18 jan 2017

En route pour l’innovation électrique décarbonée !

Condition indispensable pour le développement du véhicule électrique, sa bonne intégration dans le réseau électrique. Technologies d’optimisation de la charge, recours aux batteries comme solution de stockage de l’énergie, véhicules à hydrogène, Olivier Dekens responsable R&D chez EDF revient sur les projets qui à court, moyen ou long terme offrent une alternative économiquement et techniquement viable au véhicule thermique.

Quels sont vos principaux enjeux de recherche en matière de mobilité électrique ?

Remplacer à terme le véhicule thermique par le véhicule électrique (VE) est une priorité pour répondre aux enjeux de réduction de CO2 ou pour limiter le bruit et la pollution dans les centres-villes. Nous étudions les capacités d'intégration du véhicule électrique qui utilise beaucoup de puissance pour s’intégrer avec fluidité dans le réseau électrique. Le VE nécessite à la fois énergie et puissance. On estime qu’un million de VE en France utiliseraient 1% de la production d’électricité totale, ce qui est faible. En revanche si ce million de véhicules se chargeaient tous en même temps, ils pourraient consommer jusqu’à la moitié de la puissance installée en France.

Quelles sont les solutions pour optimiser la charge en limitant la puissance ?

Face à cet impératif, plusieurs solutions sont à l’étude dont certaines fonctionnent déjà, comme le smart-charging qui offre la possibilité d’optimiser la charge de VE tout en préservant le réseau électrique (voir article tendances).  À partir d’algorithmes, nous essayons de mieux prédire la décharge et d’optimiser la charge en fonction de plusieurs critères dont la puissance appelée nécessaire pour chaque véhicule. A terme, il sera possible d’intégrer le taux d’émission de CO2 du VE, critère essentiel pour les entreprises tenues au respect de leurs engagements carbone.

Comment les batteries des flottes de VE peuvent-elles jouer sur la régulation du réseau ?

L’utilisation des batteries des VE peut constituer une voie de stockage de l’énergie via le système Véhicule to Grid (V to G). Par exemple, en cas de saturation du réseau, une entreprise dotée d’une flotte de VE pourrait potentiellement utiliser l’énergie des batteries pour alimenter ses propres équipements ou participer aux services pour le bon fonctionnement du réseau électrique. Nous étudions la viabilité d’un tel modèle économique à la fois pour le réseau électrique et pour les utilisateurs. Des pistes pourraient émerger d’ici 3 à 5 ans. Pour l’instant, nous estimons le coût élevé mais tout dépend des régions du monde. Plus le réseau serait contraint, plus cette solution aurait d’intérêt. Nous menons par ailleurs une réflexion avec les constructeurs automobiles pour intégrer dans le véhicule des chargeurs bidirectionnels capables d’assurer une conversion entre le réseau fonctionnant en courant alternatif et les batteries en courant continu.

Qu’en est-il de la réutilisation des batteries en fin de vie ?

C’est une autre piste à plus long terme. Les batteries en fin de vie n’ont plus la puissance suffisante pour les VE mais peuvent potentiellement servir pour des usages de secours dans les bâtiments dont les besoins de puissance et de nombre de cycles sont moindres. Par exemple, les batteries pourraient connaître une seconde vie dans les bâtiments tertiaires équipés de panneaux photovoltaïques, améliorant ainsi l’autoconsommation et pouvant, le cas échéant, engendreré une diminution de puissance de leur installation.

Quelles sont les autres pistes de recherche de la R&D ?

Le sujet batterie est prioritaire pour viser des équipements moins chers et plus sûrs. Nous étudions actuellement une technologie métal-air, alternative prometteuse au lithium ion. Constituée de zinc, elle utilise l’oxygène de l’air pour charger et restituer de l’électricité. Le zinc présent en abondance est léger, peu cher et recyclable. Encore en développement, cette solution pourrait diminuer drastiquement le prix de la batterie d’un facteur 5 d’ici 5 ou 10 ans- la batterie représentant 40% du prix du VE actuellement.Ce sera probablement une solution intéressante pour le stockage aussi
Autre piste explorée, la charge sans contact ou charge à induction. L’expérience utilisateur montre que le parc se développera mieux si l’usage de la charge est facilité, par exemple sans câbles. Nous travaillons sur la charge inductive – transmission d’énergie entre deux bobines -  pour étudier son potentiel en matière de puissance et de fiabilité et les impacts du rayonnement. En outre, au-delà de la recherche, nous participons à l’élaboration de normes  et de standards pour veiller à la bonne intégration des équipements.
Enfin, la pile à combustible alimentée par un réservoir à hydrogène est une solution pour fournir une autonomie potentiellement supérieure à celle de la batterie. L’important pour remplir les conditions d’une bonne transition énergétique décarbonée, c’est de produire l’hydrogène sans CO2. En France grâce au mix de production électrique, c’est possible en utilisant des électrolyseurs. Nous avons développé avec les collectivités locales plusieurs démonstrateurs à Sarreguemines, Nantes et Rodez pour montrer qu’on peut produire de l’hydrogène sur place avec un électrolyseur et le distribuer à des véhicules à hydrogène.
 

Les partenariats, leviers de projets viables

La R&D d’EDF fait partie de consortiums avec différents partenaires selon les projets :
  • Constructeurs automobiles : apport de connaissance des critères nécessaires pour adapter l’équipement au réseau électrique et travaux de normalisation et de standardisation
  • Recherche académique (ANR, CEA, IFFSTAR,..) travaux sur la batterie métal-air.
  •  et notamment VEDECOM : travaux sur  les technologies de rupture, ou l’ITE Efficacity sur l’intégration de la mobilité électrique dans la ville
  • Pôles de compétitivité (Advancity et Systematic notamment), étude sur les moyens de développer la transition énergétique dans les villes
  • Collectivités locales : développement de projets d’électrolyseurs et de distribution d'H2 pour des véhicules à hydrogène.
 
 
 
 
 
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