Utiliser les batteries des voitures électriques pour pallier l'intermittence des ENR, on en est où?

Hello à tous !

Pour redonner un peu de contexte à ma question, je vois régulièrement passer des articles sur des expérimentations autour de l’utilisation des batteries de voitures électriques pour stocker la production d’électricité excédentaire provenant de la massification des ENR.

Par exemple ici (batteries de voitures en service) ou là (batteries en fin de vie).

A première vue, cela semble une idée intéressante :

  • on a d’un côté, un problème d’intermittence des ENR (et d’acceptabilité sociale du nucléaire);
  • et de l’autre, des ventes de voitures électriques qui augmentent (et qui ne roulent pas 95% du temps).

Mais je me méfie comme de la peste du techno-optimisme. Est-ce une idée qui résiste aux règles de 3 ? Et si oui, à quelle échéance peut-on espérer passer du prototype au déploiement massif ?

Moi aussi je me méfie des solutions techniques miraculeuses…

Voici quelques ordres de grandeur.
Une batterie de Zoé 2020, c’est 52 kWh de stockage.
Imaginons une grande flotte de véhicules électriques et supposons que, grâce au foisonnement, un million d’entre eux soient en permanence disponibles et branchés dans leur garage.
Supposons que ces véhicules fournissent au système électrique une part importante de leur capacité : 30 kWh (en gardant une marge d’une centaine de km à parcourir).
Supposons que le système électrique puisse utiliser (dans les 2 sens) une puissance instantanée de l’ordre de 7 kW sur chaque véhicule (donc plutôt une Wallbox qu’une simple prise 220).

Avec ces hypothèses, on disposerait d’une capacité totale de stockage 30 GWh avec une puissance max de 7 GW.
La puissance n’est pas négligeable puisque ça représente 10% de la puissance moyenne consommée en hiver en France (5 à 7 tranches nucléaires).
En revanche, à pleine puissance, la capacité de stockage dans les véhicules s’épuiserait (ou se remplirait) en un petit peu plus de 4 heures.

En fait, ce système de stockage serait tout à fait équivalent au stockage en STEP (stations de pompage) actuel du parc français.
Le parc de STEP français représente une puissance maximum de l’ordre de 5 GW.
L’énergie maximum stockable de façon réversible représente 5 à 10h de puissance maximum, soit 25 à 50 GWh.

Avec un parc de véhicules électriques d’un ordre de grandeur plus grand (10 millions), on arriverait à une puissance équivalente à la puissance moyenne du réseau français en hiver (70GW). Et on pourrait tenir 4 heures (ou 40h à 10% de la puissance max).
Ensuite pour faire face à une semaine sans vent avec un parc qui serait principalement éolien, il faudrait arriver à une douzaine de TWh stockés, soit un parc de 400 millions de véhicules… Difficile à imaginer.

Donc, grosso modo, utiliser les batteries des véhicules électriques est une bonne idée pour aider à optimiser l’équilibre production/consommation à l’échelle de la journée (différence jour nuit de l’ordre de 15 à 20 GW), mais ça ne résoudra pas (pas tout seul) le problème d’un parc qui serait majoritairement intermittent.

Bon, ce ne sont que des règles de trois sans prétention. Ça ne prend pas en compte d’éventuelles évolutions de technologie… Ni l’impact en termes de matériaux et d’énergie de la fabrication de ces très grandes quantités de batteries…

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Très intéressant. La question est de savoir le coût marginal d’utilisation de ces batteries. En quoi l’utilisation des batteries de voitures raccourcit la vie de la voiture et quelle limite d’usage lui impose son utilisation en stockage.
Si le coût est nul, par exemple si la durée de vie constatée d’une voiture électrique est inférieur à la durée de vie d’une batterie utilisée en supplément en stockage et si la limite de capacité disponible ne pose pas de réel problème aux utilisateurs; le problème devient un problème de déploiement et raccordement (coût d’installation + coût d’achat de l’élec Vs prix de rachat par le réseau).
Si Renault préfère faire des zones de stockage avec des batteries en 2nde vie cela implique peut être que l’impact sur la vie de la voiture et sur son usage n’est pas si nul que cela. A moins que le problème ne se trouve ailleurs (complexité de mise en place, réglementation, coût d’installation prohibitif…).

Hello,

Le rapport d’un projet de V2G testé pendant 2 ans au Danemark qui pourrait potentiellement répondre à pas mal d’interrogations si quelqu’un a le temps de le regarder en détails :

“We have been able to show that V2G-technology works in a number of commercial electric cars. We have shown that the technology can be commercialized, and has been commercialized in Denmark. And finally, that we are moving towards a universal support of V2G among all car brands and across different geographies,” says Parker Project leader and Senior Researcher at DTU Elektro, Peter Bach Andersen.

je vais regarder cela en espérant que ça ne déborde pas mes maigres capacités techniques
bon 100 pages mais il y a pas mal d’images : -)
Merci !

Je viens de tomber sur une étude dont le résultat est totalement contre-intuitif :

Il serait possible d’utiliser le V2G (Vehicle to Grid) pour améliorer la durée de vie des batteries.

Logiquement, une utilisation non optimisée du V2G va dégrader la durée de vie des batteries car elle va imposer des cycles de charge/décharge supplémentaire.

Pourtant, en utilisant un algorithme d’optimisation de la dégradation des batteries, il serait possible d’en optimiser la durée de vie :

Le principe de la dégradation des batteries Lithium est qu’une batterie stockée à 100% de sa capacité va se dégrader plus vite qu’une batterie stockée à une charge partielle. De même, la température de stockage a son importance.

De plus, la résistance de la batterie va également varier en fonction de son état de charge, de la température et du temps. La résistance est importante car plus elle est élevée, plus la recharge va alors augmenter la température et ensuite avoir un impact sur la dégradation.

L’étude montre donc qu’il est possible d’utiliser le V2G pour minimiser la dégradation :

  • En se plaçant dans un état de charge et température qui minimise la dégradation.
  • En permettant au cycles de charge/décharge de V2G de se faire dans une zone où la résistance de la batterie est minimale pour réduire l’échauffement.

Néanmoins, je suspecte que l’utilisation de ce type d’algorithme doit par contre réduire l’énergie utilisable pour le réseau et réduit par conséquent le potentiel du système.

Mais cela montre tout de même qu’il est probablement possible d’utiliser le V2G de manière intelligente pour ne pas trop impacter sur la durée de vie des batteries.

Article intéressant, effectivement en rajoutant une contrainte au système cela réduira probablement la capacité de stockage globale. Ensuite il y a la question de la faisabilité à grande échelle d’un pilotage de la recharge aussi élaboré… Actuellement, les projets V2G en sont encore a un stade expérimental et très peu de véhicules sont compatibles, la filiale d’EDF dreev est bien positionnée sur le sujet.

A l’échelle du véhicule, les batterie au lithium vieillissent effectivement plus rapidement si maintenues à une charge élevée et la charge intelligente améliorerait la durée de vie. Dans le même esprit, il existe des solutions pour les batteries d’ordinateur portable (voir cet article).

@Hugo.N, la seule limite que je vois pour l’utilisation des voitures électriques en V2G est l’absence de communication. Il suffirait que la batterie ou la borne de recharge soit communicante pour informer un opérateur distant de l’état de charge et recevoir en retour l’instruction de charger / décharger la batterie. C’est peut-être une limite pour le parc existant (qui est naissant de toute façon) mais je pense que d’un point de vue technique, on dispose de toutes les briques pour que les nouveaux modèles soient compatibles avec le V2G. Ou y a-t-il d’autres limites ?

A l’échelle du réseau, pour répondre à la question initiale, et comme l’a écrit @Espal, un parc entier de véhicules électriques ne suffirait pas à compenser l’intermittence d’une production électrique 100% non-pilotable mais pourrait être piloté (en partie) pour lisser l’écart production / consommation. Il y a des limites assez évidentes: le nombre de voitures électriques disponibles mais aussi l’aptitude du consommateur à accepter de perdre en mobilité (éventuellement contre une compensation).

Ensuite, est-ce que quelqu’un sait si on peut envisager de transporter l’électricité déstockée des batteries sur de longues distances ? Est-ce que le réseau existant le permet ou est-ce que ça demande de construire des postes de transformation pour réhausser la tension à celle du réseau de transport ?

Effectivement vous avez raison sur le papier on dispose de toutes les briques et la plupart des bornes publiques sont communicantes donc pas non plus de problème de ce côté là. De mon point de vue les verroux restant sont du côté des interfaces entre tous les acteurs. Côté infrastructures, les opérateurs sont assez nombreux et avec des intérêts parfois divergents. Côté utilisateurs, l’acceptabilité sociale n’est pas évidente dans tous les cas d’usage identifiés et les modèles économiques du V2G encore incertains. Beaucoup de “si” et d’hypothétique donc, qui contrastent avec les promesses associées à cette technologie en tant qu’un des facteurs pour pallier l’intermittence des EnR. Pas complètement sur que ce soit durable cette affaire là :wink:

Dreev tavaille avec Nuuve et souhaite lancer une offre aux particuliers en 2022. En lisant le rapport de Parker (c’est aussi Nuuve qui joue le rôle de l’aggrégateur) on se rend compte que le V2G permet plusieurs services avec la régulation du voltage ,de la fréquence, des transferts de charge en cas de perturbation mais aussi d’alimenter les consommateurs proches pour éviter d’avoir à faire des travaux pour augmenter les capacités uniquement pour faire face à des pics de demande. C’est de la flex qui est d’autant plus nécessaire que la grid est mise à plus rude épreuve… notamment avec le développement des EV. En revanche il y a des problèmes de régulation, de tarification, et de masse critique. Voilà en tous cas ce que j’en ai ressorti n’étant pas vraiment technicien.

Quelques news sur le sujet V2G :

VW a annoncé qu’ils utiliseraient la fonction de recharge bi-directionnel sur leurs futures wallbox afin de faire du V2H (vehicule to Home) et V2G (Vehicule to Grid), je crois que c’est le premier gros constructeurs à se lancer sérieusement sur le sujet avec des produits grands publics.

Pour comprendre en détail les technologies, il y a un article très détaillé ici qui explique notamment comme le nouveau standard ISO 15118 devrait permettre d’améliorer les choses et de diffuser plus rapidement les techno :

Le raisonnement n’est pas inintéressant mais vous devez avoir une approche système.

L’hypothèse de base : les EnR peuvent soutenir notre société n’est pas correcte à l’heure actuelle et ne le sera probablement jamais.

Je vais essayer de trouver une image.

Un boxeur de 110 kg est champion du monde catégorie poids lourd avec un régime à base de viande.
Le boxeur décide ensuite de faire un régime végétarien sans sucre.

Pas certain que les snacks au tofu le permettront

  • de 1, de rester en catégorie poids lourds
  • de 2, de garder sa masse musculaire (son estomac a un volume limité et la digestion consomme de l’énergie)
  • de 3, de garder son peps et ses entrainements au même niveau

Donc penser qu’on va garder un système de transport tel que nous le considérons à l’heure actuelle (en quantité et en qualité) est une utopie même avec des batteries.

Hors EnR, ca peut encore se discuter mais pas beaucoup plus. En plus, hors EnR, la question du stockage de l’intermittence se pose nettement moins.

En effet, je ne remet pas les hypothèses dans chaque message, mais c’est dans l’optique d’une réduction du nombre de véhicules, report modal, …
Malgré tout, a court-moyen terme, il faut des VE pour transitionner et autant qu’ils servent également pour des usages réseaux (effacement, charge intelligente, lissage des sources intermittentes qui seront là qu’on le veuille ou l’on :sweat_smile:).
Donc, c’est plutôt pour essayer d’être pragmatique à court terme.

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Alors, il faut plus miser sur le combo vélo/vélo électrique/train qui est beaucoup plus efficace que la voiture électrique même en version pot de yahourt.

Mais on est d’accord « c’est plus compliqué que ça » évidemment :sweat_smile:

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Il faudrait déjà que les tarifs d’abonnements avec heures creuses ne soient plus plus chers que les autres. De cette manière, ce serait une vraie incitation à reporter ses consommations hors des pics.

Intéressant de voir que Volkswagen a appelé sa conférence « battery power day », ils sont entrain de lancer leur reconversion effectivement. :wink:
Ca a assez de sens avec la stratégie générale de l’allemagne, par contre le défis est immense. Reconvertir une entreprise de moteurs thermiques en un fournisseur technologique et d’énergie…

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Bonjour,
RTE a publié une étude complète il y a deux ans : https://assets.rte-france.com/prod/public/2020-06/electromobilitee%20syntheese.pdf
Elle englobe plusieurs scenario et fait le point sur les bénéfices et notamment les option V2H, V2G avec une estimation des gains en émission de GES.
Très claire et facile à lire.
A+

Par ailleurs, il ne faudrait pas utiliser sa voiture électrique, sous-entendu décharger sa batterie pour se déplacer, quand il n’y a ni vent ni soleil.
Grosso-modo, il ne faudrait pas recharger sa batterie en arrivant chez soi le soir car c’est le pic de consommation sans soleil, et parfois sans vent. Ca va même plus loin, il ne faudrait pas utiliser sa voiture pour rentrer chez soi car la batterie se décharge quand on rentre chez soi en voiture.

Si je suis capable de me passer d’une voiture quand il n’y a ni soleil, ni vent, je peux également m’en passer le restant de l’année. La meilleure solution pour le climat est donc de se passer de véhicule.

Même si l’idée est intéressante, j’ai tout de même bien du mal à voir comment cela pourrait fonctionner en pratique. J’achète un véhicule pour me déplacer, pas pour chauffer ma maison, via la batterie du véhicule.
A l’échelle individuel, ça n’a de toutes façons aucun sens. Une batterie de voiture n’aura jamais la capacité suffisante pour chauffer ma maison.
C’est peut être diffèrent avec des flottes de voitures captives (administration, transport publique …). Mais à nouveau, ce système fait que les véhicules ne peuvent plus être utilisés à 100%. Il faut donc surdimensionner le parc => stupide d’un point de vue climatique.

Ca ressemble tout de même beaucoup à la fausse bonne idée déplaçant le problème pour des raisons idéologiques : dans le style « ecolos canal historique » ayant une dent contre le nuke et préférant donc subventionner Renault à la place d’EDF.
L’effet rebond est prévisible : les constructeurs automobile vont utiliser cette idée pour continuer de vendre, à grands renforts de greenwashing, des tanks, en surdimensionnant les batteries, alors que le climat a surtout besoin de petites voitures, de pistes cyclables, de transports en commun, de déplacement avec ses pieds …

Si on souhaite disposer de 200 kg de batterie pour stocker l’électricité des EnR non pilotables, il est quasi certains qu’on améliora pas l’ACV du projet en entourant cette batterie de 2 000 kg de voiture rendant les batteries inutilisables une fois sur 2 à cause de l’utilisation du véhicule. :slight_smile:

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Hello,

Je ne suis pas sûr que tu ai bien cerné l’intérêt du V2G et comment ça devrait marcher.

Tout d’abord l’idée n’est pas de chauffer sa maison, l’idée est d’alléger les pics de consommation réseau de manière temporaire.

Lors d’un pic, plutôt que de couper directement la consommation, le V2G permettrait de délester uniquement les utilisateurs disposants de VE branchés pendant un temps relativement court.

L’idée est de faire osciller la batterie dans la zone 25%-75% où les petites oscillations de charges/décharges n’ont peu d’influence sur la longévité de la batterie et de la faire avec des vitesses de charges/décharges relativement faible. En effet, la longévité d’une batterie est affectée principalement par de fort courant de charge/décharge (car induit des l’échauffement) et par les cycles qui passent par en dessous de 25% et au dessus de 75% (en gros, les chiffres exacts ne sont peut-être pas exactement ceux-là selon le type de batteries et de systèmes de gestion de température mais cela permet d’illustrer).

Donc, tu n’as pas besoin d’une batterie surdimensionnée pour faire du V2G mais au contraire tu as besoin d’un grand nombre de véhicules branchés en même temps.

Ensuite, la charge d’une batterie, en V2G ce n’est pas du on/off, c’est de la recharge intelligente : tu branche ta voiture et tu indique l’heure à laquelle tu veux la réutiliser et le niveau de charge dont tu souhaite disposer.
Donc si tu branche ta voiture tout les jours et que tu sais que tu ne vas utiliser toute l’autonomie dans la journée, tu règle par exemple pour avoir 80% à 8h du matin et la charge se fera principalement la nuit.
Quand tu branche ton véhicule, il ne commencera à recharger qu’au moment où le réseau est le moins chargé et de façon à atteindre les 80% avec une charge lente.
De plus, quand tu rentre le soir et qu’il te reste un niveau de charge au dessus de 25%, le V2G pourra alors utilisé une partie de l’énergie jusqu’à descendre au seuil des 25%.
Il faut bien comprendre que, dans le cas des déplacements quotidiens, la plupart des gens n’utilisent qu’une petite fraction de leur batterie et c’est assez intéressant de pouvoir utiliser le résiduel en fin de journée lors des pics de consommation.

J’avais bien compris. Mais, le pic de consommation français provient du chauffage et se produit en soirée hivernale quand on allume le chauffage électrique en rentrant chez soi, sous-entendu quand le solaire ne donne rien. In fine, ça revient donc bien à se chauffer avec la batterie de sa voiture.

Compte tenu que tu as besoin d’une batterie pour utiliser ta voiture électrique, toute utilisation de ta batterie pour faire autre chose va entrainé automatiquement une baise du potentiel d’utilisation de la voiture.
La seule façon de pallier à cette baise du potentiel d’utilisation de ta voiture est d’augmenter en conséquence la capacité de la batterie, ou simplement d’avoir une batterie surdimensionné au départ.
Le poids du véhicule étant l’élément critique pour le climat. Construire une voiture électrique avec 500 km d’autonomie (un tank) pour faire 50 km par jour n’a simplement aucun sens.

Le problème est avant tout l’intermittence du solaire et de l’éolien. Aujourd’hui, on a déjà des solutions techniques pour produire de l’électricité décarboné pilotable. Pas besoin de dépenser des ressources pour inventer une usine à gaz de plus.

Aujourd’hui, il est déjà possible de reporter une partie de sa consommation électrique durant les heures creuses. C’est du low-tech simplissime pour le chauffe-eau, le lave-linge, le lave-vaisselle. Ca fonctionne également bien avec du chauffage (je le fais avec un plancher chauffant sur une PAC en géothermie) … Qu’elle est la proportion de la population le faisan alors que c’est simple à faire depuis x décennies et ne coute rien ?

La décarbonation du transport, c’est avant tout les TC, le vélo, la marche à pied, le covoiturage … Grosso-modo, la décarbonation du transport, c’est supprimer la voiture individuelle. Toutes les stratégies visant à poursuivre la construction des tanks automobiles individuelles (ceux ayant des grosses batteries) est contreproductive pour le climat.

Sur ce genre de sujet, ça n’a guère de sens de raisonner au global sur l’année. Il faut regarder précisément ce qui se passe durant le pic de consommation annuel (les soirées en janvier-février) car l’ensemble de l’infrastructure électrique doit être dimensionné pour ce pic de consommation. Si on ne réduit pas significativement ce pic annuel, ça ne sert à rien ou presque. Ensuite, il faut comparer le ratio coût/bénéfice avec par exemple, le remplacement du chauffage électrique, fioul, gaz par des PAC + un peu d’isolation. C’est du low tech existant depuis des décennies.

Ce n’est que mon point de vue à la grosse louche. :slight_smile: