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Charge bidirectionnelle: l’avenir de l’électromobilité?

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La charge bidirectionnelle désigne la capacité d’un véhicule électrique à charger de l’énergie, mais aussi à la stocker et à la réinjecter dans le réseau. Les propriétaires d’un véhicule électrique ont tout intérêt à s’intéresser à cette évolution, comme le montre cet article.

Stocker de l’énergie avec sa voiture

Un problème de fond des énergies renouvelables réside souvent dans le stockage de l’électricité. Ainsi, l’installation photovoltaïque sur le toit produit de l’électricité quand le soleil brille, mais pas nécessairement quand on en a besoin. L’idéal est donc de stocker le surplus d’énergie produite. C’est possible avec des batteries spéciales, mais ce procédé a un coût. C’est précisément ici que la charge directionnelle apporte une contribution notable. Grâce à cette technologie, une voiture électrique peut remplir cette fonction de stockage. En général, on recharge sa voiture pour pouvoir rouler avec. Avec la technologie adaptée, la voiture électrique peut aussi restituer du courant. Elle peut par exemple stocker le surplus d’énergie provenant de l’installation photovoltaïque pour la réinjecter dans le réseau. 

Particularités techniques du courant continu et du courant alternatif

La différence entre courant continu et courant alternatif joue un rôle clé lors du processus de charge et de décharge. Le courant alternatif (AC) est utilisé dans le réseau électrique de chaque ménage. Lors du transfert de l’énergie entre le réseau et le véhicule, le courant alternatif est généralement converti en courant continu à l’intérieur du véhicule afin de charger la batterie. Cette conversion s’effectue avec un chargeur embarqué (OBC) et un convertisseur intégré dans celui-ci. Pour que l’électricité puisse être utilisée dans la maison ou réinjectée dans le réseau, le courant doit circuler dans le sens opposé. Un onduleur intégré dans le véhicule ou dans la borne de recharge est nécessaire à cet effet. Cet appareil permet de convertir le courant continu de la batterie en courant alternatif.

L’électricité provenant de la voiture peut ainsi être réutilisée.

Il existe différentes méthodes pour utiliser l’électricité stockée dans la batterie de la voiture. Elles sont le plus souvent désignées par le sigle V2X (Vehicle-to-Everything). Nous avons établi ci-après une vue d’ensemble des trois variantes les plus connues:

  • V2L: la technologie «Vehicle-to-Load» fonctionne tout simplement grâce à une prise installée dans le véhicule, à laquelle différents appareils peuvent être branchés. C’est très pratique au camping ou pour brancher tous les appareils du quotidien qui doivent être rechargés régulièrement. 
  • V2H: la technologie «Vehicle-to-Home» désigne l’utilisation de la batterie d’une voiture électrique pour alimenter le foyer en courant. La voiture est branchée à la borne de recharge de la maison, selon la procédure usuelle. Mais avec cette technologie, l’électricité injectée dans le véhicule peut, si nécessaire, être utilisée pour la maison. C’est particulièrement intéressant pour les personnes propriétaires de leur logement et qui possèdent une installation photovoltaïque. La batterie sert en effet de moyen de stockage intermédiaire de l’énergie solaire.
  • V2G:  on parle de «Vehicle-to-Grid» lorsque le surplus d’énergie du véhicule est réinjecté dans le réseau électrique global pour compenser les fluctuations et les pics de forte sollicitation. Cette variante est certainement celle qui offre le plus grand potentiel pour l’avenir, car elle s’inscrit dans une perspective de durabilité et d’approvisionnement en énergies renouvelables.

Une norme importante pour la charge bidirectionnelle

La norme ISO 15118-20 est une norme internationale qui régit la charge bidirectionnelle de véhicules électriques et qui décrit la communication entre le véhicule et l’infrastructure de recharge. Elle définit les interfaces et les protocoles de communication nécessaires à la charge bidirectionnelle.

Cette norme définit aussi la manière dont sont échangées les informations sur le niveau de charge de la batterie et sur le flux d’électricité disponible entre le véhicule et l’infrastructure de recharge.

Domaines d’utilisation et fonctions de la charge bidirectionnelle

La charge bidirectionnelle présente potentiellement plusieurs domaines d’utilisation qui peuvent contribuer de manière importante à la transition énergétique et à un approvisionnement durable. 

  • Moyen de stockage avec effet stabilisateur: en cas de demande énergétique momentanément élevée ou de charges de pointe, des difficultés d’approvisionnement peuvent affecter le réseau électrique. Dans de telles situations, la charge bidirectionnelle peut permettre de stabiliser le réseau en y réinjectant le surplus d’énergie contenu dans les batteries des voitures électriques.
  • Moyen de stockage durable: le surplus d’énergie qui provient par exemple d’installations photovoltaïques peut être stocké de manière durable dans des batteries. L’injection dans le réseau électrique peut intervenir à tout moment.
  • Moyen de stockage privé: les batteries des véhicules électriques peuvent servir de moyen de stockage d’énergie à des fins personnelles. Dans une période marquée par une faible production d’énergie et des besoins énergétiques élevés, les batteries des véhicules électriques peuvent couvrir une partie de nos besoins énergétiques. 
  • Moyen de stockage mobile: les batteries des véhicules électriques peuvent aussi être utilisées comme moyen de stockage mobile lors de manifestations ou de catastrophes pour faire fonctionner des appareils médicaux ou approvisionner les hôpitaux en électricité.

Les voitures électriques en Suisse

Le nombre d’immatriculations de voitures électriques est en constante augmentation ces dernières années. En 2023, plus de 169 000 voitures électriques ont été mises en circulation. Malgré ce chiffre élevé, elles ne représentent que 3,3% des voitures de tourisme en Suisse. 

Cela explique aussi le retard à rattraper concernant la charge bidirectionnelle et les possibilités qu’elle offre: avec ce pourcentage, l’utilité de cette technologie pour l’ensemble de la société est encore relativement faible. Toutefois, si la tendance en faveur de la voiture électrique persiste, des progrès plus importants seront réalisés en matière de charge bidirectionnelle .

Défis techniques et solutions possibles

Malgré les nombreux avantages qu’elle offre, la charge bidirectionnelle comporte quelques défis qu’il convient de relever si l’on souhaite qu’elle soit utilisée à grande échelle.

  • Répercussions sur la durée de vie des batteries: l’un des principaux défis pour la charge bidirectionnelle est la sollicitation des batteries. Les processus de charge et de décharge fréquents peuvent réduire la durée de vie des batteries. De plus, la charge n’est pas linéaire, ce qui entraîne une sollicitation non uniforme de la batterie. Une solution possible à ces problèmes serait l’utilisation de systèmes de gestion de charge intelligents qui optimisent le processus de charge et de décharge et qui équilibrent la sollicitation de la batterie. La question de la garantie du constructeur se pose également. En effet, avec la charge bidirectionnelle, la batterie est nettement plus sollicitée que dans le cadre de son utilisation normale sur route. Il convient donc de vérifier si les mêmes droits de garantie continuent de s’appliquer.
  • Différences techniques: il existe aujourd’hui de nombreuses voitures électriques sur le marché. Bien sûr, elles présentent un certain nombre de différences. La diversité de l’offre, qui est une bonne chose pour les acheteurs potentiels, peut devenir un problème pour ce qui est de la charge bidirectionnelle. Le type de batterie, la tension dominante et d’autres aspects nécessitent une technologie capable de gérer de la même manière toutes ces différences. Sinon, des dommages risquent de se produire sur la voiture et sur la borne de recharge.
  • Adaptations sur le réseau électrique: la charge bidirectionnelle a aussi des répercussions sur le réseau électrique. Le fait de réinjecter le surplus d’énergie dans le réseau peut entraîner des surcharges ou des fluctuations de tension pouvant déstabiliser le réseau. Pour éviter de tels problèmes, il convient de procéder à des adaptations, par exemple l’utilisation de technologies propres aux réseaux intelligents («smart grid»)
  • Cadre juridique: la charge bidirectionnelle est une technologie relativement récente pour laquelle il n’existe pas encore de réglementation uniforme ni de cadre juridique. Pour garantir son intégration sur le marché de la mobilité, un cadre juridique adapté doit donc être défini. Il convient par exemple de fixer des normes en matière de technologie de charge, de remédier à la question de la protection des données et de créer des mesures incitatives pour l’utilisation de la charge bidirectionnelle, par exemple des avantages fiscaux ou des programmes de subvention. Il faut définir un cadre juridique de base qui précise la manière dont la voiture, qui est en premier lieu un moyen de transport, devient aussi un moyen de stockage d’énergie.

La charge directionnelle ne pourra se développer que si ces barrières sont durablement levées. Des solutions prometteuses existent déjà, par exemple l’utilisation de systèmes de gestion de charge intelligents ou l’adaptation du réseau au moyen de technologies propres aux réseaux intelligents. Ces dernières englobent des solutions qui coordonnent la production, le stockage et la consommation de l’électricité. L’intégration de la charge bidirectionnelle dans les initiatives dédiées à la transition énergétique peuvent contribuer de manière importante à un approvisionnement énergétique durable et réduire notre dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles.

Voitures électriques adaptées à la charge bidirectionnelle

Toutes les voitures ne sont pas adaptées à la charge bidirectionnelle. Votre choix pourra se porter sur l’un des modèles suivants si vous souhaitez utiliser cette technologie.

  • VW ID.3
  • VW ID.4
  • VW ID.5
  • VW ID. Buzz
  • Nissan Leaf
  • Nissan e-NV200
  • Volvo EX90
  • Skoda Enyaq
  • Polestar 3
  • Mitsubishi Outlander Plug-in Hybrid
  • Mitsubishi i-MiEV / Citroën C-Zero / Peugeot iOn
  • Mitsubishi Eclipse Cross Plug-in-Hybrid
  • Hyundai Ioniq 5/6
  • Kia EV6
  • Honda e
  • MG 4
  • MG 5

(État: 04/2023)

D’autres modèles viendront compléter cette liste à l’avenir. De nombreux constructeurs ont déjà annoncé l’intégration de cette fonction dans certains modèles. Mais ce n’est pas seulement la voiture qui doit être équipée de la technologie adéquate. La borne de recharge doit elle aussi en être équipée. Parmi les constructeurs réputés dans ce domaine figurent ABB, Entratek, Evtec ou Wallbe.

Évolutions et perspectives

La charge bidirectionnelle devrait jouer un rôle croissant dans les années à venir. Il est donc conseillé de suivre avec attention l’évolution de la situation.

  1. Évolution du marché et acceptation: le marché de la charge bidirectionnelle est encore relativement petit, mais cela devrait changer. L’un des principaux leviers de cette évolution est la demande croissante en énergies renouvelables et, par conséquent, la nécessité de stocker et d’utiliser plus efficacement l’électricité issue de sources renouvelables comme l’éolien ou le solaire. Un autre facteur est l’intérêt toujours plus grand que portent les particuliers et les entreprises aux véhicules électriques. La crise énergétique actuelle montre qu’il est urgent de se pencher sur le thème des énergies renouvelables.
  2. Développement: pour que le potentiel de la charge bidirectionnelle puisse être pleinement exploité, des évolutions et des progrès doivent être accomplis dans la technologie et l’infrastructure. Il faut par exemple améliorer la technologie des batteries et développer des systèmes de gestion de charge intelligents, capables d’optimiser les processus de charge et de décharge et d’équilibrer la sollicitation des batteries.
  3. Potentiels: la charge bidirectionnelle peut jouer un rôle important dans la résolution de la crise énergétique, car elle permet d’augmenter la part des énergies renouvelables dans le mix électrique. À long terme, cette technologie peut réduire la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles.

Conclusion: la charge bidirectionnelle est une technologie très prometteuse

Il s’agit d’une technologie innovante qui permet de faire circuler de l’énergie entre le véhicule et le réseau électrique et inversement. Son principe de fonctionnement repose sur le pilotage intelligent des processus de charge et des flux d’électricité. Dans le cadre de ce pilotage, soit le surplus d’énergie disponible dans le véhicule est réinjecté dans le réseau électrique, soit le véhicule sert de dispositif de stockage mobile. Cette technologie ouvre la voie à de nombreux domaines d’utilisation pour la stabilisation du réseau électrique et l’intégration des énergies renouvelables dans ce dernier.

Il reste toutefois des défis techniques à relever en vue de la mise en œuvre de la charge bidirectionnelle, parmi lesquels la durée de vie des batteries, les adaptations à apporter au réseau ainsi que le cadre juridique et les réglementations nécessaires. Les entreprises tout comme le législateur doivent réaliser des progrès dans ces domaines pour rendre cette technologie abordable et convaincre l’utilisateur final de son utilité.

Questions fréquemment posées sur la charge bidirectionnelle

Qu’est-ce que la charge bidirectionnelle?

La charge bidirectionnelle permet non seulement de recharger les véhicules à partir de l’infrastructure de recharge, mais aussi de réinjecter dans le réseau électrique le surplus d’énergie disponible dans leur batterie.

Quels sont les avantages de la charge bidirectionnelle?

La charge bidirectionnelle offre plusieurs avantages et permet par exemple de stabiliser le réseau et d’utiliser plus efficacement les énergies renouvelables. Elle peut aussi contribuer à réduire les coûts liés à l’extension du réseau, car les batteries des voitures électriques servent de moyens de stockage d’énergie temporaires.

Comment fonctionne la charge bidirectionnelle?

La charge bidirectionnelle nécessite une infrastructure de recharge et un véhicule électrique équipé d’un dispositif de charge bidirectionnelle. Lors de la charge, l’énergie issue de l’infrastructure de recharge est acheminée dans la batterie du véhicule. Lors de la décharge, l’énergie contenue dans la batterie du véhicule est réinjectée dans l’infrastructure de recharge. C’est notamment utile lorsqu’une installation photovoltaïque produit de l’électricité à un moment où on n’en a pas besoin.

La charge bidirectionnelle est-elle autorisée en Suisse?

Il n’existe aucune loi interdisant la charge bidirectionnelle. Par conséquent, vous avez le droit d’utiliser cette technologie dans le cadre des règles en vigueur et si vous disposez des équipements appropriés (voiture électrique, borne de recharge).

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