Comment bien évaluer la performance d’une borne de recharge?

Par exemple, avec une moyenne de 15,2 sessions de recharge par mois par point de charge, soit une seule session tous les 2 jours, l’utilisation effective des infrastructures reste relativement faible. Ce constat est encore plus frappant lorsque l’on met ce taux d’utilisation en regard des 5 MW de raccordement au réseau électrique. Loin d’être utilisée à son plein potentiel énergétique, la puissance installée pour alimenter ces bornes semble alors bien peu optimisée.
L’évaluation de la performance d’une borne doit ainsi s’établir sur la base d’un faisceau d’indicateurs, permettant une analyse adaptée à chaque case d’usage de la recharge. Dans cet article, nous nous intéressons à ces différentes méthodes.

Performance d’une borne de recharge : critères et lectures

Quels sont les critères pour évaluer la performance des bornes?

Plusieurs critères techniques peuvent être employés pour évaluer différents aspects de la gestion des bornes de recharge. Chaque critère cible spécifiquement l’une ou l’autre des dimensions de la recharge.

Voici les principaux :

• Nombre de sessions : indique le nombre de véhicules qui se sont branchés à une même borne sur une période donnée.
• Puissance en KW : il s’agit de la vitesse à laquelle une borne peut délivrer l’énergie aux véhicules. La pertinence de la puissance comme critère de performance dépend du cas d’usage dans lequel on se trouve.
• Energie délivrée en kWh : consiste à mesurer l’énergie délivrée par la borne de recharge à ses usagers. Cette métrique reflète le besoin énergétique des utilisateurs du service de recharge. Il s’agit de répondre à ce besoin en choisissant l’équipement de recharge adéquat.
• Taux de disponibilité de la borne : une borne de recharge est disponible lorsqu’elle n’est pas en maintenance ou hors service. Dans cette définition de la disponibilité, une borne peut être libre ou occupée. Il s’agit donc d’un critère de fiabilité. Le taux de disponibilité représente la durée pendant laquelle la borne est apte à délivrer de l’énergie par rapport à la plage d’ouverture du service de recharge. Cette durée de service est variable selon le cas d’usage. Elle peut correspondre à la journée complète, dans le cas d’un service de recharge ouvert 24h/24, ou de quelques heures, lorsque l’on considère un parking d’entreprise ouvert uniquement sur les heures de bureaux.
• Taux d’occupation de la borne : le taux d’occupation reflète une mesure du temps où un véhicule est branché à la borne par rapport au temps où elle est en disponible. Cette mesure ne prend pas en compte l’énergie réellement délivrée pendant cette période. Une borne peut en effet être occupée par un véhicule qui a fini de se recharger ; c’est le phénomène de monopolisation, ou de “voiture ventouse”.
• Taux d’utilisation de la borne : L’utilisation est définie comme la période pendant laquelle la borne délivre effectivement de l’énergie à un véhicule électrique. En rapportant la durée d’utilisation à la durée de disponibilité (voire d’occupation), on pourra déterminer le taux d’utilisation de la borne. Cette mesure constitue le point de départ d’une évaluation de l’efficience de l’installation et de son optimisation.

Différencier occupation et utilisation d’une borne de recharge

Le simple taux d’occupation d’une borne n’est pas révélateur de sa performance, car une borne peut être occupée sur une longue période sans pour autant délivrer de l’énergie.

Une analyse approfondie, réalisée à l’aide de notre outil ME Analytics, pour le compte d’un parking public en France, met en lumière cet aspect:

Prenons l’exemple de la borne de recharge IRVE1-B1, affichant un taux d’occupation de 83% sur 24h.

Si elle a été occupée sur une durée cumulée de 20h (83% du temps), elle n’a délivrée de l’énergie que pendant 8h et 20 minutes, soit moins de la moitié de sa durée d’occupation (42%). Cela équivaut à dire que cette borne a été monopolisée pendant plus de 11 heures, période durant laquelle la puissance installée est restée inutilisée.

Ainsi, bien que le taux d’occupation puisse suggérer un besoin de recharge élevé et une réponse adaptée à ce besoin, la performance réelle est bien moindre.

Opérateur ou utilisateur : une lecture différente de la performance des bornes

Selon qu’on se place du point de l’utilisateur ou de l’opérateur de la borne, la lecture de la performance d’une borne sera très différente, voire paradoxale. En reprenant l’exemple ci-dessus, du point de vue de l’électromobiliste, la performance semble être au rendez-vous dès lors que ses besoins en recharge sont satisfaits. Cependant, lorsque l’on examine la situation sous l’angle énergétique, économique, voire environnemental, la réponse est bien moins optimiste.

L’opérateur a ainsi réalisé des travaux, parfois lourds et couteux, pour allouer de la puissance et installer des bornes qui sont, au final, largement sous-exploitées. Par ailleurs, étant donné que nous ne sommes qu’au début de l’électrification des parkings et du parc automobile, cette sous-utilisation de la puissance électrique déployée pourrait rendre encore plus complexe les futurs déploiements.

Cette situation souligne la nécessité d’adopter une approche permettant de lier efficience de l’infrastructure de recharge et satisfaction du besoin utilisateur.

La performance des bornes de recharge sous le prisme de l’efficience

Vous l’avez peut-être constaté à la lecture des critères listés ci-dessus, les coûts d’installation et la puissance raccordée sont absents des analyses de performances courantes. Ce sont pourtant deux éléments clés du déploiement de bornes de recharge. En effet, ils définissent la viabilité économique des projets, car le coût de l’installation va largement dépendre des travaux VRD et de génie électrique pour raccordement de la puissance demandée.

Il est donc crucial d’étudier la performance d’une borne sous le prisme de l’efficience de son installation.

Energie demandée et temps de stationnement : recentrer l’analyse de la performance sur l’usage de la borne de recharge

Quelque soit le cas d’usage de la recharge dans lequel on se trouve, la puissance de charge émerge comme un facteur central. C’est le critère clé pour répondre aux besoins énergétiques des utilisateurs, c’est à dire une quantité d’énergie à récupérer, et donc, assurer leur satisfaction. Toutefois, pour garantir la pertinence de l’infrastructure pour l’opérateur, il est indispensable de faire correspondre la puissance de l’installation à ce besoin et au temps de stationnement des utilisateurs.

Ainsi, une borne performante serait celle qui délivre l’énergie nécessaire à l’utilisateur dans le temps qui lui est imparti, sans surdimensionner l’appel de puissance. Selon que le véhicule ait 30 minutes ou 6h pour se recharger, selon qu’il ait besoin de 10 ou de 50kWh, la borne la plus performante ne sera pas la même.

Par exemple, pour un besoin énergétique de 50 kWh, une recharge lente à 7,4kW est suffisante si le véhicule reste stationné 6h. C’est encore plus vrai pour une recharge quotidienne d’une trentaine de kilomètres sur un parking d’entreprise par exemple. Par contre, si la recharge s’effectue dans le cadre d’un long trajet avec un besoin de type station-service, une recharge rapide sera nécessaire pour assurer la satisfaction du besoin. 30 minutes seront ainsi nécessaires à une borne 100 kW pour délivrer les 50 kWh requis.

En définitive, l’usage défini les critères prioritaires à considérer :

• L’objectif principal d’une borne publique est de recharger des clients. Évaluer sa performance implique donc de considérer son taux d’utilisation, le nombre de véhicules rechargés et sa fiabilité.
• Sur une station-service ou aire d’autoroute, l’accent sera mis sur le nombre de clients servis, la vitesse de recharge et la disponibilité.
• Pour des bornes installées dans un parking d’entreprise, les critères comme le coût de l’installation et de l’énergie ou le taux d’utilisation seront prioritaires.

Il est essentiel de cerner précisément l’usage des bornes pour définir une grille de lecture adéquate de leur performance, tant pour l’électromobiliste que pour l’opérateur de la borne. Évaluer la performance d’une borne nécessite en effet une analyse de son efficacité tout au long de sa période de service, en considérant la puissance allouée et les travaux d’installation requis.

Le Taux d’Efficience, synthèse de l’évaluation de la performance de la recharge

Pour comprendre ce qu’est le taux d’efficience, il faut d’abord s’attarder sur la notion de potentiel énergétique de la puissance installée. Pour déployer des bornes de recharge, on alloue une certaine puissance sur l’infrastructure électrique du bâtiment ou du parking. Le potentiel énergétique est la quantité maximale d’énergie (en kWh) que la puissance installée (en kW) est capable de délivrer sur une période de temps donnée.

Mais ce potentiel est théorique.

Le calcul du taux d’efficience va alors révéler l’utilisation effective de la puissance installée. Il se fait en rapportant la quantité d’énergie réellement délivrée par la borne à son potentiel énergétique.

En se basant sur l’efficience énergétique, le dimensionnement des infrastructures de recharge est plus précis. En affectant une puissance en fonction d’un usage spécifique, sans sous- ou surdimensionner, et tout en garantissant la satisfaction utilisateur, des surcoûts d’installation peuvent être évités.

Améliorer l’efficience de son IRVE avec EIKO

Chez Mob-Energy, nous appliquons une approche lean et novatrice à la recharge, en cherchant à maximiser l’utilisation de la puissance installée, et à éviter des travaux et des coûts d’installation qui ne correspondent pas à un besoin utilisateur. Avec Eiko, le cube de puissance conçu et fabriqué en France, nous optimisons chaque aspect du processus de recharge.

Eiko est ainsi capable de recharger jusqu’à 20 véhicules avec la puissance d’une seule borne. En effet, ce cube de puissance permet de réduire le besoin de puissance en entrée grâce à un stockage tampon en batteries de seconde vie. La satisfaction du besoin énergétique des utilisateurs est quant à lui assuré par la prise en compte de leurs demandes réelles et l’ordonnancement de celles-ci.

Avec un seul raccordement à faible puissance au réseau, et son installation hors-sol qui permet une installation rapide, en moins d’une semaine, sans aucun terrassement, Eiko réduit également les délais et les ressources nécessaires pour équiper un parking d’une station de recharge.

Pour illustrer l’efficience de la solution, prenons le cas de l’un de nos clients qui recharge sa flotte opérationnelle avec Eiko. Notre client dispose de 15 heures (de 17h à 8h) pour répondre au besoin énergétique quotidien de 303kWh pour le total de ses 20 véhicules. Avec un seul raccordement à 27 kW et 20 points de charge, Eiko satisfait pleinement ce besoin chaque nuit, affichant un taux d’efficience très largement supérieur à une installation de bornes traditionnelle.

Une performance soulignant la capacité à lier efficacité et sobriété dans la manière de concevoir l’installation de points de charge.