Le bâtiment se met au courant
Mathieu Dejeu | le 13/04/2018 | Architecture, Bâtiment, Yvelines, France entière, Europe
De plus en plus, les véhicules électriques rempliront leurs batteries ailleurs que sur la voie publique. Avec, comme enjeu majeur, le contrôle de la puissance délivrée.
Après une décennie de flottement, le véhicule électrique semble désormais aux portes de la consommation de masse. Encore inexistant en 2010, le parc français dépasse aujourd'hui les 127 000 immatriculations. Le secteur du bâtiment est concerné au premier chef par cette croissance rapide. En effet, « à l'avenir, 90 % des recharges s'effectueront au moyen d'équipements installés dans les logements, les entreprises ou les commerces », estime Matthieu Mefflet-Piperel, ingénieur transport et mobilité au sein de l'Agence de l'environnement de la maîtrise de l'énergie (Ademe). Depuis 2017, tous les édifices neufs doivent d'ailleurs posséder des places de parking précâblées afin de pouvoir accueillir des infrastructures de recharge.
Cependant, l'alimentation simultanée à pleine puissance d'un grand nombre de ces systèmes requiert une quantité d'énergie considérable. L'infrastructure et l'abonnement capables de délivrer autant d'électricité se révèlent alors très coûteux. « Quand un site abrite plusieurs dizaines de bornes, cette question devient essentielle. Le pilotage dynamique de la charge peut limiter cet appel de puissance », analyse Irina Khodossova, associée du bureau d'études Solstyce, chargée du pôle Smart grid et mobilité électrique.
Contrôler pour payer moins
La majorité des fabricants de points de recharge proposent aujourd'hui des automates de contrôle. Ces boîtiers maintiennent la demande sous un plafond fixé et répartissent le courant disponible entre les bornes. « Les véhicules comptent parmi les rares consommations électriques flexibles, explique Pierre Clasquin, président-directeur général (P-DG) du constructeur de bornes G2Mobility. Si une voiture reste garée pendant huit heures, on est en mesure de remplir sa batterie dans le temps imparti malgré quelques restrictions de puissance. » Un site peut ainsi abriter un large parc de bornes sans investissements excessifs. « Pourtant, les maîtres d'œuvre s'intéressent peu au pilotage dynamique, remarque le P-DG.
Pour les convaincre, il faudrait traduire cette restriction de service en euros ou leur donner la possibilité de bénéficier d'une électricité gratuite provenant de sources renouvelables. »
Des modèles à définir
Les automobilistes peuvent déjà être indemnisés des modulations de la recharge. Renault, en partenariat avec la société Jedlix, a lancé en octobre 2017 aux Pays-Bas l'application mobile Z.E. Smart Charge. Ce logiciel gère la charge d'un modèle Zoé sur la borne du domicile en fonction des besoins de l'utilisateur et du réseau électrique. Il peut ainsi monnayer sur le « marché de l'effacement » (de consommation) sa capacité à arrêter le chargement de la voiture pendant un certain temps pour éviter un pic de consommation. « L'application verse ensuite une rémunération au propriétaire pour ce service. Une version française sera disponible prochainement », précise Yasmine Assef, directrice du programme services énergétiques de Renault.
En revanche, la fourniture d'un courant à moindres frais grâce à des panneaux photovoltaïques bute sur quelques problèmes normatifs. Cette démarche exige notamment que la supervision du site déclenche la charge au moment de la production solaire. « Or, la gestion technique du bâtiment emploie de nombreux protocoles. Cette diversité complique l'intégration des bornes à ce système », déplore Pierre Clasquin. Au-delà de cet obstacle, le flou réglementaire autour de l'autoconsommation collective et du stockage empêche une réflexion à plus large échelle. « La maille du quartier serait la plus pertinente, observe Irina Khodossova. Mais il reste des difficultés, notamment pour évoluer vers les schémas où les véhicules fourniraient de l'énergie aux bâtiments ou au réseau. » La filière prépare néanmoins cette prochaine étape : « Pour ce faire, la borne ou la voiture doit incorporer un convertisseur de courant, indique Yasmine Assef. La réglementation et les protocoles restent à définir, mais nous travaillons déjà sur de tels véhicules. »
Un équipement BienVEnu
Le déploiement des bornes de recharge dans les logements collectifs existants constitue l'un des principaux défis de la mobilité électrique. Outre les complications liées au circuit électrique, cette configuration nécessite un service de facturation adapté. Depuis septembre 2015, le projet BienVEnu cherche à résoudre ces problèmes. Dans ce cadre, un consortium de huit partenaires (1), coordonné par Enedis, a imaginé un dispositif complet en cours de test en Ile-de-France, dans dix parkings d'immeubles résidentiels.
Payée par la copropriété ou le bailleur, l'installation consiste en un boîtier de contrôle et un câble électrique. Celui-ci peut être tiré dans tout le parking de façon à alimenter jusqu'à 40 points de recharge. L'ajout d'une nouvelle borne s'effectue, aux frais du propriétaire du véhicule, au moyen d'un simple raccord à perforation d'isolant. Le système de pilotage maintient l'appel de puissance dans les limites fixées.
BienVEnu comprend également un service de location : deux véhicules électriques sont à la disposition des résidents. Ils sont associés à deux bornes de 7 kW.
Le budget du projet s'élève à 10 millions d'euros, dont 4 millions apportés par l'Ademe. La région Ile-de-France a aussi subventionné le matériel posé. L'expérimentation prendra fin en septembre prochain, et ses conclusions seront rendues publiques dans les mois suivants.
(1) Enedis (coordinateur), CentraleSupélec, Clem', G2Mobility, Nexans, Park'n'Plug, Tetragora et Trialog.
Des batteries en renfort
Dans le domaine des infrastructures de charge, le contrôle de la puissance donne lieu à de nombreuses expériences. Soutenu financièrement par la région Ile-de-France et la BPI, le projet Becarre rassemble huit organismes (1) autour des interactions entre une borne et un système de stockage. Un démonstrateur éprouve cette combinaison depuis novembre 2016 aux Mureaux (Yvelines). « La borne possède une puissance de 43 kVA, mais elle est raccordée à un réseau d'une capacité de 36 kVA, explique Jacques Empinet, président de la société Controlsys Engineering. Le complément est apporté par le Buffer Energy Storage System (BESS), un coffret de batteries de notre conception. Une fois le véhicule débranché, les accumulateurs se remplissent sur le réseau. » Le constructeur lance cette année la version commerciale de ce produit. Si un tel équipement est surdimensionné pour une unique borne, il pourrait trouver sa place dans un site qui associerait une production d'électricité renouvelable et de gros besoins de recharge. « Il pourrait s'agir d'un parking équipé de panneaux photovoltaïques, indique le président. Nous proposons toute l'électronique nécessaire à la conversion du courant. En outre, le BESS peut être intégré à une gestion technique du bâtiment. »
(1) Enedis (coordinateur), Controlsys Engineering, communauté urbaine Grand Paris Seine et Oise, Ecam-EPMI, DBT, commune des Mureaux, Seinergy Lab et Jyvama Concept.
Bureaux - Kergrid, l'avenir déjà en service
Situé à la périphérie ouest de Vannes, le bâtiment Kergrid reflète parfaitement les préoccupations de son principal occupant, Morbihan Energies. Le syndicat des énergies du département a voulu un siège social en adéquation avec ses activités. Inauguré en novembre 2013, celui-ci possède entre autres des panneaux solaires en toiture produisant 126 kilowatts crête (kWc), deux éoliennes de 2,2 et 3,5 kW, et un système de stockage par batterie. C'est également l'un des rares édifices de l'Hexagone où les bornes communiquent avec la supervision énergétique du site. « Nous possédons sept points de charge. S'ils fonctionnent tous à pleine puissance simultanément, Kergrid dépasse de 50 % l'abonnement souscrit. Un contrôle est donc indispensable », explique Edouard Céreuil, responsable énergies du syndicat.
Cette intégration découle d'un partenariat avec Schneider Electric. Le groupe a fourni l'ensemble de l'infrastructure électrique et des systèmes d'automatisme du bâtiment. Tous les équipements échangent avec la plate-forme web EcoStruxure. Celle-ci peut piloter un petit réseau électrique en fonction de la production d'électricité locale.
La décharge et l'hydrogène en test.
L'établissement public et l'industriel ne cessent d'expérimenter de nouveaux modes de fonctionnement. Ils sont engagés depuis fin 2016 avec trois autres organismes (1) dans le projet de recherche FlexBat. Ces travaux visent notamment à gérer la décharge des véhicules dans le réseau. Le parking accueille pour ce faire une nouvelle borne bidirectionnelle compatible avec les voitures Nissan Leaf. Toujours dans le domaine du stockage et la mobilité, le syndicat a aussi inauguré en juin 2017 avec Engie une station à hydrogène. « Ces deux systèmes vont venir compléter la capacité de flexibilité du site », indique Edouard Céreuil.
(1) Keynergie, l'Irea et l'IRDL.
