi, doter nos bâtiments d’une technologie V2G pour équilibrer la production / consommation pendant les heures pleines a un impact immédiat. De plus, utiliser l’électricité stockée dans les batteries des VE permet tout simplement de prévenir d’importants investissements de renouvellement d’infrastructures.
Une plus grande flexibilité intra-journalière, intra-hebdomadaire ou inter-saisonnière permet de couvrir les besoins énergétiques auxquels la France va faire face dans les années à venir.
Il faut également noter que, sans le V2G, l'électricité de secours utilisée pour répondre aux pics de demande est dans la majorité des cas d'origine carbonée. RTE fait appel dans ce cas à sa réserve tertiaire pour équilibrer le système électrique. Le coût des énergies d'équilibrage est aussi plus élevé, car cela demande de démarrer ces installations dédiées.
Développer le V2G, c'est donc aussi cesser de payer plus cher pour énergie carbonée et et optimiser les coûts avec une technologie beaucoup plus modulable.
Cette technologie se révèlera particulièrement utile lorsque nous produirons une plus grande partie de notre électricité avec des énergies éoliennes et solaires (car plus volatiles).
Pour les flottes
Les opérateurs de flottes peuvent souscrire à un programme V2G et pourront se servir de l'électricité redonnée au réseau comme compensation pour le CO2 émis dans ses activités principales.
Avec le vehicle-to-grid, les flottes peuvent aussi utiliser leurs véhicules comme des réservoirs d'énergie temporaires. Cela peut s'avérer particulièrement utile si votre entreprise dépend principalement de l'exploitation de bâtiments. En cas de manque de courant ou même de panne de courant, l'énergie peut être stockée dans vos véhicules et déchargée dans le bâtiment de votre entreprise lorsque c'est nécessaire.
Les avantages pour les usagers
Pourquoi les usagers devraient-ils se réjouir de l'arrivée de la technologie V2G ?
Les solutions de vehicle-to-grid étant financièrement intéressantes pour le marché de l'énergie, les entreprises ont tout intérêt à motiver les usagers avec des systèmes de compensation.
Pour accompagner l’usage croissant du V2G, des programmes incitatifs doivent être mis en place pour l'achat et l'installation de l'équipement nécessaire. Pour cela, un gros travail de pédagogie est nécessaire auprès des électro-automobilistes et des entreprises.
RTE prévoit que 45 % à 68 % des électro-automobilistes auront recours à la recharge unidirectionnelle d'ici 2050 et jusqu'à 20 % d'entre eux utiliseront la recharge bidirectionnelle.
Si les solutions de V2G sont prêtes à envahir le marché, il existe encore quelques barrières à faire tomber pour voir la technologie devenir une norme énergétique.
A. La technologie et les équipements compatible V2G
De nombreuses entreprises fabriquent déjà du matériel de recharge compatible avec la technologie V2G.
Le plus souvent, la puissance de recharge est bridée autour de 10 kW — soit juste assez pour recharger à la maison, ou au bureau. À l’avenir, nous imaginons que de nouvelles options de recharge apparaissent.
Les bornes de recharge compatibles avec le vehicle-to-grid sont en courant continu (DC). Cela permet de passer outre la configuration de recharge unidirectionnelle des véhicules.
B. Les véhicules compatibles avec le V2G
À ce jour, les véhicules CHAdeMo1 (comme les véhicules de Nissan ou Mitsubishi) sont très en avance sur la concurrence, notamment parce qu’ils sont compatibles avec la technologie V2G. Voici quelques modèles embarquant la technologie :
- Nissan Leaf
- Nissan e-NV200
- Mitsubishi iMiev
- Mitsubishi Outlander PHEV
- Peugeot iON
- Citroën C0
- R5 électrique
La capacité à prendre en charge le V2G est une réelle opportunité pour les équipementiers et il est à espérer que beaucoup d'autres rejoindront bientôt le club des véhicules compatibles avec le réseau électrique.
Par exemple, Ford prévoit de commercialiser le V2G avec son pick-up électrique F-150 Lightning et Hyundai avec son modèle IONIQ 5, tandis que Volkswagen met également en œuvre la norme ISO-15118 dans ses véhicules.
La compatibilité avec la norme CCS devrait être commercialisée d'ici 2025.
1: Dérivé du japonais "O cha demo ikaga desuka" (Que diriez-vous d'une tasse de thé ?), CHAdeMO (ou "CHArge de MOve") est une technologie de recharge rapide. La référence à la tasse de thé fait allusion au peu de temps nécessaire pour recharger la batterie d’un véhicule.
Le V2G réduit-il la durée de vie des batteries de VE ?
C. Coopération : les constructeurs et l’industrie de l’énergie doivent prendre le contrôle
La technologie de vehicle-to-grid n’est qu’un exemple de gestion de l’énergie offert par la recharge de véhicules électriques. Avec ou sans le V2G, tout porte à croire que les secteurs de l’énergie et du transport sont voués à fusionner — nous pensons que le V2G jouera un rôle central dans ce rapprochement inévitable.
Étape par étape
Plus un changement est important, plus il requiert de temps pour être accepté d’abord et implémenté ensuite.
Et, souvent, le changement est amorcé par quelques précurseurs, avant d’accélérer. De ce point de vue l'ancienne alliance Renault et Nissan ont été des fers de lance puisque le groupe travaille de longue date avec des acteurs de l’énergie pour construire la mobilité de demain.
En s’associant dès aujourd’hui avec des entreprises énergétiques, les acteurs de l’industrie automobile peuvent s’offrir un second souffle, prendre une longueur d’avance et préparer l’avenir.
D. Les nouveaux standards Européens
Il est estimé que l’industrie du V2G se transforme en un marché de 5 milliards de dollars d’ici à 2024.
Le V2G va rapidement devenir la norme aidé notamment une plus grande interopérabilité, grâce a nouvelle norme européenne (ISO 15118) qui permet la mise en place de les protocoles de communication pour intégrer le smart charging et le V2X.
Une opportunité unique à saisir
Alors que l’implémentation de projets V2G s’accélère, cette technologie va d’abord s’imposer là où la production d’énergie est relativement instable.
Dès lors que la technologie V2G sera devenu la norme, nous pourrons alimenter nos réseaux électriques même dans les circonstances les plus extrêmes, telles que des pannes liées aux intempéries. Les véhicules branchés au réseau pourront servir de générateur de secours. Le V2G rendra nos réseaux électriques moins vulnérables à de nombreux facteurs externes que l’on ne peut pas contrôler, ni anticiper.
