Soutenance mémoire
Bref historique de la voiture électrique
Caractéristiques techniques des voitures électriques actuelles
Le marché de la voiture électrique s’est beaucoup développé dans les dernières années et aujourd’hui presque chaque fabricant de voitures a lancé son propre modèle électrique. Deux catégories se distinguent malgré tout. Les voitures électriques plus proche de la classe moyenne qui possèdent une capacité de batterie entre 30 et 50kWh comme la Renault ZOE. Ces voitures restent plus chères qu’un modèle à essence classique mais la différence n’est plus insurmontable pour le conducteur moyen. La deuxième catégorie représente les voitures électriques de luxe et le constructeur Tesla monopolise ce marché. Ses voitures possèdent les plus hautes capacités (100kWh) ainsi que la meilleure autonomie mais également le plus haut prix sur le marché. Le tableau suivant regroupe les caractéristiques principales des 9 voitures électriques les plus vendues en Suisse et en France. Les caractéristiques les plus cruciales des voitures électriques sont leurs capacités et leurs puissances de charge et décharge. Ces deux propriétés sont liées à la batterie de la voiture et sont interdépendantes. En effet, une batterie conçue pour avoir une grande capacité aura en retour une puissance plus faible et viceversa. Cependant, les besoins des utilisateurs impliquent une grande capacité pour que la voiture ait une autonomie suffisante. Or, les conducteurs veulent également pouvoir recharger rapidement leurs véhicules pour continuer à rouler. Un équilibre doit donc être maintenu entre ces deux caractéristiques, car les deux sont nécessaires. L’autonomie est estimée majoritairement par le test NEDC. Ce dernier correspond au test actuellement exigé par les normes pour déterminer l’autonomie d’une voiture électrique. Ce test s’est avéré insuffisant, car il se déroule dans des conditions idéales peu représentatives des circonstances réelles de conduites. La puissance de charge des voitures électriques est actuellement insuffisante et doit encore être relevée pour permettre les fameuses recharges ultra-rapides en moins de 15 minutes. De plus, l’augmentation constante de la capacité aggrave ce besoin de puissance. Les voitures électriques vont continuer à améliorer ces deux priorités dans le futur et deux hypothèses peuvent être tirées sur ce développement. Elles seront traitées au point 4
Borne de recharge
Fonctionnement technique Une borne de recharge reste un concept très simple. Il s’agit d’une station relais qui envoie la bonne tension et le bon courant à la voiture électrique. Elle est normalement directement reliée au tableau électrique dans le cadre privé. La borne comprend un ou plusieurs câbles de charge dont la forme est similaire aux pistolets d’une borne à essence et elle consiste en un boîtier fixé au mur ou un pilier ancré au sol (voir figure 3). Selon le modèle, une interface indique à l’utilisateur diverses informations sur l’état de la voiture et le déroulement de la décharge. Une intelligence interne peut permettre un monitorage à distance. La borne intègre d’office un dispositif de surveillance de fuite afin de réduire les risques d’électrisation. De plus, l’utilisateur ne peut pas être exposé aux hauts courants, car les broches des prises ne sont mises sous tension que lorsqu’elles sont correctement raccordées au véhicule. Selon le type de bornes de recharge, un convertisseur peut être inclus. En effet, les batteries de voiture électrique nécessitent une alimentation en DC. Un convertisseur est généralement déjà présent dans le véhicule. Cependant, une recharge triphasée n’est possible que si la conversion est faite par la borne, le convertisseur de la voiture électrique ne convertissant qu’une seule phase. 3.2. Types de recharge et de câbles7 Les bornes de recharge sont tout d’abord séparées selon leur puissance de charge. Une classification a donc été mise en place pour catégoriser ces bornes. Sachant qu’il existe en 2018 en Suisse 1092 bornes de recharge publiques, il y a donc une moyenne de 14 conducteurs pour une borne de recharge. Cependant, cela ne prend pas en compte la recharge à la maison qui représente 90%8 des recharges effectuées. Mais chaque type de recharge nécessite un câble adapté à ses besoins. 14 3.2.1. Câbles de recharge9 Il existe actuellement 4 types majeurs de câble pour les bornes de recharge : Type 1 : Il s’agit de l’ancien standard qui fut installé sur les premières voitures électriques. Il est progressivement remplacé par les prises de type 2 et était utilisé pour les faibles puissances uniquement. Type 2 : C’est le nouveau standard européen qui s’est imposé ces dernières années. Il a le mérite de permettre la recharge monophasée et triphasée, en plus d’être compatible avec les anciennes voitures avec prises de type 1. CHAdeMO : C’est le standard japonais qui ne transmet que du courant en continu. Il n’est utilisé que pour les plus hautes puissances de charge. CCS (combo) : Ce nouveau type de prise est capable d’alimenter une voiture en monophasé ou triphasé, en alternatif comme en continu. Il s’agit de l’équipement standard des bornes de recharge ultra-rapides Sachant qu’il existe en 2018 en Suisse 1092 bornes de recharge publiques, il y a donc une moyenne de 14 conducteurs pour une borne de recharge. Cependant, cela ne prend pas en compte la recharge à la maison qui représente 90%8 des recharges effectuées. Mais chaque type de recharge nécessite un câble adapté à ses besoins. 14 3.2.1. Câbles de recharge9 Il existe actuellement 4 types majeurs de câble pour les bornes de recharge : Type 1 : Il s’agit de l’ancien standard qui fut installé sur les premières voitures électriques. Il est progressivement remplacé par les prises de type 2 et était utilisé pour les faibles puissances uniquement. Type 2 : C’est le nouveau standard européen qui s’est imposé ces dernières années. Il a le mérite de permettre la recharge monophasée et triphasée, en plus d’être compatible avec les anciennes voitures avec prises de type 1. CHAdeMO : C’est le standard japonais qui ne transmet que du courant en continu. Il n’est utilisé que pour les plus hautes puissances de charge. CCS (combo) : Ce nouveau type de prise est capable d’alimenter une voiture en monophasé ou triphasé, en alternatif comme en continu. Il s’agit de l’équipement standard des bornes de recharge ultra-rapides
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Table des matières
1. INTRODUCTION
1.1. Étendu du projet
2. CONTEXTE ACTUEL DE LA MOBILITÉ ÉLECTRIQUE
2.1. Bref historique de la voiture électrique
2.2. Réseau électrique suisse
2.3. Parc de véhicules routiers électriques en Suisse
2.4. Caractéristiques techniques des voitures électriques actuelles
3. BORNE DE RECHARGE
3.1. Fonctionnement technique
3.2. Types de recharge et de câbles
3.3. Etat actuel en Suisse
3.4. Enjeux du développement des bornes de recharge
3.5. Procédures d’installation
4. FUTURS DÉVELOPPEMENTS DE LA MOBILITÉ ÉLECTRIQUE
4.1. Hypothèses sur les voitures électriques futures
4.2. Prédictions sur l’évolution de la voiture électrique en Suisse
4.3. Opinion de la collectivité sur la voiture électrique
4.4. Impact sur la consommation électrique suisse
5. DÉFINITION DES SCÉNARIOS ENVISAGEABLES
5.1. Réseaux les plus touchés
5.2. Scénarios
5.3. Solutions applicables
6. SIMULATION DE L’IMPACT SUR LES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES
6.1. Quartiers d’habitations de villages
6.2. Quartiers d’habitations de ville
6.3. Quartiers industriel
6.4. Centre commercial
6.5. Station-service
7. DIFFICULTÉS D’IMPLÉMENTATIONS ET DÉFAUTS DES SOLUTIONS
7.1. Système de gestion énergétique (EMS
7.2. Ajout d’une production énergétique renouvelable
7.3. Système de stockage énergétique
7.4. Renforcement du réseau
8. CONCLUSION
9. REMERCIEMENTS
10. ANNEXES
10.1. Parc de véhicule électrique suisse
10.2. Courbe de charge centrale photovoltaïque
10.3. Courbes de charges journalières moyennes
10.4. Courbe de fréquentation d’une station-service
11. SOURCES
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