Le nombre de véhicules électriques dans le monde devrait atteindre 230 millions d’ici la fin de la décennie, les gouvernements continuant d’investir dans les VE et les infrastructures de recharge pour lutter contre le changement climatique. La demande accrue d’électricité due à l’augmentation du nombre de VE pose un défi à notre réseau électrique. Une recharge non contrôlée provoque des pics de demande, stressant le système électrique et perturbant potentiellement sa capacité. L’électromobilité dépend d’un réseau résilient soutenu par des solutions technologiques qui atténuent l’impact des VE. Loin d’être catastrophique, ce scénario nous permet de créer une version améliorée et plus flexible de nos systèmes énergétiques actuels. Pour recharger durablement les voitures électriques à grande échelle, nous avons besoin de la recharge intelligente.

1. Qu’est-ce que la Recharge Intelligente ?

La recharge intelligente est un système qui surveille, gère et limite les bornes de recharge afin d’optimiser la consommation d’énergie. Elle vous permet de contrôler quand et à quelle vitesse un VE est rechargé en le connectant au réseau. Les techniques de recharge intelligente exploitent le temps et la puissance, résultant en différents profils et stratégies où vous pouvez accélérer, ralentir ou arrêter la recharge. En rechargeant automatiquement les véhicules électriques en dehors des heures de pointe, elle évite la congestion du réseau et minimise l’impact sur celui-ci. La recharge intelligente ajuste la demande de manière à ce qu’il y ait toujours suffisamment d’énergie pour répondre à la demande sans compromettre la capacité. Elle permet également d’intégrer davantage de ressources énergétiques renouvelables, telles que l’énergie solaire et éolienne, dans le système énergétique

2. Comment fonctionne la Recharge Intelligente

La recharge intelligente connecte les points de charge avec les utilisateurs et les opérateurs. Lorsqu’un VE est branché, la borne de recharge envoie des informations telles que le temps de charge et la vitesse à une plateforme de gestion de la recharge des VE basée sur le cloud. Des données supplémentaires sur la capacité du réseau et l’utilisation actuelle de l’énergie sont automatiquement envoyées et analysées par la plateforme. Ces données sont ensuite utilisées pour décider comment et quand les VE sont rechargés. Ainsi, les opérateurs de réseau peuvent réguler à distance l’utilisation de l’énergie via une plateforme de gestion de la recharge des VE, et les conducteurs peuvent définir les capacités de recharge intelligente via leur application mobile.

3. Types de Recharge Intelligente

La recharge intelligente peut être divisée en deux types principaux : la recharge gérée par l’utilisateur (UMC) et la recharge gérée par le fournisseur (SMC).

3.1. Recharge gérée par l’utilisateur

Le conducteur du VE utilise une tarification basée sur l’heure d’utilisation pour recharger pendant les heures creuses lorsque l’électricité est la moins chère.

3.1. Recharge gérée par l’utilisateur

La recharge et la décharge gérées par le fournisseur sont basées sur de multiples signaux tels que la production d’énergie en temps réel, la consommation d’énergie locale, les informations sur l’état de charge, etc. V2G, V2B et V2H sont des approches avancées de recharge gérée par le fournisseur.

La recharge intelligente V2G peut injecter de l’électricité dans le réseau et aider les opérateurs de points de charge/opérateurs de système à gérer la consommation d’énergie et à augmenter l’utilisation des énergies renouvelables.

V2B/V2H – Pendant ce type de recharge, les véhicules fournissent de l’énergie à la maison ou au bâtiment. La capacité de stockage de la batterie fait des VE une solution flexible pour le système électrique.

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4. Techniques de Recharge Intelligente

La recharge intelligente gère efficacement la façon dont votre véhicule électrique se recharge en le connectant au réseau via trois techniques principales : le déplacement de charge, l’écrêtement des pointes et l’équilibrage dynamique de charge.

5. Les avantages de la Recharge Intelligente

Les technologies de recharge intelligente sont conçues pour améliorer l’efficacité et l’efficience de la consommation d’énergie. La recharge à domicile et sur les lieux de travail se produit pendant les périodes de forte demande sur le système électrique. Un système énergétique plus intelligent peut minimiser la demande de pointe et maximiser l’utilisation de l’électricité renouvelable à faible émission de carbone.

5.1. Utilisation optimale du réseau

La recharge intelligente permet aux opérateurs de réseau de surveiller la recharge à distance, de fixer des limites de consommation d’énergie et de s’assurer que la capacité énergétique n’est pas dépassée à un endroit donné.

En régulant le flux d’énergie en fonction des pics et des creux de la demande énergétique, la recharge intelligente crée un système énergétique résilient capable de résister aux surcharges causées par la recharge des VE. De plus, en exploitant la puissance de la recharge intelligente, le système évite la congestion et la nécessité de dépenser des milliards pour renforcer les réseaux avec des mises à niveau de puissance.

5.2. Factures d’énergie réduites pour les consommateurs

Lorsqu’un conducteur branche sa voiture à un chargeur intelligent, la charge ne commence pas nécessairement immédiatement. En utilisant une programmation intelligente et des tarifs basés sur l’heure d’utilisation, les conducteurs peuvent être assurés qu’ils économiseront de l’argent et de l’énergie en chargeant automatiquement lorsque l’électricité est la moins chère et dans les limites d’énergie maximales prédéterminées.

5.3. Recharge plus rapide et plus sûre

La recharge intelligente utilise la vitesse de charge maximale optimale disponible. Elle y parvient en tenant compte de la puissance maximale disponible, de la capacité de charge de la voiture (qui diffère selon la marque et le modèle), des autres voitures qui peuvent être en charge simultanément, des autres consommateurs d’énergie, de la capacité de puissance de la borne de recharge et de la connexion au réseau.

5.4. Utilisation accrue des énergies renouvelables

Nos futurs systèmes électriques doivent inclure des sources d’énergie renouvelables. Les VE présentent une opportunité de maximiser les avantages environnementaux et d’introduire des parts beaucoup plus élevées de renouvelables dans le mix global de production d’électricité.

6. Les quatre couches essentielles de la Recharge Intelligente

6.1. Couche technique

Cette couche comprend la technologie (la borne de recharge, la voiture et le système de gestion de la recharge des VE) et les données qui rendent possible la recharge intelligente. Il y a trois éléments cruciaux dans la couche technique :

1. Il doit y avoir un moyen d’envoyer et de recevoir un signal de contrôle.
2. Les données concernant la consommation d’énergie, l’état de charge et le prix doivent être échangées.
3. Les capacités de charge maximales doivent être déterminées par la capacité de la voiture, le type de borne de recharge et la connexion au réseau.

La recharge intelligente est rendue possible par un système de gestion de la recharge des VE qui utilise les informations de la voiture, de la borne de recharge, ou même d’un système énergétique domestique pour déterminer quand et à quelle vitesse une voiture doit être chargée. Un signal de contrôle qui peut démarrer et arrêter la charge est la forme la plus simple de recharge intelligente. Pour une utilisation optimale de la recharge intelligente, vous avez besoin de données sur la consommation d’énergie, l’état de charge de la batterie, et plus encore, comme indiqué dans le tableau ci-dessous.

La recharge intelligente optimise la consommation totale d’énergie à un endroit donné et minimise les coûts. Elle prend en compte la puissance disponible à un endroit donné, les autres consommateurs d’énergie, et s’il existe des ressources d’énergie renouvelable qui peuvent soutenir la recharge.

Outre la consommation d’énergie, la recharge intelligente doit également tenir compte de la variété des utilisateurs et prioriser la vitesse de charge et l’accès en fonction de l’abonnement ou du plan tarifaire d’un utilisateur

6.2. Couche de communication

La borne de recharge, la voiture et le système de gestion de l’énergie doivent pouvoir communiquer entre eux de manière sécurisée. Plus il y a d’informations disponibles sous forme d’échange de données, mieux le système peut être personnalisé. La borne de recharge et le système de gestion peuvent prendre de meilleures décisions en fonction de l’état de charge de la batterie de la voiture, du temps dont dispose un conducteur de VE avant de partir, de la distance qu’il doit parcourir, et s’il y a de l’énergie renouvelable qui peut être utilisée.

Il existe trois principales méthodes de communication :

• Recharge intelligente via l’infrastructure de recharge

Dans cette méthode, l’opérateur de réseau fournit un signal au CPMS (Charge Point Management System) backend vers le point de charge, permettant à la voiture de se charger plus rapidement ou plus lentement.

• Recharge intelligente via la voiture

Dans cette méthode, le constructeur automobile reçoit des informations en temps réel sur la voiture et peut envoyer des informations à la voiture. Le signal de recharge intelligente passe par le constructeur automobile vers le VE, qui commence alors à se charger plus rapidement ou plus lentement.

• Recharge intelligente via le système de gestion de l’énergie

Les signaux de recharge intelligente peuvent également être envoyés via un système de gestion de l’énergie qui peut protéger contre la surcharge du réseau lorsque des bornes de recharge pour VE sont connectées au bâtiment.

Le rôle des normes de communication ouvertes

Les normes ouvertes dans la communication entre les bornes de recharge, le CPMS et les voitures sont cruciales pour la recharge intelligente. Grâce à elles, les données peuvent être accessibles, partagées et collectées par toutes les parties prenantes de la chaîne de valeur des VE pour améliorer les services et planifier le développement futur des infrastructures. Elles encouragent l’innovation et la concurrence, ce qui se traduit par de meilleurs services et des prix plus bas pour les conducteurs de VE.

• Open Charge Point Protocol (OCPP)

Il s’agit d’un protocole de communication ouvert qui relie les bornes de recharge aux solutions logicielles de gestion backend. Outre la garantie d’interopérabilité entre les bornes de recharge pour VE existantes et nouvelles, l’OCPP atténue l’impact croissant sur le réseau électrique existant en facilitant la gestion dynamique de la charge. La recharge intelligente nécessite la transmission de signaux de contrôle. Il est donc important que les chargeurs et les systèmes de gestion backend puissent communiquer entre eux, quelle que soit la marque.

• ISO15118

En plus de s’assurer que le point de charge peut communiquer avec le CPMS, le VE doit également pouvoir communiquer avec chaque point de charge. ISO 15118 est un protocole de communication entre les VE et les points de charge qui rend cela possible. Il permet les capacités de Plug and Charge où l’autorisation de commencer la charge se fait simplement en connectant le véhicule à un chargeur, simplifiant l’expérience de recharge pour le conducteur.

• The Open Automated Demand Response (OpenADR) 

OpenADR est un protocole de communication qui permet aux fournisseurs d’électricité et aux opérateurs de système de communiquer des événements de Demand Response (DR) et des informations sur les prix. Cela aide les services publics à mettre en œuvre de nouvelles approches pour déplacer la charge électrique en envoyant un message automatisé au bâtiment demandant une participation à un événement de charge ou indiquant un changement dans le prix de l’électricité.

6.3. Couche organisationnelle

Cette couche comprend toutes les parties prenantes de la chaîne de valeur de la recharge des VE :

• Le conducteur de VE
• Le constructeur automobile
• L’opérateur de point de charge
• Le fournisseur de services de mobilité électrique
• L’opérateur de réseau
• Le fournisseur d’énergie

Chacun a des besoins et des intérêts différents en matière de recharge intelligente :

Conducteurs de VE

Les conducteurs de VE ont besoin d’une gamme d’options de recharge intelligente ainsi que d’options d’activation, de désactivation et de recharge immédiate qui supplantent d’autres limitations. Ils doivent avoir la possibilité de choisir entre recharger lorsque l’électricité est la moins chère ou recharger de la manière la plus durable possible en utilisant des panneaux solaires ou d’autres sources d’énergie renouvelable

Opérateurs de points de charge

Les opérateurs de points de charge doivent répondre aux besoins de mobilité des consommateurs et offrir des services de flexibilité, ce qui conduit à un nombre accru de modèles commerciaux pour les CPO.

Fournisseurs d’énergie

Les fournisseurs d’énergie sont responsables d’un approvisionnement continu en électricité, ils peuvent donc utiliser la recharge intelligente pour prévenir les déséquilibres du système et offrir une solution en cas de changements inattendus dans l’approvisionnement en énergie.

Opérateurs de réseau

Les opérateurs de réseau doivent être en mesure de maintenir l’équilibre énergétique du réseau même pendant les pics de demande et d’utiliser diverses formes d’énergie renouvelable pour soutenir le réseau. La recharge intelligente offre une solution en ne rechargeant pas temporairement les voitures électriques ou en les rechargeant moins rapidement pendant les pics de demande.

La recharge intelligente nécessite que toutes les parties prenantes travaillent ensemble pour développer des règles qui satisfont les conducteurs de VE, atteignent les objectifs de durabilité et assurent des modèles de revenus sains pour les parties commerciales.

6.4. Couche juridique

L’ensemble juridique de contrats, lois et réglementations déterminera comment et dans quelle mesure la recharge intelligente sera utilisée. Nous devons développer des lois et des réglementations efficaces dans lesquelles les parties prenantes peuvent travailler ensemble.
Un exemple de telles réglementations est la nouvelle loi britannique sur la recharge intelligente qui stipule qu’à partir de juin 2022, il sera illégal de vendre et d’installer des points de charge à domicile et sur le lieu de travail qui ne sont pas conformes aux Electric Vehicles (Smart Charge Points) Regulations 2021. Ces réglementations visent à maximiser l’utilisation des technologies intelligentes pour protéger le réseau et faire bénéficier les consommateurs de tarifs d’électricité moins chers. Certaines des exigences sont couvertes par les fabricants. D’autres sont couvertes par le système de gestion de la recharge des VE utilisé pour exploiter les points de charge. Cela signifie que les entreprises devront disposer à la fois des bons chargeurs et du bon CPMS pour être conformes aux réglementations britanniques et vendre ces chargeurs.

7. Opportunités futures pour la Recharge Intelligente

7.1. Centrales électriques virtuelles

Une centrale électrique virtuelle (VPP) est un groupe d’actifs énergétiques décentralisés qui peuvent être contrôlés à distance comme une seule entité. Elle intègre plusieurs types de sources d’énergie pour fournir un approvisionnement global fiable. Lorsque nous ne considérons qu’un seul véhicule électrique, la flexibilité qu’il représente est très faible. Mais lorsque les VE sont agrégés, ils peuvent se compléter, résultant en une centrale électrique virtuelle (VPP). Les VPP peuvent être utilisées pour fournir de la flexibilité dans un marché de réponse à la demande et joueront un rôle toujours plus important dans la transition énergétique. Le marché pour ce type de flexibilité est large, mais l’opportunité résidentielle est encore largement inexploitée. Les entreprises qui peuvent créer de grandes VPP avec des VE résidentiels captureront beaucoup de valeur.

7.2. Recharge bidirectionnelle – V2G, V2H, V2X

La prochaine étape de la recharge intelligente est la recharge bidirectionnelle, où la voiture est utilisée pour le stockage d’énergie. On parle alors de V2G ou V2X. L’énergie stockée dans les VE peut être utilisée pour alimenter les maisons ou même retourner dans le réseau. Les VE peuvent soutenir le réseau pendant les périodes de forte demande, ou ils peuvent stocker l’énergie produite localement à partir de sources renouvelables et la fournir le soir. Cela est encore largement au stade expérimental et nécessite plus de développement pour garantir un fonctionnement efficace.

8. Solutions logicielles et innovations dans la Recharge Intelligente

À mesure que la pénétration des VE augmente, la gestion de la recharge deviendra cruciale pour réduire les coûts et l’impact sur le réseau. Sans capacités de recharge intelligente évolutives et sans incitations qui alignent le comportement des conducteurs sur des horaires de recharge moins coûteux, le réseau nécessitera probablement des mises à niveau infrastructurelles coûteuses. Les technologies et les capacités de recharge intelligente encouragent avec succès la participation des conducteurs de VE, stabilisent la demande d’électricité et utilisent efficacement les sources d’énergie renouvelable.

À l’avenir, les développements technologiques basés sur des protocoles ouverts, du matériel intelligent et des plateformes logicielles flexibles ajouteront des avantages supplémentaires à la recharge intelligente. Pour rester compétitifs et à jour, les propriétaires d’entreprises de recharge de VE doivent penser à long terme et choisir des partenaires commerciaux de recharge de VE qui leur permettront de s’adapter aux changements de l’industrie.

WATTSC est un leader mondial des logiciels de gestion de la recharge des VE et offre aux opérateurs de réseau une solution tout-en-un qui répond aux défis énergétiques avec des capacités de recharge intelligente. Il facilite la réponse à la demande et l’automatisation de l’énergie distribuée avec OpenADR. Il connecte les maisons et les entreprises avec les services publics pour gérer les fluctuations de puissance en ajustant la consommation d’énergie en réponse à la demande du réseau. L’API de WATTSC s’intègre de manière transparente aux compteurs intelligents, aux systèmes de gestion des bâtiments et aux sources d’énergie renouvelable pour maximiser l’efficacité.

Sur le marché de la recharge à domicile, les opérateurs de réseau peuvent offrir aux propriétaires efficacité et commodité avec des fonctionnalités de recharge intelligente telles que des tarifs d’électricité flexibles et une programmation intelligente pour réduire les coûts.