Face à la croissance rapide du marché chinois des véhicules à énergies nouvelles, l'application de la technologie V2G (Vehicle-to-Grid) revêt une importance croissante pour la mise en œuvre des stratégies énergétiques nationales et des réseaux intelligents. La technologie V2G transforme les véhicules électriques en unités de stockage d'énergie mobiles et utilise des bornes de recharge bidirectionnelles pour transmettre l'énergie du véhicule au réseau. Grâce à cette technologie, les véhicules électriques peuvent alimenter le réseau lors des pics de consommation et se recharger lors des périodes de faible consommation, contribuant ainsi à l'équilibrage de la charge sur le réseau.
Le 4 janvier 2024, la Commission nationale du développement et de la réforme et d'autres ministères ont publié le premier document de politique intérieure consacré spécifiquement à la technologie V2G : « Orientations relatives au renforcement de l'intégration et de l'interaction des véhicules à énergies nouvelles et des réseaux électriques ». S'appuyant sur les précédentes « Orientations relatives au développement d'un système d'infrastructures de recharge de haute qualité » publiées par le Bureau général du Conseil des affaires d'État, ces orientations précisent la définition de la technologie d'interaction véhicule-réseau, définissent des objectifs et des stratégies spécifiques et prévoient leur mise en œuvre dans le delta du Yangtsé, le delta de la rivière des Perles, la région Pékin-Tianjin-Hebei-Shandong, le Sichuan, Chongqing et d'autres régions où les conditions sont réunies, afin d'établir des projets pilotes.
Les données antérieures indiquent qu'il n'existe qu'environ 1 000 bornes de recharge compatibles V2G dans le pays, alors qu'il en compte actuellement 3,98 millions, soit seulement 0,025 % du nombre total de bornes existantes. Par ailleurs, la technologie V2G d'interaction véhicule-réseau est relativement mature et son application et la recherche la concernant sont courantes à l'échelle internationale. De ce fait, le potentiel de développement de la technologie V2G en milieu urbain est considérable.
Pékin, ville pilote nationale en matière de faibles émissions de carbone, encourage l'utilisation des énergies renouvelables. Son important parc de véhicules à énergies nouvelles et son infrastructure de recharge ont permis le déploiement de la technologie V2G. Fin 2022, la ville comptait plus de 280 000 bornes de recharge et 292 stations d'échange de batteries.
Toutefois, lors de sa promotion et de sa mise en œuvre, la technologie V2G se heurte à plusieurs défis, principalement liés à sa faisabilité opérationnelle et à la construction des infrastructures nécessaires. Prenant Pékin comme exemple, des chercheurs de l'Institut de recherche sur le papier ont récemment mené une enquête sur les secteurs urbains de l'énergie, de l'électricité et des bornes de recharge.
Les bornes de recharge bidirectionnelles nécessitent des coûts d'investissement initiaux élevés.
Des chercheurs ont constaté que la généralisation de la technologie V2G en milieu urbain pourrait résoudre le problème actuel de la rareté des bornes de recharge dans les villes. La Chine n'en est qu'aux prémices de l'application de cette technologie. Comme l'a souligné le responsable d'une centrale électrique, en théorie, la technologie V2G est similaire à la recharge des batteries externes par téléphone portable, mais son application concrète requiert une gestion des batteries et une interaction avec le réseau électrique plus poussées.
Des chercheurs ont étudié les entreprises exploitant des bornes de recharge à Pékin et ont constaté que la plupart de ces bornes sont actuellement unidirectionnelles et ne peuvent recharger que les véhicules. Pour promouvoir les bornes bidirectionnelles compatibles V2G (véhicules connectés au réseau), plusieurs défis pratiques se posent :
Tout d'abord, les grandes métropoles comme Pékin sont confrontées à une pénurie de terrains. La construction de bornes de recharge compatibles V2G, que ce soit par location ou achat de terrain, représente un investissement à long terme et des coûts élevés. De plus, il est difficile de trouver des terrains supplémentaires disponibles.
Deuxièmement, la transformation des bornes de recharge existantes prendra du temps. Le coût d'investissement lié à leur construction est relativement élevé, incluant le coût des équipements, la location des espaces et le câblage nécessaire au raccordement au réseau électrique. Ces investissements nécessitent généralement au moins deux à trois ans pour être amortis. Si la modernisation repose sur des bornes existantes, les entreprises risquent de ne pas être suffisamment incitées avant que les coûts ne soient couverts.
Auparavant, les médias avaient indiqué que la généralisation de la technologie V2G en milieu urbain se heurtait à deux obstacles majeurs : d’une part, le coût initial élevé des infrastructures ; d’autre part, le risque de déséquilibrer le réseau électrique en cas de raccordement intempestif des véhicules électriques.
Les perspectives technologiques sont optimistes et présentent un grand potentiel à long terme.
Que signifie l'application de la technologie V2G pour les automobilistes ? Des études montrent que l'efficacité énergétique des petits tramways est d'environ 6 km/kWh (soit 6 km/kWh pour 1 kilowattheure). La capacité des batteries des petits véhicules électriques est généralement de 60 à 80 kWh, et une voiture électrique peut être chargée à environ 80 kilowattheures. Cependant, la consommation d'énergie d'un véhicule inclut également la climatisation, etc. Par rapport à une situation idéale, l'autonomie sera réduite.
Le responsable de la société exploitant les bornes de recharge mentionnées précédemment se montre optimiste quant à la technologie V2G. Il a souligné qu'un véhicule à énergie nouvelle peut stocker 80 kilowattheures d'électricité une fois complètement chargé et en injecter 50 sur le réseau à chaque recharge. D'après les tarifs de recharge observés par les chercheurs dans le parking souterrain d'un centre commercial situé sur le quatrième périphérique est de Pékin, le prix de la recharge est de 1,1 yuan/kWh en heures creuses (les prix sont plus bas en périphérie) et de 2,1 yuans/kWh en heures de pointe. En supposant que le propriétaire du véhicule recharge quotidiennement en heures creuses et injecte de l'électricité sur le réseau aux heures de pointe, il peut réaliser un bénéfice d'au moins 50 yuans par jour, aux tarifs actuels. « Avec d'éventuels ajustements tarifaires du réseau électrique, comme la mise en place d'une tarification au marché aux heures de pointe, les revenus générés par l'injection d'électricité sur les bornes de recharge pourraient encore augmenter. »
Le responsable de la centrale électrique susmentionnée a souligné que, grâce à la technologie V2G, il est nécessaire de prendre en compte les coûts liés aux pertes de batterie lorsque des véhicules électriques injectent de l'électricité dans le réseau. Selon certaines sources, le coût d'une batterie de 60 kWh est d'environ 7 680 dollars américains (soit environ 55 000 yuans).
Pour les entreprises de bornes de recharge, la demande en technologie V2G (Vehicle-to-Grid) va croître avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques. Lorsque ces véhicules injectent de l'électricité dans le réseau via les bornes de recharge, les entreprises concernées perçoivent des frais de service. Par ailleurs, dans de nombreuses villes chinoises, des entreprises investissent dans l'exploitation de ces bornes et bénéficient de subventions publiques.
Les villes chinoises encouragent progressivement le déploiement des applications V2G. En juillet 2023, la première station de démonstration de recharge V2G de la ville de Zhoushan a été mise en service, et la première transaction de recharge dans un parc de la province du Zhejiang a été réalisée avec succès. Le 9 janvier 2024, NIO a annoncé la mise en service de son premier lot de 10 stations de recharge V2G à Shanghai.
Cui Dongshu, secrétaire général de l'Association nationale conjointe d'information sur le marché des véhicules particuliers, se montre optimiste quant au potentiel de la technologie V2G. Il a indiqué aux chercheurs qu'avec les progrès réalisés dans le domaine des batteries, leur durée de vie pourrait atteindre 3 000 cycles de charge, voire plus, soit l'équivalent d'une dizaine d'années d'utilisation. Ceci est crucial pour les applications nécessitant des cycles de charge et de décharge fréquents des véhicules électriques.
Des chercheurs étrangers sont parvenus à des conclusions similaires. Le Territoire de la capitale australienne (ACT) a récemment achevé un projet de recherche de deux ans sur la technologie V2G, intitulé « Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS) ». Ce projet montre qu'avec le développement à grande échelle de cette technologie, les coûts de recharge V2G devraient diminuer considérablement. À terme, la baisse du coût des infrastructures de recharge entraînera donc une baisse du prix des véhicules électriques, réduisant ainsi leurs coûts d'utilisation. Ces résultats pourraient également s'avérer particulièrement utiles pour équilibrer l'injection d'énergie renouvelable dans le réseau lors des pics de consommation.
Cela nécessite la coopération du réseau électrique et une solution axée sur le marché.
Sur le plan technique, le processus de réinjection de l'énergie des véhicules électriques dans le réseau électrique augmentera la complexité de l'opération globale.
Xi Guofu, directeur du département du développement industriel de State Grid Corporation of China, a déclaré que la recharge des véhicules à énergies nouvelles se caractérise par une forte consommation et une faible puissance. La plupart des propriétaires de ces véhicules ont l'habitude de les recharger entre 19h00 et 23h00, ce qui coïncide avec la période de pointe de la consommation électrique résidentielle. Cette consommation peut atteindre 85 %, ce qui intensifie la demande de pointe et a un impact considérable sur le réseau de distribution.
D'un point de vue pratique, lorsque les véhicules électriques réinjectent de l'énergie électrique dans le réseau, un transformateur est nécessaire pour ajuster la tension et assurer la compatibilité avec ce dernier. Cela signifie que le processus de décharge des véhicules électriques doit être compatible avec la technologie des transformateurs du réseau. Plus précisément, le transport d'énergie de la borne de recharge au véhicule implique une conversion de tension d'une tension élevée à une tension plus basse, tandis que le transport d'énergie du véhicule vers la borne de recharge (et donc vers le réseau) nécessite une élévation de tension d'une tension plus basse à une tension plus élevée. Sur le plan technologique, le processus est plus complexe, impliquant une conversion de tension et la garantie de la stabilité de l'énergie électrique et du respect des normes du réseau.
Le responsable de la centrale électrique susmentionnée a souligné que le réseau électrique doit assurer une gestion énergétique précise pour les processus de charge et de décharge de plusieurs véhicules électriques, ce qui représente non seulement un défi technique, mais implique également un ajustement de la stratégie d'exploitation du réseau.
Il a déclaré : « Par exemple, dans certaines zones, les câbles du réseau électrique existant ne sont pas suffisamment épais pour supporter un grand nombre de bornes de recharge. C’est comparable au réseau de distribution d’eau. La conduite principale ne peut pas alimenter toutes les canalisations secondaires et doit être entièrement recâblée. Cela implique de nombreux travaux de recâblage et des coûts de construction élevés. » Même si des bornes de recharge sont installées, leur bon fonctionnement peut être compromis par des problèmes de capacité du réseau.
Des travaux d'adaptation sont nécessaires. Par exemple, la puissance des bornes de recharge lente est généralement de 7 kilowatts (7 kW), tandis que la puissance totale des appareils électroménagers d'un foyer moyen est d'environ 3 kilowatts (3 kW). Avec une ou deux bornes de recharge, la charge peut être pleinement exploitée, et même en cas de consommation hors pointe, le réseau électrique est plus stable. En revanche, si un grand nombre de bornes sont connectées et que la consommation se fait aux heures de pointe, la capacité du réseau risque d'être dépassée.
Le responsable de la centrale électrique susmentionnée a déclaré que, dans la perspective d'une énergie distribuée, la commercialisation de l'électricité pourrait être envisagée afin de faciliter la recharge des véhicules électriques sur le réseau. Actuellement, l'électricité est vendue par les producteurs aux gestionnaires de réseau, qui la distribuent ensuite aux utilisateurs et aux entreprises. Cette distribution à plusieurs niveaux augmente le coût global de l'approvisionnement. Si les utilisateurs et les entreprises pouvaient acheter directement leur électricité auprès des producteurs, la chaîne d'approvisionnement serait simplifiée. « L'achat direct permettrait de réduire les intermédiaires et, par conséquent, les coûts d'exploitation. Il pourrait également inciter les exploitants de bornes de recharge à participer plus activement à la gestion et à la régulation du réseau, ce qui est essentiel au bon fonctionnement du marché de l'électricité et au développement de l'interconnexion véhicule-réseau. »
Qin Jianze, directeur du Centre de services énergétiques (Centre de contrôle de la charge) de State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., a suggéré qu'en tirant parti des fonctionnalités et des avantages de la plateforme Internet des véhicules, les bornes de recharge pour biens sociaux pourraient y être connectées afin de simplifier les opérations des opérateurs sociaux. L'objectif est de faciliter cette connexion, de réduire les coûts d'investissement, de parvenir à une coopération mutuellement avantageuse avec la plateforme Internet des véhicules et de construire un écosystème industriel durable.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Date de publication : 10 février 2024
