Gestion de la charge – signification et avantages

À moins que la puissance de charge n’ait été réduite manuellement par le conducteur ou la conductrice, une voiture électrique classique recharge sur une borne triphasée à jusqu’à 11 kW. Si un véhicule électrique nécessite donc 11 kW, deux véhicules en demanderaient 22 kW, et 50 véhicules électriques atteindraient 550 kW de puissance raccordée.

À ces consommateurs d’électricité dans les garages ou carports s’ajoute la consommation des logements eux-mêmes — qui est d’un ordre de grandeur similaire à celui des voitures électriques. Cela représente donc une demande énergétique importante, et dans les bâtiments existants, l’arrivée massive de véhicules électriques impliquerait pratiquement un doublement de la puissance de raccordement.

Mais on remarque bien à l’usage du conditionnel : ces calculs sont purement théoriques.

Car la réalité est différente. En effet, jamais toutes les voitures ne rechargeront simultanément à pleine puissance – tout comme, dans 50 appartements, cuisinière, four, machine à laver, etc. ne fonctionneront jamais tous en même temps. C’est pourquoi on utilise, pour calculer la dimension réellement suffisante, ce qu’on appelle le facteur de simultanéité (GZF). Celui-ci repose sur les données empiriques des gestionnaires de réseau, combinées à une marge de sécurité permettant de couvrir les pics statistiques dans tous les cas.

Il s’agit donc d’une solution pratique, comme on en trouve dans bien d’autres domaines pour utiliser les ressources de manière raisonnée : une conduite d’eau municipale est conçue pour que de nombreuses personnes puissent remplir leur baignoire en même temps – mais pas toutes. Dans un hôpital, il n’y a de lits que pour une fraction de la population, et au bureau, chaque employé·e n’a pas son imprimante personnelle.

Dans l’exemple de 50 voitures électriques avec une puissance de charge de 11 kW chacune, le facteur de simultanéité est d’environ 0,28. Ainsi, au lieu des 550 kW cumulés, seule une puissance de raccordement d’environ 155 kW est nécessaire.

Pour l’infrastructure de recharge dans un bâtiment équipé de nombreuses bornes murales, une instance de contrôle est absolument nécessaire. En effet, 20 voitures électriques qui rechargeraient simultanément à pleine puissance feraient exploser la demande énergétique.

Pour éviter toute surcharge du système électrique du bâtiment, une unité de contrôle détermine combien de puissance peut être allouée à la recharge. Cette répartition de l’énergie entre les consommateurs du bâtiment et les véhicules est ce que l’on appelle la gestion de la charge.

On distingue deux types de répartition de la charge : la gestion statique et la gestion dynamique. Dans le cas de la gestion statique, une limite de puissance fixe est attribuée aux bornes de recharge. Elles ne peuvent pas dépasser cette valeur, quel que soit le nombre de véhicules branchés.

Cette puissance maximale est ensuite répartie de manière égale entre tous les véhicules connectés. Cela garantit que le raccordement du bâtiment ne sera jamais surchargé, mais il n’est souvent pas pleinement exploité non plus.

Dans la gestion de la charge dynamique, le système de contrôle des bornes de recharge communique avec le compteur d’énergie du bâtiment. Cela lui permet de réagir en temps réel à la consommation d’électricité des logements – laquelle est toujours prioritaire – et d’allouer la puissance disponible restante aux véhicules branchés.

Un tel pilotage intelligent permet de réduire la puissance de raccordement nécessaire dans les constructions neuves, ou d’optimiser l’utilisation de la puissance existante dans les bâtiments existants. Cette approche intelligente s’appuie sur le rythme quotidien typique des habitant·e·s : en début de soirée, alors que les plaques de cuisson, fours, lave-vaisselle ou sèche-cheveux fonctionnent dans les logements, moins d’électricité est disponible pour recharger les voitures électriques. Cela ne nuit toutefois pas à la disponibilité des véhicules – car la plupart viennent tout juste d’être stationnés.

Lorsque la consommation des appartements diminue au cours de la nuit, les véhicules électriques peuvent alors absorber plus de puissance et seront suffisamment rechargés le matin venu. Résultat : les pics de puissance sont évités.

À gauche, la courbe de la demande en puissance d’un immeuble résidentiel avec 50 véhicules électriques au cours de la journée sans gestion de la charge ; à droite, avec gestion dynamique de la charge. La puissance de raccordement nécessaire peut ainsi être réduite d’environ un tiers.

En collaboration avec le fournisseur d’énergie Linz AG, la société de logement Neue Heimat, l’Université technique de Vienne et l’agence de gestion environnementale ETA, KEBA Energy Automation a lancé le projet Urcharge (Urban + Charge).

Au cours d’une expérimentation de six mois, il a été démontré qu’il est possible d’exploiter en continu 51 voitures électriques et 51 points de charge dans un grand immeuble résidentiel sans augmenter la puissance de raccordement du bâtiment.

Principaux enseignements du projet Urcharge :

• L’alimentation électrique du bâtiment a pu être assurée à tout moment.
• Les habitant·e·s n’ont perçu aucune gêne liée à l’intervention du système de gestion de la charge dans l’usage quotidien de leurs véhicules électriques.

Ce projet prouve qu’une mobilité électrique à grande échelle est compatible avec les infrastructures existantes, à condition d’être accompagnée d’une gestion intelligente de l’énergie.