Lean Charging : délivrer plus d’énergie avec moins de puissance
Le transport routier représente environ 30% des émissions de gaz à effet de serre, et la mobilité électrique émerge comme une des solutions les plus efficaces pour réduire considérablement ces émissions. Les véhicules électriques (VE) et hybrides rechargeables (VHR) gagnent en popularité, représentant près de 20% des nouvelles immatriculations.
Cependant, pour adopter le véhicule électrique, il faut le recharger. La recharge au quotidien, sur les lieux de stationnement, est ainsi une condition nécessaire à l’adoption massive du VE. Tous les parkings sont donc concernés, et dans la très large majorité des cas, le véhicule électrique restera stationné plus longtemps que le temps nécessaire à délivrer la dose d’énergie dont il a besoin.
Dès lors, un défi de taille est à relever : comment assurer la recharge de ces véhicules de la manière la plus efficiente qui soit, et au meilleur coût ?
En effet, face à la demande croissante en matière de recharge des véhicules électriques, plusieurs solutions ont été proposées pour garantir une utilisation efficiente de l’énergie. Parmi celles-ci, nous trouvons le « Smart Charging » (recharge intelligente), la « Recharge Pilotée » et le concept du « Vehicle-to-Grid » (V2G).
Ces solutions présentent des perspectives prometteuses pour la transition vers une mobilité plus durable. Toutefois, leur mise en œuvre reste soumise à des défis importants, tels que ceux de la disponibilité de la puissance et des investissements nécessaires en travaux de génie civil et électrique.
Une nouvelle forme de recharge, au plus juste, ou Lean Charging, offre alors l’opportunité d’accélérer le déploiement des infrastructures nécessaires à la mobilité électrique, en rendant la recharge plus efficiente et moins consommatrice en ressources.
Lean Charging : les principes du Lean Manufacturing appliqués à la recharge des véhicules électriques
Le Lean Manufacturing est une approche de gestion industrielle qui a été popularisée par Toyota dans les années 1950. Cette méthode vise à optimiser la production en éliminant les gaspillages, en améliorant la qualité des produits et en maximisant l’efficacité des ressources employées. Le concept se base sur plusieurs principes fondamentaux :
- L’élimination des gaspillages : Consiste en la suppression de toutes les étapes, activités ou ressources qui n’apportent pas de valeur ajoutée au client. En réduisant les gaspillages, les entreprises peuvent optimiser leurs processus de production, réduire les délais, accroître la satisfaction globale des clients et augmenter leurs revenus. Cette approche met l’accent sur l’efficacité et la pertinence de chaque étape du processus de production, en s’assurant que chaque action contribue à créer de la valeur pour le client final.
- L’amélioration continue : Cette philosophie encourage les entreprises à rechercher constamment des moyens d’améliorer leurs processus et leurs produits. En surveillant et en analysant régulièrement les performances, les équipes peuvent identifier les domaines à optimiser et apporter des corrections pour améliorer la qualité et l’efficacité globale de la production.
- La création de connaissance : Il s’agit de recueillir et de partager les connaissances sur les meilleures pratiques, les techniques d’amélioration et les innovations au sein de l’organisation. En partageant les connaissances avec l’ensemble des équipes, les entreprises peuvent renforcer leur savoir-faire collectif et accélérer le processus d’amélioration continue.
- L’amélioration de la qualité : Vise à maintenir la même qualité, voire à l’améliorer constamment, en cherchant des moyens d’éradiquer les défauts et les erreurs dans les produits finaux. En améliorant la qualité, les entreprises peuvent accroître la satisfaction des clients, renforcer leur réputation et réduire les coûts liés aux retours et aux réclamations.
Le Lean Manufacturing est une approche puissante qui a transformé de nombreuses entreprises dans le secteur manufacturier. Cependant, ses principes fondamentaux peuvent également être étendus à d’autres domaines, y compris celui de la mobilité électrique avec le concept émergent du « Lean Charging« .
En appliquant les principes Lean à la recharge des véhicules électriques, il est possible d’éliminer le gaspillage de puissance, d’optimiser en continu les processus de recharge et de maximiser l’utilisation des ressources disponibles, contribuant ainsi à une mobilité électrique plus durable et plus efficace, pour la plus grande satisfaction des opérateurs et des usagers.
Les défis de la recharge électrique
En vue d’encourager et de faciliter la transition vers la mobilité électrique, une réponse évidente serait d’installer autant de bornes que de véhicules électriques, voire de places de parking. Pourtant, les infrastructures de recharge se heurtent à diverses difficultés, telles que l’allocation de puissance nécessaire, la sous-utilisation de celle-ci, les coûts engendrés par leur installation et leur maintenance, ainsi que leur manque d’évolutivité.
Ces problématiques mettent en évidence le besoin d’adopter une approche innovante et adaptée à chaque cas d’usage.
Bornes de recharge sous-utilisées et puissance bloquée
Pour leur recharge quotidienne, les véhicules électriques n’ont besoin que de quelques kWh, une dose d’énergie qui sera délivrée relativement rapidement, même avec une borne de recharge standard. Mais ces véhicules vont néanmoins rester stationnés, en donc branchés, plus longtemps, engendrant une monopolisation des bornes.
La conséquence est double. D’une part, l’indisponibilité de la borne pour d’autres utilisateurs suscite l’idée qu’il faudrait rajouter encore plus de bornes. D’autre part, la puissance allouée à l’infrastructure de recharge est surdimensionnée, sous-utilisée, alors même que cette allocation engendre des coûts significatifs
Travaux coûteux et délais de mise en œuvre
Les frais liés à l’installation des bornes de recharge sont importants et peuvent constituer un obstacle majeur à leur déploiement à grande échelle. En effet, le génie civil et électrique requis pour l’installation et le raccordement de ces points de charge au réseau électrique constitue la majorité de l’investissement total dans l’IRVE.
Hormis son coût, les travaux de VRD peuvent parfois être un obstacle en eux-mêmes, les bailleurs interdisant parfois le terrassement sur les parkings. En fonction de la puissance disponible sur l’infrastructure électrique du parking, des adaptations peuvent être nécessaires, sur le bâtiment, voire auprès du gestionnaire du réseau électrique. Des adaptations qui peuvent allonger considérablement le délai de mise en œuvre.
Manque d’évolutivité
L’électrification du parc automobile et des flottes de société est progressive. Les besoins en termes de bornes de recharge et de puissance allouée sont donc amenés à croître au même rythme. Mais, étant donné les travaux nécessaires pour en rajouter, l’installation de nouvelles bornes se fait par vague. Deux rythmes difficilement compatibles.
Par ailleurs, si la puissance disponible est suffisante aujourd’hui pour installer les bornes nécessaires au parc électrique actuel, le sera-t-elle plus tard, quand le besoin en recharge sera décuplé ? Sera-t-il alors nécessaire de refaire des travaux considérables pour s’adapter à cette évolution ?
Pour éviter de tels inconvénients et assurer une transition fluide, il est essentiel de prendre en compte dès maintenant ces perspectives d’évolution et d’opter pour des solutions de recharge offrant flexibilité et évolutivité. Cela permettra de minimiser les coûts futurs, ainsi que les perturbations liées aux travaux, tout en favorisant une adoption plus rapide et plus efficace de la mobilité électrique.
Les solutions existantes, mais néanmoins limitées
Dans le contexte de l’optimisation nécessaire de la recharge des véhicules électriques, plusieurs solutions ont été proposées. Ces solutions novatrices ouvrent la voie vers un déploiement efficace de la mobilité électrique à grande échelle.
Smart Charging – L’intelligence au service de la recharge
Le Smart Charging, également appelé « Recharge Intelligente », se positionne comme l’une des solutions phares. Grâce à l’utilisation de technologies avancées, cette approche permet aux véhicules électriques de communiquer avec les infrastructures de recharge. Ainsi, les VE peuvent ajuster leur vitesse de recharge en temps réel en fonction de la disponibilité du réseau. Cette optimisation intelligente permet d’éviter les pics de demande, d’équilibrer la charge sur le réseau et de contribuer à sa stabilité globale. De plus, le Smart Charging prend en compte les préférences des utilisateurs en matière de temps de recharge (lente ou rapide) ou même l’heure de recharge (jour/nuit), tout en minimisant les coûts énergétiques associés.
Recharge pilotée – L’utilisation rationnelle des ressources
La recharge pilotée permet d’assurer une régulation de la puissance allouée à une station de recharge selon des critères spécifiques tels que la disponibilité d’énergie issue de sources renouvelables, le niveau de la demande d’énergie sur le réseau électrique, ou encore le tarif de l’électricité.
En effectuant des ajustements en temps réel sur la puissance allouée par la station de recharge, ce dispositif de gestion énergétique a pour objectif de maximiser l’exploitation de l’énergie et de garantir une meilleure régulation de la charge du réseau.
Vehicle-to-Grid (V2G) – Les véhicules électriques comme Acteurs du Réseau Électrique
En transformant les VE en véritables acteurs du réseau électrique, le Vehicle-to-Grid (V2G) offre un potentiel considérable. En plus de se recharger à partir du réseau, les véhicules connectés en V2G peuvent également injecter de l’électricité dans le réseau lorsque celui-ci en a besoin. Par exemple, pendant les périodes de pointe, lorsque la demande d’électricité est élevée, les VE en mode V2G peuvent fournir de l’énergie pour soulager le réseau, contribuant ainsi à équilibrer l’offre et la demande.
Les limitations actuelles des solutions de recharge
Bien que ces innovations soient prometteuses dans l’optimisation des infrastructures de recharge pour véhicules électriques, celles-ci présentent encore certaines limitations qu’il est important de prendre en compte.
- Investissements et travaux importants : La mise en œuvre des solutions de recharge exige néanmoins des investissements et des travaux importants. La puissance allouée est certes limitée, mais la quasi-totalité du génie civil et du génie électrique sont bien à réaliser.
- Service dégradé : pour les usagers, le service est illisible et aveugle. La puissance sera également partagée entre toutes les voitures branchées, ne permettant pas à celle qui ne restera qu’une heure d’obtenir la dose d’énergie souhaitée. D’ailleurs, les usagers ne seront pas averti des variations de puissance disponible pour leur propre recharge.
- Communication et Standardisation : Pour une gestion optimale de la recharge grâce au Smart Charging, il est essentiel d’avoir une communication fluide entre les véhicules et les infrastructures de recharge. Cependant, la standardisation des protocoles de communication entre les différents types de véhicules et les opérateurs de recharge reste un défi à relever.
- Évolutivité : Face à l’évolution rapide de la mobilité électrique, il est essentiel de concevoir des infrastructures de recharge évolutives, capables de répondre aux besoins futurs en termes de puissance et de nombre de bornes. Cette évolutivité devrait être prise en compte dès la conception des infrastructures.
Lean Charging : la recharge « au plus juste »
Gestion intelligente de la recharge
Le Lean Charging propose une approche de la recharge visant à éviter la sous-utilisation des bornes et à optimiser l’utilisation de la puissance électrique. En améliorant les processus de recharge, les bornes sont en mesure de délivrer un maximum d’énergie en utilisant le moins de puissance possible. Pour ce faire, les usagers peuvent renseigner leurs besoins spécifiques en termes de kWh à récupérer et de durée de stationnement.
Un système d’ordonnancement avancé se charge ensuite d’établir un ordre de recharge, garantissant à chaque client la satisfaction de sa commande. Ce processus de partage organisé de la puissance permet de prioriser les commandes les plus urgentes, en leur allouant davantage de puissance, tandis que les commandes moins conséquentes peuvent bénéficier d’une puissance réduite.
Grâce à cette approche ingénieuse, un maximum de véhicules peut être rechargé avec une puissance allouée totale significativement plus faible qu’avec les solutions traditionnelles. Cette gestion intelligente et optimisée des ressources électriques garantit une meilleure efficacité du processus de recharge, et permet d’augmenter l’efficience des ressources employées.
Réduction des coûts et des délais d’installation
L’intégration de batteries de stockage dans la solution de recharge offre un avantage clé : un tampon entre le réseau et l’Infrastructure de Recharge pour Véhicules Électriques (IRVE). Cette intégration permet à la solution de recharge de fonctionner avec une puissance d’entrée réduite, en bénéficiant de l’énergie stockée dans les batteries et de la conversion de puissance en sortie. Par ailleurs, un raccordement à faible puissance signifie moins de travaux, moins de coûts et des délais raccourcis.
Flexibilité et évolutivité
Le concept du Lean Charging présente des avantages significatifs en termes de flexibilité et de scalabilité pour les infrastructures de recharge. En intégrant des points de charge interconnectés et en optant pour des installations hors-sol, il contourne la nécessité de travaux majeurs lors de la mise en place de nouvelles bornes. Cette approche offre une évolutivité rapide et fluide, puisque les bornes sont interconnectées entre elles au lieu d’être reliées individuellement au réseau par des câbles.
Pour répondre à la demande en constante croissance, le Lean Charging peut également incorporer des fonctionnalités additionnelles. Par exemple, il peut intégrer des panneaux photovoltaïques (PV) pour bénéficier d’une électricité verte et moins coûteuse, ainsi que des capacités de réinjection dans le réseau pour équilibrer les fluctuations de la demande électrique. De cette manière, le système peut s’adapter dynamiquement aux besoins en énergie, favorisant une approche durable et efficiente de la recharge des véhicules électriques.
Amélioration continue et suivi des performances
En appliquant le principe d’amélioration continue du Lean, les gestionnaires de recharge peuvent surveiller et analyser régulièrement les performances du système. Cela permet d’identifier les sources d’optimisation potentielles, d’apporter des ajustements et de maximiser l’efficience des ressources disponibles.
En intégrant les solutions du Lean Charging, les infrastructures de recharge pour véhicules électriques deviennent plus efficaces, plus évolutives et plus économiques. Ces avancées contribuent à promouvoir la mobilité électrique durable, en offrant des solutions pratiques, abordables et respectueuses de l’environnement pour les flottes de véhicules et les utilisateurs de voitures électriques.
Le Lean charging avec Mob-Energy
Le Lean charging proposé par Mob-Energy est une approche novatrice dans le domaine des infrastructures de recharge pour la mobilité électrique. Nous avons l’ambition de développer cette nouvelle approche de la recharge, une recharge au plus juste, en intégrant circularité et évolutivité.
Découvrez en détail le concept de Lean Charging et notre vision de la recharge au plus juste :
Notre objectif : accélérer la transition vers la mobilité électrique en permettant aux gestionnaires des parkings publics et d’entreprises d’installer des infrastructures de recharge de la manière la plus efficiente qui soit. Une recharge simple à installer, impactant peu le réseau électrique et prenant en compte les besoins spécifiques des utilisateurs pour assurer la qualité du service.
Mob-Energy a ainsi développé deux solutions de recharge innovantes pour faire face aux nouvelles problématiques de la mobilité électrique :
Charles, le robot chargeur autonome
Ce système offre une recharge mobile, permettant de s’affranchir des places dédiées à la recharge et de supprimer toute monopolisation. Le robot chargeur se déplace jusqu’aux véhicules et effectue la recharge là où ils sont stationnés.
Une solution parfaitement adaptée au stationnement de moyenne à longue durée, tels que certains parkings publics, aéroports, parcs de stockage automobile, etc.
Ce système de stockage énergétique et de recharge nécessite un seul raccordement au réseau, équivalent à la puissance d’une seule borne classique (10 kVA), et distribue l’énergie sur un réseau de 20 points de charge interconnectés et hors-sol.
La vitesse de recharge est optimisée grâce à un système d’ordonnancement qui priorise les recharges en fonction du temps de stationnement et de la quantité d’énergie souhaitée.
Mob-Energy vous propose d’explorer les méthodes permettant d’intensifier l’utilisation des ressources mise à disposition de la recharge. L’enjeu : répondre aux défis posés par une puissance manquante, sous-utilisée et coûteuse à installer.
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