Vehicle to Grid (V2X): utiliser les batteries des voitures électriques pour équilibrer le réseau

On parle beaucoup ces derniers temps de risques de pénuries d’électricité et de sécurité de l’approvisionnement. La transition vers l’électromobilité fait partie des défis que nous devons gérer dans ce contexte. Elle est nécessaire, dans la mesure où nous devons cesser de brûler des énergies fossiles, que l’électromobilité semble pour le moment être la meilleure alternative, et que tous les trajets ne peuvent pas être réalisés en transports publics, à pied ou à vélo. Cependant, le passage à l’électromobilité devrait représenter une hausse de la consommation d’électricité de 15 à 20 %. Cela exige que nous développions massivement les énergies renouvelables, pour répondre quantitativement à cette demande supplémentaire, mais aussi parce que le mode de production de l’électricité consommée est décisif dans le bilan écologique des voitures électriques.

Outre cette exigence d’approvisionnement quantitatif en électricité propre, la transition vers l’électromobilité représente un défi pour la stabilité de notre approvisionnement. Celle-ci dépend en effet non seulement de la consommation globale, mais aussi des pics de consommation à un instant donné, auxquels on doit pouvoir répondre en permanence, en offrant la quantité d’énergie requise sur le réseau. La recharge simultanée de très nombreux véhicules électriques peut ainsi être problématique. De plus, les énergies renouvelables (principalement solaire et éolien) sont produites de manière intermittente. Comment peut-on équilibrer le réseau, de manière à ce que chacune et chacun puisse accéder à la quantité d’électricité dont il a besoin, au moment où il en a besoin ? Sur le moyen terme, des solutions de stockage existent (lacs de retenue de nos barrages, poids empilés par des grues, production d’hydrogène).

Cependant, il peut aussi se produire des déséquilibres à plus court terme, ou encore localement. Le « smart charging » constitue une première réponse de ce point de vue, en favorisant les recharges de véhicules électriques aux moments où le réseau dispose de suffisamment d’électricité. Des solutions de ce type sont d’ores et déjà offertes par certains gestionnaires de réseau. Elles permettent de piloter les recharges, afin d’éviter que trop d’entre elles aient lieu au même moment. A l’échelle d’un parking, cela permet aussi de ne pas dépasser la puissance électrique disponible dans le bâtiment et d’éviter de coûteuses augmentations de puissance pour le raccordement. De telles solutions sont nécessaires pour équilibrer le réseau, mais probablement pas suffisantes.

Les technologies de Vehicle to Grid (V2X) pourraient idéalement les compléter. Elles permettent aux véhicules électriques d’offrir de nouvelles opportunités pour le stockage intermédiaire flexible d’électricité renouvelable, ainsi que pour le délestage du réseau. Il s’agit de rendre possible, outre la recharge de la batterie du véhicule qui va de soi, sa décharge sur le réseau, le but étant d’utiliser cette option de décharge aux moments où une alimentation du réseau en électricité est nécessaire pour le stabiliser. Une telle solution serait loin d’être anecdotique en termes d’impact. En effet, la Suisse devrait compter, à partir de 2030, plus d’un million de voitures électriques. Le potentiel théorique de ces véhicules mis ensemble correspond, pendant une période certes limitée, à une puissance comparable à ce que fournissent les centrales nucléaires suisses.

Dans la mesure où les véhicules privés restent stationnés plus de 95 % du temps, il existerait une réelle opportunité de réaliser ce type d’opération, l’essentiel pour l’automobiliste étant que sa voiture soit suffisamment chargée au moment de son départ. Cette utilisation bidirectionnelle du courant électrique exige évidemment des stations de recharge spécifiques et des voitures compatibles. Heureusement, de nombreuses marques de bornes de recharge et de voitures ont annoncé récemment des modèles qui supportent ou supporteront bientôt le V2X.

L’Office fédéral de l’énergie s’intéresse depuis quelques années déjà à cette thématique et soutient différents projets de recherche, ainsi que des projets pilotes et de démonstration sur le sujet, dont les premiers résultats sont encourageants. Par exemple sur le site d’« Erlenmatt Ost », l’utilisation du V2X a démontré son impact positif sur l’autoconsommation et la réduction des pics de consommation. Le courant solaire excédentaire a notamment pu être stocké temporairement dans les batteries des voitures pendant la journée, pour être ensuite réinjecté dans le réseau local le soir.

Ces technologies posent cependant encore de nombreuses questions, que ce soit aux niveaux technique, financier ou encore législatif :

  • Comment faciliter la tâche des gestionnaires de réseau qui tentent de mettre en place des solutions de « smart charging » ?
  • Quels sont les avantages et les inconvénients des solutions de recharge bidirectionnelles et de stockage V2X, par rapport à des solutions de batteries de stockage stationnaires ?
  • Quels sont les coûts de ces solutions et comment les financer ?
  • Comment inciter les propriétaires de véhicules à adhérer à ce type de solutions ?
  • Comment les tarifs de charge et la rémunération pour la réinjection du courant devraient-ils être conçus pour favoriser tant le « smart charging » que le V2X ?
  • Comment intégrer ces nouvelles pratiques dans la gestion du réseau ?
  • Quelles technologies pour des réseaux connectés et intelligents devraient accompagner la mise en œuvre du V2X ?
  • La durée de vie des batteries sera-t-elle impactée ?
  • A quel niveau du réseau de distribution cette flexibilité a-t-elle le plus d’avenir ?
  • Quels aspects légaux devraient-ils être adaptés pour un déploiement optimal ?

Il pourrait en outre être pertinent d’explorer la manière dont les batteries de véhicules électriques pourraient être utilisées de manière stationnaire pour répondre à des enjeux comparables, lors de leur deuxième vie, alors qu’elles ne sont plus jugées assez performantes pour être utilisées sur des véhicules, mais qu’elles offrent une capacité de stockage qui peut encore être utile pour d’autres usages. Il s’agirait ainsi de les réutiliser avant de les recycler, dans une perspective d’économie circulaire. Des « fermes de batteries » commencent à être mises en place dans d’autres pays. Ce type de solution implique évidemment des avantages et des inconvénients qui mériteraient d’être mis en lumière.

C’est pour obtenir des réponses à ces nombreuses questions que j’ai déposé un postulat au Conseil des États, demandant au Conseil fédéral de réaliser un rapport sur le sujet. La réponse du Conseil fédéral devrait arriver d’ici au mois de septembre.

Adèle Thorens Goumaz

Adèle Thorens Goumaz est conseillère aux Etats verte vaudoise. Elle a coprésidé les Verts suisses entre 2012 et 2016 et siégé au Conseil national entre 2007 et 2019. Philosophe et politologue de formation, elle a obtenu un certificat postgrade en politiques de l’environnement et de la durabilité à l’IDHEAP. Elle a ensuite fait de la recherche et de l’enseignement en éthique et en gestion durable des ressources, puis travaillé comme responsable de la formation au WWF Suisse. Elle siège actuellement à la commission de l’économie, à la commission des finances et à la commission de l’environnement du Conseil des États. Ses dossiers de prédilection sont l'économie circulaire, la finance durable, la transition énergétique, la préservation du climat, l’agriculture et la biodiversité. Plus d’informations sur www.adelethorens.ch

8 réponses à “Vehicle to Grid (V2X): utiliser les batteries des voitures électriques pour équilibrer le réseau

  1. Très intéressant article, merci, Madame !
    Les 20% d’augmentation que vous mentionnez correspondent à 12 TWh (milliards de kWh) par an. Pourtant … l’avenir de la voiture électrique (VEL) ne sera pas avec des batteries. Un calcul montre qu’un parc suisse de 4 millions de VEL (disons avec 500 km d’autonomie, avec une consommation de 20 kWh/100 km, soit une capacité de 100 kWh) représente pour chaque VEL en moyenne 15’000 km par an, en consommant 3’000 kWh par an.
    La charge électrique totale représenterait un stock disponible maximal de 0,4 TWh, une valeur certes très intéressante, mais qui représente une quantité énorme de lithium dans les batteries. C’est l’élément portant le plus léger pour de futures batteries lithium-air dont on espère, un jour, arriver à une densité d’énergie de 4 kWh/kg de lithium, soit 25 kg de lithium par VEL. Cela représenterait une masse totale de 100’000 tonnes de lithium, soit plus que le marché mondial actuel de ce métal. Et il ne s’agit que du parc de VEL pour la Suisse !
    Non, l’avenir sera la pile à combustible, alimentée soit directement avec le dihydrogène (H2) comprimé, soit, plus probablement, avec un simple liquide de synthèse : méthanol, acide formique, cyclohexane, etc. L’électricité nécessaire aux moteurs électriques de chaque VEL sera donc produite « in situ » directement dans le véhicule.

  2. Ayant demandé des offres dans ce genre de solutions pourtant présentées comme “solutions technologiques” à la crise lors des précédents salons de l’automobile de Genève, il m’a, en résumé, été répondu :
    – Les fournisseurs d’énergie ne cautionnent pas ce genre de solution
    – Le politique (la confédération et le lobbies de tous genre) ne désirent pas proposer cette solution délocalisée de production
    – Le coût supplémentaire pour une installation à domicile d’un borne compatible vhx ou véhicule to Home VTH est de l’ordre de 10 KCHF, en plus bien sûr du coût
    supplémentaire pour le véhicule électrique qui doit proposer cette variante
    – Les intérêts privés vont primés sur l’intérêt collectif, car le citoyen désire avoir un véhicule prêt à circuler dès que nécessaire, sans être tributaire d’une entité qui vas décider à leur place, qui peut recevoir le précieux courant
    – Il n’y a pas de solution satisfaisante pour les immeubles si tous les locataires seraient obligés de charger leur véhicule électrique
    – Tous les autres points mentionnés plu haut

    1. Effectivement, le coût d’un installation V2X pour un particulier est pratiquement inabordable (10Kfr juste pour la borne). Bien qu’il existe des projets pilotes, c’est à une échelle dérisoire par rapport à ce qu’il faudrait déployer. Personnellement, je vais faire ce qui est possible pour avoir une installation “future-proof” pour une possible V2X.

      J’ajouterais à votre liste la question de la compatibilité de l’installation électrique, et les standards qui varient selon les fabricants de véhicules.

      Quand je lis les réglementations pour un regroupement d’autoconsommateurs, j’ai l’impression que tout à été fait pour rendre la chose aussi compliquée et limitée que possible pour éviter de froisser les entreprises électriques.

      Pour terminer sur une note positive, je pense que ce type de solution, si déployées largement à un potentiel important pour aider à lisser les renouvelables. En tout cas je ne peux que vous remercier de vos efforts pour faire avancer le schmilblick en la matière.

    2. En gros, tu serais intéressé par un convertisseur triphasé de 25 à 30kW (puissance domestique usuelle) pour charger un véhicule électrique. Si tu précises quel type de véhicule et que d’autres personnes ont la même demande, ce genre de design est dans mes cordes. Ou alors, je te donne gracieusement mes conseils et tu t’y attaque toi-même.
      Donc, je propose de passer à l’action. Question?

  3. Question subsidiaire:
    Avec les hausses massives (jusqu’à plus de 20 %) annoncées du prix de l’électricité
    https://www.lenouvelliste.ch/suisse/prix-de-lelectricite-forte-hausse-des-tarifs-en-2023-1184763, comment va évoluer le prix de rachat du courant injecté dans le réseau, y compris pour la solution évoquée du VHX?
    https://www.younergy.ch/fr/comprendre-la-flambee-des-prix-denergie-en-2022/
    Sur 27 grandes entreprises il n’y a que trois qui ont annoncé un maintien du prix de rachat, les autres ne se sont pas (encore) prononcées

    Si aucun effort n’est fait dans ce sens par nos décideurs, il n’y a aucune incitation à accepter ce genre de solution, cela ne va que augmenter le coût des transports en général, sans compter les répercussions sur le coût de la vie qui en résulte

  4. Je rejoins les précédent commentaires. Nous sommes face à un problème énorme qui n’est pas technologique mais politique: la voiture électrique ne peut se développer qu’en satisfaisant les intérêts économiques déjà en place. Pas question de laisser un privé recharger ses batteries au tarif du courant industriel. Pour être plus clair, le pouvoir réel est du côté des companies multinationales qui imposerons les solutions de leur choix de la même manière qu’elles l’ont fait pour le COVID (c.f. Remdesivir vs Chloroquine).
    Cela est d’autant plus criminel que des solutions crédibles existent depuis longtemps. La première serait de réactiver les autoroutes de l’électricité, soit un réseau en courant continu haut rendement transcontinental: plutôt que de stocker, on distribue plus loin.
    Je me permets de vous reprendre: monter et descendre des blocs de béton pour stocker l’énergie ne résiste pas à la calculette. Imaginez un bloc de 25 tonnes qui descend 120 mètres à 2 mètres par seconde. Cela pourrait, avec les pertes, vous fournir 400kW pendant une minute…. Soit la puissance max d’une seule Tesla. À oublier. Pensez plutôt hydrolien ou puissance tellurique. Dans le détroit de Gibraltar par exemple, sachant qu’un mètre cube d’eau représente environs une tonne et que vous avez un courant de 1,5m/s… cela vous donne 1,7kW/m2. Donc sur 14km de large et disons 300m de profondeur exploitée… à vue de nez cela nous fait 8TW de puissance de crête ou une poignée de PWh par an. De quoi électrifier, par exemple, 50x le parc automobile de la France.

  5. Merci pour ce très bon article qui résume bien les défis actuels liés au V2X. Le projet SunnYparc (www.sunnyparc.ch) vise justement à répondre concrètement à plusieurs de ces points. Nous visons un déploiement de 250 bornes de recharges dont 50 bidirectionnelles au sein de la technopole Y-Parc à Yverdon. Ces bornes seront intégrées à un microréseau qui inclura également production photovoltaïque et consommateurs industriels. Un pilotage intelligent permettra de maximiser l’autoconsommation et même de soulager le réseau. L’acceptabilité, les technologies d’interconnexion, les modèles de tarification seront étudiés pendant 4 ans afin de faciliter le déploiement futur à large échelle des technologies de smart charging et de V2G (vehicle to grid).

    1. Merci pour ces précieuses informations. J’ai parcouru le dossier et il est certain qu’une étude complète est indispensable comme le rapport de planair (qui est disponible sur https://www.planair.ch/files/163/RegEnergy/RegEnergy_EtudeTh%C3%A9orique_14072020.V2.pdf).
      Les conclusions concernant la V2G me laissent perplexe : … je cite : avec un gain envisageable de 1.5 millions … La répartition de ces gains entre les différents acteurs ainsi que la faisabilité de la combinaison des usages restent à déterminer.

      Il est fort à parier que le principal critère soit la rentabilité de l’investisseur et non du privé avec son véhicule (voir les chiffres du rapport en fonction des différents scénarios envisagés). De plus comme le cite la rapport … en parlant du “Vehiclue2Grid” ou V2G .. le potentiel technique de cette option reste le plus difficile à évaluer.
      Les chiffres sont donnés dans le rapport : la valorisation annuelle par véhicule de la mise à disposition de la batterie d’un véhicule électrique, pour le scénario Y-PARC 100 % Solaire est de 48 CHF (par année). A vos calculettes : combien d’années pour rentabiliser l’investissement d’une telle solution?

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