Le vehicle-to-grid : Acteur de l’équilibre du réseau électrique

La transition énergétique est devenue un enjeu majeur des politiques publiques actuelles. Sa déclinaison à la mobilité au travers du véhicule électrique conduit à l’émergence de nouveaux concepts au carrefour de l’automobile, des réseaux électriques, des énergies renouvelables et du bâtiment.

Dans cet article on vous présente le concept de vehicle-to-grid : A quoi ça sert ? Comment cela fonctionne-t-il ? Et quels en sont les avantages, notamment pour les entreprises.

Que signifie le Vehicle-to-Grid (V2G) ?

Quelques définitions

En anglais, « vehicle-to-grid » (V2G) signifie du véhicule vers le réseau électrique c’est une technologie qui permet de transférer l’énergie stockée dans la batterie vers le réseau électrique.

De nombreux concepts se sont développés autour du véhicule électrique, le V2G n’en est qu’un exemple parmi d’autres :

• V1G (chargement intelligent unidirectionnel) : il s’agit simplement de la recharge de la batterie d’un véhicule, la notion d’intelligence concerne uniquement la gestion dynamique par le véhicule électrique des taux et temps de charge via une connexion de données et ce afin de minimiser le coût de la charge.
• V2B/V2H (Vehicle-to-Building / Vehicle-to-Home) : sont des technologies similaires qui permettent de gérer la charge bidirectionnelle d’un véhicule électrique afin d’optimiser localement les énergies renouvelables produites, par exemple une installation photovoltaïque installée sur le toit d’un bâtiment va charger la batterie du véhicule, et vice-versa, en cas d’absence de production des PV de fournir de l’énergie au bâtiment via la batterie du véhicule.
• V2I (Vehicle-to-Infrastructure) : pour désigner les échanges de données entre une voiture électrique et des unités routières, comme des équipements installés le long des routes permettant d’échanger des informations sur les conditions de circulation et les informations d'urgence aux véhicules et à leurs conducteurs.
• V2V (Vehicle-to-Vehicle) : pour le transfert de données directement entre véhicules situés à proximité les uns des autres, que ce soit quelques centaines de mètres plus en avant ou cachés derrière un obstacle tel un camion ou un bâtiment, à l’instar des capteurs de proximité embarqués aujourd’hui dans un véhicule.
• V2X (Vehicle-to-Everything) : pour faire référence à la transmission d'informations entre un véhicule et un autre objet (véhicule, borne de recharge, infrastructures routières, etc.) en interaction avec lui.
  

Ici, nous nous intéresserons plus particulièrement à tout ce qui concerne les technologies liées au transfert d’énergie.

À quoi ça sert en pratique ?

L’idée du vehicle-to-grid est d’utiliser les batteries des voitures électriques en stationnement comme capacité de stockage pour participer à l’équilibre du réseau. À l’instar des batteries stationnaires, ces batteries peuvent stocker l’électricité lorsque la production injectée sur le réseau est supérieure à la demande, et au contraire, fournir de l’énergie au réseau lorsque les consommateurs soutirent plus que les centrales ne peuvent produire.

Cette technologie permet d’exploiter la charge et la décharge des batteries des véhicules électriques pour soutenir le réseau électrique lorsqu’elles y sont connectées.

Le V2G en participant à l’équilibre du réseau va contribuer de plus en plus à l’intégration sur le réseau des énergies renouvelables intermittentes.

Comment fonctionne le Vehicle-to-Grid (V2G) ?

L'appui des technologies intelligentes

La fonction principale des batteries d’un véhicule électrique est de stocker de l’énergie pour alimenter sa propulsion. Le V2G doit donc tenir compte de l’utilisation à venir de la voiture.

Pour cela, sa batterie doit être suffisamment chargée pour que son autonomie puisse permettre les déplacements à venir.

Le V2G est très lié à un autre concept, celui du chargement intelligent (smart charging) qui repose sur l’utilisation de compteurs intelligents et de bornes de recharge intelligentes capables d’automatiser et d’optimiser la gestion des priorités.

L’automatisation de la charge des véhicules électriques passe aussi par la mise en œuvre de réglementation pour garantir l’interopérabilité entre les véhicules et les infrastructures, comme les bornes de recharge. C’est là qu’intervient le vehicule-to-everything (V2X) afin que les messages normalisés soient interprétables par toutes les parties prenantes. La sécurité des communications repose notamment sur des architectures PKI permettant aux différents objets (voiture, borne de recharge, etc) d’échanger des certificats pour s’identifier.

Une recharge intelligente

La recharge intelligente d’un véhicule repose sur le principe qu’une communication de données est établie entre le véhicule et la borne de recharge à laquelle il est connecté.

Si cette borne de recharge fait partie d’un smart grid, la charge de la batterie pourra être optimisée en fonction des prix du kWh, des besoins du réseau électrique, des pics de demande, des productions renouvelables intermittentes, etc.

Ces technologies sont bénéfiques pour le réseau électrique qui peut piloter la charge des batteries au meilleur moment, et pour le consommateur qui paiera moins cher la recharge de son véhicule.

Une entreprise qui dispose d’une flotte de véhicules a tout intérêt à installer sur ces sites des bornes de recharge communicantes et adaptées. Le mode d’utilisation des véhicules d’entreprise est souvent très lié à l’activité de celle-ci. Le cycle de charge et de décharge est prévisible, les véhicules sont souvent stationnés sur les parkings de l’entreprise le soir et le week-end, voire une partie de la journée.

Dès lors, grâce aux technologies comme le V2G il est envisageable de rentabiliser ces batteries lors des temps d’arrêt en mettant à disposition la capacité de stockage des batteries au service du réseau. Le V2G peut être couplé aux outils de gestion de flotte afin que la gestion de la charge des véhicules s’adapte en permanence aux besoins quotidiens de l’activité de l’entreprise.

Quels sont les avantages du Vehicle-to-Grid (V2G) ?

Le vehicle-to-grid V2G est une technologie novatrice au cœur d’un écosystème riche en acteurs et complexe en interaction qui permet d’accélérer le développement du véhicule électrique.

Cette technologie est porteuse de nombreuses opportunités pour les entreprises utilisatrices de ces véhicules, les gestionnaires de flotte, les constructeurs automobiles, les fournisseurs d’électricité, les réseaux électriques, les agrégateurs de capacité, les gestionnaires d’infrastructures de bornes de recharge, les fabricants de ces bornes, etc.

Le Vehicle-to-Grid permet :

• D’accroître la valeur d’un véhicule électrique en valorisant sa batterie,
• De réduire le coût total d’une flotte de véhicules électriques,
• D’apporter de la souplesse au réseau électrique,
• De favoriser l’intégration des énergies renouvelables intermittentes,
• D’optimiser le portefeuille des fournisseurs d’électricité,
• D’accroître la valeur des investissements dans les stations de recharge.

Regardons plus en détail les avantages pour le réseau électrique, les constructions immobilières et les usagers.

Les avantages pour le réseau électrique

Une des principales missions du gestionnaire du réseau de transport (RTE) est d’assurer l’équilibre entre l’offre et la demande. Avec le V2G, le réseau électrique pourra compter de plus en plus sur des capacités de stockage distribuées sur l’ensemble du territoire, ce qui permettra de :

• Stocker de l’électricité lorsque l’électricité sera abondante et pas chère ;
• Injecter de l’électricité sur le réseau lors des pics de consommation, ce qui permettra d’éviter le recours à des centrales de pointe au fuel ou au gaz.
  

Pour le réseau électrique cette énergie d’équilibrage présente d’autres caractéristiques intéressantes :

• L’électricité injectée par les batteries aura été produite en émettant moins d’émissions de CO2 et à moindre coût si lors de la charge ont été valorisées au mieux les productions d’énergie renouvelable intermittentes ;
• Les points d’injection seront très répartis et au plus proche des consommateurs, limitant de fait les flux sur les grands réseaux à des moments de tension extrêmes de la demande.

Les avantages pour les constructions immobilières

Pour mettre à profit tous les avantages des technologies V2G dans les constructions immobilières, il faut les doter de bornes de recharge communicantes directement raccordées aux installations électriques du bâtiment.

Ainsi ces stations de recharge situées dans ou sur les parkings seront particulièrement intéressantes lors des pics de consommation, l’énergie stockée dans les batteries des véhicules stationnés venant directement alimenter le bâtiment en cas de congestion sur le réseau électrique.

Pour les bâtiments d’entreprise et les grands centres commerciaux cela est d’autant plus vrai que leur fréquentation est directement proportionnelle aux nombres de véhicules stationnés.

Le V2G permet donc aux constructions immobilières d’accroître leur sécurité d’approvisionnement, voire, si elles sont équipées de panneaux photovoltaïques de s’approcher du concept de bâtiment autonome.

Les avantages pour les usagers

L’ensemble des avantages énumérés précédemment dépend totalement de l’acceptation des usagers. Il faut des usagers qui connectent leurs véhicules électriques au réseau et acceptent le V2G pour que cette technologie et toutes les infrastructures déployées aient un intérêt économique pour l’ensemble des parties prenantes.

Deux conditions sont nécessaires pour cela. Tout d’abord, l’usager doit pouvoir utiliser son véhicule sans craindre de tomber en panne de batterie durant ses déplacements. Ensuite il faut que l’incitation financière soit suffisamment intéressante pour motiver les usagers à prêter la batterie de leur véhicule.

C’est donc une subtile balance entre contraintes et bénéfices qu’il faut proposer aux usagers. Cela passe notamment par la capacité à prévoir chaque jour l’utilisation d’un véhicule électrique : horaires et durées des trajets.

Pour cela l’usager sera certainement mis à contribution pour déclarer son usage à venir avant de quitter le véhicule ou à l’aide de son smartphone ; et l’enregistrement des informations connues sur l’usage passé et l’état du véhicule sera déterminant pour optimiser l’usage de la batterie en mode connecté V2G et générer des revenus financiers pour l’usager.

Quel futur pour le Vehicle-to-Grid (V2G) ?

Le V2G au bureau : une réelle opportunité pour les entreprises ?

Tout d’abord, il faut savoir qu’une obligation de verdir les flottes de véhicules pèse sur les entreprises. En effet, le code de l’environnement fixe des obligations concernant la part de véhicules à faibles émissions (VFE) dans la commande publique lors du renouvellement annuel des flottes de véhicules.

Pour les entreprises privées cette obligation va crescendo : au moins 10% à partir de 2022, puis 20% en 2024, 40% en 2027, et enfin 70% en 2030.

Notons, également, que la Loi d’Orientation des Mobilités de 2019 fixe, entre autres, des obligations concernant l’installation de bornes de recharge. Dans les bâtiments non résidentiels, l’obligation est de disposer d’au moins 20% de places équipées.

Enfin, la loi Climat et Résilience, qui a été promulguée et publiée au Journal officiel le 24 août 2021, oblige l’installation de panneaux photovoltaïques aux surfaces commerciales, aux parkings de plus de 500 m² et aux immeubles de bureaux de plus de 1 000 m².

Il est donc tout à fait opportun pour les entreprises d’associer à la gestion de leur flotte de véhicules électriques les technologies V2G pour valoriser au bénéfice de l’équilibre du réseau les batteries des véhicules électriques en stationnement sur leurs parkings.

Les entreprises peuvent ainsi prendre part à la transition énergétique en proposant un service supplémentaire à leurs clients et collaborateurs utilisant un véhicule électrique.

Le vehicle-to-grid est une technologie en pleine expansion qui va de pair avec le développement du véhicule électrique et les bornes de recharge par extension.

On notera avec intérêt que les constructeurs testent le vehicle-to-grid (V2G). Renault, par exemple, expérimente dans la petite île de Porto Santo un écosystème mêlant électricité et système de recharge intelligent. Les analystes estiment que le passage à l’électromobilité va entraîner une hausse de 15 à 20% de la consommation d’électricité.

On comprend dès lors les risques et opportunités que porte intrinsèquement le véhicule électrique : risques liés à l’augmentation significative des consommations électriques dans un contexte à la fois de sobriété énergétique et de transition énergétique pour passer à des énergies propres ; et opportunités de valoriser sur le réseau électrique les batteries des véhicules en stationnement pour accompagner la croissance des besoins en électricité et le développement des énergies renouvelables intermittentes comme l’éolien ou le photovoltaïque.

Le vehicle-to-grid devient donc un enjeu industriel majeur pour les constructeurs automobiles, les gestionnaires de réseau et les entreprises.

Il est évident que l’ensemble des acteurs doivent s’entendre sur des normes techniques et commerciales pour qu’un véhicule puisse se connecter à n’importe quelles bornes pour se recharger et/ou participer à l’équilibre des réseaux électriques à l’instar des outils industriels qui participent à leur manière à l’équilibre du réseau en arrêtant de consommer lors des pics de consommation.