Charge and discharge – L’histoire de sun2wheel
20. avril 2021Aujourd’hui, notre équipe est très fière d’annoncer la mise en service de sun2wheel AG. La startup, basée en Suisse, fournit des infrastructures de recharge et des batteries de 2ème usage en combinaison avec des applications centrées sur l’utilisateur pour les ménages, les copropriétés et les PME disposant de flottes de véhicules électriques plus importantes. sun2wheel est spécialisée dans l’exploitation d’infrastructures de recharge bidirectionnelles et de systèmes de gestion des batteries de véhicules électriques de 2ème usage.
Nos systèmes créent de la valeur pour les clients en maximisant les performances de la conduite à l’énergie solaire, en augmentant l’indépendance du réseau et en minimisant les pics de demande grâce à des batteries stationnaires et/ou mobiles. En somme, cela permet de réduire le coût total de possession (TCO) et d’optimiser l’utilisation des ressources énergétiques solaires distribuées.
Avec cet article, je voudrais décrire brièvement la motivation et l’opportunité que l’équipe de sun2wheel poursuit.
Les véhicules électriques ont parcouru un long chemin
Bien que les voitures électriques aient été introduites il y a plus de 100 ans, il y a eu une étape plus récente et très spéciale dans l’histoire des voitures électriques en Suisse, qui est étroitement liée à la mission de sun2wheel. En 1985, quelques passionnés et pionniers se sont réunis et ont créé le premier rallye solaire appelé « Tour de Sol » afin de démontrer le potentiel de l’énergie solaire au grand public. Dans les premières versions, les VE étaient uniquement alimentés par des panneaux solaires embarqués d’une puissance nominale maximale de 480 watts et une petite batterie au plomb d’une capacité d’environ 5 kWh. Le « Tour de Sol » a fait beaucoup de bruit et a fasciné le public. Après toutes ces années, se déplacer grâce à une énergie solaire propre et bon marché reste le rêve des premiers adeptes des véhicules électriques. Mais l’histoire ne s’arrête pas là !
Quelques années plus tard, l’EV1 de GM a fait son apparition sur le marché américain avec une batterie de 18 kWh. Au début des années 2000, nous n’avons pas assisté à une augmentation de la capacité des batteries dans les prototypes de VE, mais plutôt à un changement de technologie : poussées par la demande d’appareils électroniques portables, les batteries lithium-ion sont devenues le principal concurrent et ont été utilisées sous une forme légèrement modifiée dans de nombreux VE novateurs comme le Tesla Roadster (2008). Apparemment, le « tZero » (prédécesseur du Roadster) et les premiers prototypes du Roadster disposaient d’une fonction de charge bidirectionnelle, ce qui signifie que le VE pouvait également être déchargé lorsqu’il était connecté au réseau afin d’équilibrer le réseau pendant les périodes de forte ou de faible demande. Toutefois, cette caractéristique du Roadster était probablement en avance sur son temps, car les réglementations ne permettaient pas aux véhicules de réinjecter dans le réseau de l’énergie qui n’était pas d’origine éolienne ou solaire. Enfin, contrairement à aujourd’hui, l’énergie solaire était nettement plus chère que l’énergie fournie par le réseau à l’époque.
Dans les années 2010, la technologie des batteries lithium-ion a été adaptée pour être utilisée dans les VE, et la courbe d’apprentissage a continué à faire baisser le coût des batteries. Par conséquent, les nouveaux VE dotés de batteries d’une capacité supérieure à 70 kWh peuvent facilement transporter des personnes sur 500 à 600 km avec une seule charge. Les nouveaux entrants comme Nio promettent de franchir le cap des 1000 km avec une batterie d’une capacité impressionnante de 150 kWh !
En tant que passionné de VE ou adoptant précoce, vous savez probablement qu’une telle autonomie n’est pas nécessaire dans la plupart des situations, car la plupart des individus parcourent rarement plus de 30 km par jour en moyenne (ce qui équivaut à environ 5 kWh). Néanmoins, de nombreux utilisateurs de VE achètent intentionnellement un VE à longue autonomie pour effectuer des trajets peu fréquents mais assez longs, avec peu d’arrêts pour recharge rapide ou supercharge.
La » capacité » de votre maison
Il est essentiel d’interpréter le débat sur l’autonomie et la taille des batteries des véhicules électriques dans le contexte du système énergétique ou du foyer de prosommateurs (c’est-à-dire les consommateurs disposant de leur propre système solaire). La consommation moyenne d’une maison unifamiliale est d’environ 10 kWh par jour (environ un tiers de cette demande est satisfaite directement par l’autoconsommation via le système solaire en toiture lui-même, ce qui réduit encore la consommation nette moyenne). La plupart des nouveaux véhicules électriques qui seront commercialisés dans les mois à venir auront une batterie d’une capacité supérieure à 35 kWh, soit au moins trois fois plus que la consommation d’un ménage moyen. Les VE de milieu de gamme typiques, cependant, offriront certainement des capacités de batterie quelque part au nord de 60kWh, ou au moins 6x plus que votre consommation quotidienne moyenne !
L’illustration ci-dessus montre les capacités de la batterie des VE bidirectionnels (c’est-à-dire que la batterie peut être déchargée lorsqu’elle est connectée à notre chargeur bidirectionnel) et comment elles sont comparées à la consommation électrique quotidienne moyenne des ménages. Ce qui est passionnant, c’est que de plus en plus de VE auront des capacités bidirectionnelles, ce qui offrira un moyen peu coûteux de stocker l’énergie solaire excédentaire ou une nouvelle façon d’offrir des services auxiliaires aux opérateurs de réseau.
Soyons clairs : si vous prévoyez un long voyage, vous n’utiliserez certainement pas la batterie de votre VE pour alimenter vos appareils ménagers ou pour stabiliser le réseau électrique. Cependant, de tels trajets ne se produisent pas souvent, et la mission de sun2wheels est de fournir cette capacité excédentaire de la batterie à chaque bâtiment et au système énergétique dans son ensemble si vous n’utilisez votre VE que pour de courts trajets.
Valeurs pour l’utilisateur
De nombreux ménages peuvent transformer leur bâtiment en une petite centrale électrique avec leurs propres panneaux solaires et produire de l’électricité pour moins de 0,1 CHF/kWh (la consommation d’électricité sur le réseau coûte plus du double). Votre véhicule électrique bidirectionnel peut donc vous aider à stocker l’énergie solaire excédentaire bon marché pendant la journée et à la restituer la nuit ou lorsque le soleil ne brille pas (Vehicle2Home, V2H).
Cette solution est également très efficace d’un point de vue économique, car votre véhicule électrique est dans la plupart des cas moins cher qu’une batterie stationnaire classique (si l’on considère le coût par kWh de votre véhicule électrique). Notre contrôleur V2X s’assurera qu’il y a toujours assez d’énergie disponible pour couvrir la distance souhaitée. Une autre source de monétisation est la fourniture d’énergie de réserve pour le réseau électrique. Aujourd’hui déjà, les opérateurs de réseau récompensent les opérateurs de stockage (petits et grands) lorsqu’ils fournissent des réserves d’énergie (positives et négatives) pour gérer les déséquilibres temporaires du réseau électrique. Par conséquent, les ménages ou des flottes entières peuvent participer à ces services auxiliaires et monétiser les batteries temporairement inactives en réservant ou en retenant de l’énergie pour le réseau (Vehicle2Grid, V2G).
Grâce à notre application, nous rendons plus tangible l’expérience de conduire avec de l’énergie solaire et d’utiliser la batterie du VE pour alimenter une maison. L’application permet de définir des niveaux de batterie minimums pour chaque jour de la semaine, afin de garantir que l’utilisateur puisse couvrir la distance requise avec son VE, tandis que le reste de la batterie est mis au service d’un bâtiment de prosommation ou du système énergétique dans son ensemble.
Cependant, tous les VE ne permettent pas la charge bidirectionnelle et certains ménages peuvent préférer une solution de stockage stationnaire parce que leur VE n’est pas souvent à la maison. Pour ces configurations, nous proposons des systèmes de batteries stationnaires de 2ème usage pour stocker l’énergie solaire excédentaire.
Dégradation
Un problème majeur de la charge bidirectionnelle est la dégradation supplémentaire de la batterie. Toutefois, la demande d’énergie moyenne d’un bâtiment est très faible par rapport à la demande d’énergie d’un véhicule électrique sur la route. Pour faire avancer une voiture sur l’autoroute (vitesse constante), il faut 30 à 40 kW. Mais la plupart des conducteurs (sportifs) vont de temps en temps maximiser la puissance disponible pour ressentir le couple instantané qu’offre un VE, qui est généralement bien supérieur à 100 kW. À la maison, cependant, les unités typiques n’ont pas besoin de plus de 5kW (la plupart du temps) et notre chargeur bidirectionnel (two-way-10) ne tirera ou ne chargera pas plus de 10kW (10x moins que la puissance d’un VE). En outre, la batterie du VE peut fonctionner dans une plage d’état de charge confortable où la dégradation est minimale (après tout, il y a suffisamment de stockage pour la plupart du temps). Oui, les voitures bidirectionnelles fonctionnant en mode V2X seront affectées par la dégradation, mais celle-ci peut être limitée au strict minimum en raison des exigences en matière d’alimentation et de stockage.
Un marché d’avenir dynamique
Nous sommes au milieu de l’adoption massive tant attendue des véhicules électriques et nous voyons un grand potentiel dans le fait de faire des véhicules électriques ou des flottes entières une partie importante et intégrale de tout bâtiment qui produit sa propre électricité en utilisant l’énergie solaire sur le toit.
sun2wheel met la capacité de stockage inutilisée à la disposition du ménage du prosommateur ou du système énergétique dans son ensemble. Lorsque cela est approprié ou souhaité, nous pouvons compléter le système par des systèmes de batteries de deuxième usage et utiliser notre système pour alimenter des parcs entiers de véhicules électriques ou gérer les flux d’énergie dans les copropriétés afin de garantir qu’il n’y a pas plus d’énergie consommée que celle disponible au point de connexion au réseau. Notre application est conçue pour une gestion non intrusive d’une flotte de n’importe quelle taille, rendant l’intégration avec le système du bâtiment aussi facile que possible.
Jusqu’à présent, les modèles de VE japonais sont les pionniers de la bidirectionnalité actuellement disponibles sur le marché. Mais les constructeurs européens (notamment le groupe Volkswagen) ont annoncé une voie très claire vers des véhicules bidirectionnels permettant le couplage sectoriel de la mobilité et des systèmes énergétiques des bâtiments. Apprenez-en davantage sur nous et nos produits sur notre nouveau site web www.sun2wheel.com et contactez-nous pour toute question ou demande de renseignements !
Texte et graphiques: Sandro Schopfer, sun2wheel AG