Le jour où faire le plein d’électricité sera aussi rapide que celui d’essence, les voitures électriques seront compétitives. Des chercheurs de l’EPFL ont trouvé la solution pour y parvenir sans faire tomber le réseau: le stockage intermédiaire.
Les véhicules électriques seront réellement compétitifs lorsqu’on pourra faire le plein d’électricité aussi rapidement que celui de fuel. Si les batteries font des progrès de stockage exponentiels, c’est le réseau qui reste le maillon faible: comment supporterait-il la recharge simultanée de milliers de véhicules?
De surcroit si la recharge est ultrarapide, ce qui requiert une puissance plus que décuplée. Des chercheurs de l’EPFL ont trouvé la parade : le stockage intermédiaire.
En une minute trente, le réservoir d’une voiture diesel est capable d’ingurgiter de quoi rouler près de 1000km. Après le même temps de charge, la plus performante des voitures électriques ne roulera pas plus de 6 kilomètres. Pour charger plus vite, la seule solution est d’augmenter la puissance à l’entrée. Mais il faudrait 4,5 MW, soit la puissance de 4.500 machines à laver, pour effectuer une recharge aussi rapide. Impossible à obtenir avec le réseau de distribution sans le faire tomber.
En basse ou moyenne tension
« Nous avons imaginé un système de stockage intermédiaire », estime Alfred Rufer, chercheur au Laboratoire d’électronique industrielle. «Ce stockage tampon permet de découpler les stations du réseau, tout en garantissant un niveau de recharge élevé pour les véhicules.» Et le tout en utilisant le réseau basse tension (celui qui arrive dans les foyers) ou moyenne tension (distribution régionale), ce qui réduit considérablement les investissements.
Concrètement, l’élément de stockage intermédiaire est une batterie lithium-fer, d’une taille approximative d’un container maritime, qui s’alimente en continu à petite puissance sur le réseau. Quand une voiture souhaite faire un plein express, la batterie tampon restitue fissa l’électricité accumulée à celle du véhicule. Le réseau n’est même pas sollicité.
Pour prouver que le système fonctionne, les chercheurs du Centre de l’énergie et du Laboratoire d’électronique industrielle de l’EPFL, ainsi que leurs partenaires de l’EMPA, l’ETHZ et la HES bernoise ont construit un démonstrateur. Il prend la forme d’une remorque contenant la batterie de stockage intermédiaire. Elle se recharge sur le réseau basse tension et fournit dans le quart d’heure les 20 à 30 kWh nécessaires à la recharge d’une batterie de véhicule électrique standard. «Nous voulions passer sous la barre psychologique de la demi-heure. Mais, il reste une marge d’amélioration», souligne Massimiliano Capezzali, directeur adjoint du Centre de l’énergie, qui a coordonné le projet.
Dimensionner les stations de recharge de demain
L’intérêt de ce concept est avant tout de permettre de dimensionner les stations de recharge de demain. Il faut imaginer un monde où, progressivement, les stations-service du XXe siècle seront remplacées par des stations de recharge électriques. Comme les pompistes évaluaient la taille de leurs citernes, les futurs fournisseurs d’énergie électrique devront estimer la puissance de leur stockage tampon. Pour aider au dimensionnement, les chercheurs ont donc construit une équation qui prend en compte différents paramètres: statistiques de trafic sur un tronçon donné, estimation du nombre de véhicules électriques, capacité de charge des batteries, le besoin de charge des utilisateurs…
Les simulations, sur la base de flux réels en Suisse romande, montrent que le scénario est tout à fait réaliste. Une station qui assurerait la recharge rapide de 200 véhicules par jour aurait besoin d’une capacité de stockage intermédiaire de 2,2MWh. Soit le même ordre de grandeur que l’énergie consommée par un foyer… en un an. En volume, cela correspond grosso modo à quatre conteneurs maritimes. «La mobilité électrique bouleverse nos habitudes. Il est évident qu’à l’avenir plusieurs systèmes de recharge – par exemple, lente à domicile et ultrarapide lors de longues distances – vont cohabiter», conclut Massimiliano Capezzali.
( Source : EPFL)
Pour le stockage intermédiaire, il sera bien plus efficace d’utiliser des supercondensateurs plutôt que des batteries. Les supercondensateurs ont un meilleur rendement et supportent des millions de cycles de charge. S’il faut changer les batteries des stations de recharge tous les mois, c’est mal barré !
Les bornes de recharge Tesla ont déja une batterie tampon pour lisser la consommation sur le réseau électricque. Ce sont des batteries Li-Ion comme celle de ses voitures. On butte de toutes les façons vers 100-150 kW de puissance pour des raisons de taille du cable de la pompe et de son poids. Mais la recharge à la pompe n’est pas la seule solution. La recharge permanante par induction sur les grands axes est aussi une autre piste. Quand la voiture roule, la chaussé lui envoit les 15-20 kW nécessaire au maintien de la charge de sa batterie. L’angleterre conduit une expérimentation sur ce point.
Sauf qu’au passage on va perdre le rendement de charge-décharge de la batterie tampon, soit 10% « au doigt mouillé »…
+1! ses chercheurs figés à l’époque du tjrs + qui n’ont tjrs pas compris que le futur devrait nécessairement rimer avec mieux et moins pour être durable. Complément affligeant! Minable! Intellectuellement médiocre! Vouloir reproduire avec l’électrique, un écosystème proche de celui de l’auto à pétrole du siècle dernier (2″ => 1000km autonomie), c’est faire part d’une profonde ignorance sur l’éco-système VE. Dans 10 ans, les généralistes n’auront pas grand chose de mieux à proposer que ce que propose Tesla depuis 3 ans déjà. Parce que les lois de la physique sont bcp plus têtues que l’imagination sans limite des ras de laboratoire. Vive le futur sobre et intelligent!
et avec l’hydrogène, c’est pratiquement aussi rapide que le diesel et pratiquement les mêmes distances!
Pour gp « ses chercheurs figés à l’époque du tjrs + qui n’ont tjrs pas compris que le futur devrait nécessairement rimer avec mieux et moins pour être durable » Que le futur doive faire mieux pourquoi pas, mais ce n’est pas toujours le cas. En revanche que le futur doivent faire moins, même au nom de l’écologie, c’est beaucoup moins sûr. En effet si on développe très massivement les énergies renouvelables (notamment dans les pays développés) on risque bien de se retrouver avec trop d’énergie et en particulier trop d’électricité que l’on écoulera à bas prix (signal prix contraire au dogme). Le problème des siècles à venir n’est pas que l’on va globalement manquer d’énergie comme voudrait le faire croire certains. Le problème est de s’affranchir progressivement des FOSSILES et de faire évoluer le mix énergétique qui ne sera pas intégralement composée d’énergie « vertes ». Dans le cas particulier de la France, nous avons 10 EWh potentiellement disponibles : Pourquoi devrait-on toujours faire moins ?
L’article présenté montre une fois encore s’il en était besoin que le véhicule électrique aussi performant que le véhicule thermique actuel restera encore longtemps une vue de l’esprit. Tout est dit dans ce papier : – voiture diesel : 1 min 30 de remplissage du réservoir pour 1000 km, – véhicule électrique : 15 min de charge avec stockage intermédiaire pour 150 km, soit 1 h 30 pour moins de 900 km, – batterie de stockage intermédiaire rechargée sur le réseau basse tension pour fournir dans le quart d’heure les 20 à 30 kWh nécessaires à la recharge d’une batterie de véhicule électrique standard. Ceci correspond à une capacité effective du système de recharge limitée à 4 véhicules électrique par heure, – station assurant la recharge rapide de 200 véhicules par jour correspondant à une capacité de stockage intermédiaire de 2,2 MWh (4 « conteneurs maritimes » : une station service actuelle à 10 distributeurs avec 6 min de remplissage assure 100 véhicules par heure soit 2400 par jour (12 fois plus). Son équivalent électrique nécessitera donc 12 x 15/6 = 30 fois 2,2 MWh soit 120 conteneurs maritimes !
étroitesse d’esprit qui applqiue les même solutions à des problèmes différents! pourquoi voulez vous que tout soit concentré dans des stations services? y-a-t-il des pompes à carburant dans les parking souterrains, non et pourtant y loger un ou 2 conteneurs permettrait déjà de recharger un certains nombre de véhicules idem en aeroport, idem dans les ares, etc, etc, etc,… un nouveau service qui rapporterait certainement plus que l’argent qui dort dans les livrets dépargnet ou les assurances vie en euro!
+1 L’électricité et partout, les auto à l’arret 95% du temps, et on voudrait nous obliger à faire le plein d’éelectricité dans des stations services comme au siècle dernier ? Quelque chose cloche non?
+1 L’électricité est partout, les auto à l’arret 95% du temps, et on voudrait nous obliger à faire le plein d’électricité dans des stations service comme au siècle dernier ? Quelque chose cloche non?
+1 L’électricité est partout, les auto à l’arret 95% du temps, et on voudrait nous obliger à faire le plein d’électricité dans des stations service comme au siècle dernier ? Quelque chose cloche non?
En 6 mois et 5000 km, je n’ai jamais fait de recharge rapide. Je charge à 3kW la plupart du temps et rarement à 6kW. Je fais 2 longs trajets par an pour les vacances. L’été, je pourrai faire le trajet quand les bornes sur autoroute seront déployés en prenant le temps pour les pauses. L’hiver avec le chauffage et l’autonomie réduite ce n’est pas jouable avec les batteries actuelles. Mais la prochaine génération de VE à 250 km d’autonomie le permettra (2017). Deux poses de 1 h pour faire 750 km, ce n’est pas contraignant. Donc pour moi, la recharge rapide restera très occasionelle.
Excusez moi je suis nouveau mais ma question me semble tellement élémentaire qu’il doit y avoir un loup pour qu’on ne l’ai pas déja posée. Pourquoi vouloir recharger la batterie qui se trouve sur le véhicule plutôt que de la remplacer par une batterie chargée. On pourrait trés bien dans ces stations service avoir un stock de batteries maintenues en charge qui viendraient remplacer les batteries vides. Ce qui présenterait un gain de temps et pout être rendrait les containers de stockage inutiles. On pourrait par exemple présenter le véhicule sur un pont, le changement s’effectuant par en dessous. Il faudrait simplement établir une norme pour rendre possible sur tous véhicules électrique cette opération. L’usagé serait propriétaire de son vehicule, les batteries propriétées d’un réseau de stations service. Je crois que Renault essai de promoivoir ce système.
« Mais il faudrait 4,5 MW, soit la puissance de 4.500 machines à laver, pour effectuer une recharge aussi rapide. Impossible à obtenir avec le réseau de distribution sans le faire tomber. » Bof, une simple ligne MT de 20KV peut transporter plus que ça. En milieu dense ce n’est pas vraiment un souci, sachant que les stations service auraient tendence à se positionner à proximité des stations de conversion Haute tension vers moyenne tension et que de toute façon, la recharge lors des heures de pointe sera facturée plus cher, ça en limitera le nombre. Au passage, faisons remarquer que 4.5MW pour charger une batterie de 400VDC, ça fait « juste » 11250 Ampères…A mon avis, y a pas que le probleme du réseau à régler … Je serais curieux de voir la gueule de la prise et des cables de recharge! Ce machin aura surtout son utilité dans des zones peu peuplées ou le réseau de distribution est faible et ou on souhaiterais pouvoir charger un nombre significatif de vehicules en même temps.
sur le rechargement la nuit et des ressucées éventuelles le jour… Alors certes ça ne couvre pas tous les usages, et surtout ça ne couvre pas tous les utilisateurs potentiels car encore faut-il pouvoir garer sa voiture à domicile ou sur une place de parking attribuée et équipée, ou être une flotte d’entreprise également équipée de places de parking équipées. Mais pour monter en puissance en termes de part de marché, il « suffit juste » d’assurer un déploiement raisonnable de bornes publiques permettant de faire un appoint en cas de problème. Bien entendu il faudra faire mieux plus tard si le VE veut dépasser son marché « naturel », mais on n’en est pas encore là.
Relisez la brève et le graphiuqe, ils ne parlent pas de 4,5 MW en une minute trente, ils parlent de 100 kW en 15 minutes…
@ cebh2o La prius a des petites batteries, la Tesla par contre doit pouvoir encaisser 100KW de freinage, même plus, dumoins quand la batterie est suffisamment déchargée. @Chelya Relisez la breve, ils écrivent bien 4.5MW pour faire peur et justifier leur gris gris. Parceque avec 100KW, le reseau de distri supporte ça trés bien dés qu’on est en zone dense pas trop loin d’un transfo. Y a plus de probleme, plus besoin de leur « invention ». Le probleme évoqué par l’article se poserait si tous les usagers rechargeaient en fast de manière synchro pendant les heures de pointe alors que ce ne sera pas le cas, je suis d’accord avec tous les commentaires qui vont dans ce sens pour les diverses raisons invoquées. L’essentiel des recharges se fera la nuit. Tout au plus, ce concept est interessant pour les zones ou le réseau est faible et on on doit implanter une station de recharge avec beaucoup de voies (Aire d’autoroute en campagne par ex.)
« Parceque avec 100KW, le reseau de distri supporte ça trés bien dés qu’on est en zone dense pas trop loin d’un transfo. Y a plus de probleme, plus besoin de leur « invention ». » Effectivement 100 kVA, c’est grosso modo la puissance au bout d’une ligne basique de distribution en 20 kV et c’est les transformateurs que l’on voit partout dans les campagnes pour alimenter les habitations isolées : Normalement, c’est 50, 100 ou 160 kVA. Mais évidemment, dès qu’on alimente tout un quartier, la puissance des transformateurs augmente nettement.
D’accord avec Li-ion pour dire que vouloir adapter le modèle pétrole au modèle électrique dénote d’un manque d’imagination des développeurs du VE,qui ne lui permettra pas de s’imposer pour les raisons évoquées par l’invité 20:57:25.et Teredral L’autonomie et le rechargement sont les clés du succès. Tous ces problèmes sont liés au stockage énergétique ?