Vehicle to Grid, quand les voitures électriques chargent la ville et inversement

En ce moment, le débat fait rage autour des trottinettes électriques qui envahissent les trottoirs des grandes villes. Un débat qui remplace le précédent sur le projet d’augmentation de la taxe sur le diesel, qui lui même remplaçait le précédent sur l’abaissement de la limite de vitesse sur les routes départementales. Les débats sur la mobilité se succèdent et touchent tous le vaste sujet de l’écologie, mais sous des angles différents sans réellement nous faire progresser vers notre objectif commun : assurer la survivance de l’espèce humaine. Cet objectif ultime passera nécessairement par une révolution verte dont chacun à sa propre définition et son propre agenda : tout le monde est d’accord pour dire que ce sont aux autres de faire des efforts et de payer l’addition ! Dans l’attente de ce Big Bang écologique, certains se creusent la tête et mettent au point des solutions concrètes pour amorcer la transition énergétique, à commencer par l’épineux problème de la mobilité urbaine.

La transformation digitale dans un contexte de 4e révolution industrielle et de transition énergétique

J’ai déjà eu l’occasion de vous expliquer que nous sommes en plein dans la quatrième révolution industrielle. Une révolution portée par le numérique qui transforme de nombreux aspects de notre quotidien : industrie, médias, commerce, transports… Un quotidien qui est assurément très différent de ce qu’il était il y a 20 ans, et qui est en complète rupture avec celui d’il y a 50 ans. Ce qui caractérise le plus la différence entre ces deux époques est bien évidemment l’omniprésence du numérique, mais aussi la mobilité des personnes et des biens. Deux facteurs qui sont liés entre eux. Pour vous en convaincre, il vous suffit de constater avec quelle facilité nous avons aujourd’hui la possibilité de nous faire livrer un produit fabriqué à l’autre bout du monde (AliExpress) ou d’invoquer un VTC (Uber).

Aujourd’hui, 80% de la population française vit dans les villes. Pour que ça se passe bien, il faut maximiser la capacité de se déplacer en milieu urbain (démocratisation de l’accès aux solutions de transport, efficacité…) et minimiser la consommation de ressources (énergie, capital immobilisé…). Ceci passe par une optimisation des déplacements, aussi bien pour les personnes que pour les biens physiques (matière première ou produits finis). Les plateformes numériques sont dans cette optique un formidable levier pour fluidifier la rencontre entre offre et demande, mais aussi pour rationaliser l’exploitation des moyens de transport grâce à la collecte et l’exploitation de grandes quantités de données.

C’est pour en savoir plus sur ce sujet qui résonne avec l’actualité (la mobilité électrique) que j’ai accepté l’invitation d’EDF pour participer à la 32ème édition du Electric Vehicle Symposium le mois dernier (EVS32). L’occasion pour moi d’écouter le discours du Prince de Monaco (qui a de grandes ambitions en matière de mobilité électrique pour sa principauté), mais aussi de me mettre à jour sur les dernières innovations et services.

Les enjeux de la mobilité au XXIe siècle

Le transport représente aujourd’hui à peu près 30% des émissions polluantes. Moins d’1/3, dans l’absolu c’est peu, mais c’est 1/3 sur lequel nous pouvons avoir une action directe et rapide. Si l’avion est le plus gros pollueur pour les rejets de CO2 dans l’atmosphère, la voiture n’est pas en reste et représente un levier majeur de la transition écologique (cf. les rapports publiés par le CITEPA et l’Ademe). D’une part, car il n’y aura plus de pétrole dans 30 ans (le basculement vers les énergies alternatives est obligatoire) ; d’autre part, car le pétrole est rare et compliqué à extraire. Comprenez par là que la voiture est à la fois un symbole, mais également une première étape évidente de la transition énergétique.

Ceci étant dit, la transition vers des véhicules “propres” est plus facile à dire qu’à faire, car c’est un palier psychologique dur à franchir (Cette France accro à la voiture). Si nous pouvons relativement facilement remettre en cause les trajets courts en avion (Pourquoi la honte de prendre l’avion inquiète les compagnies aériennes), il est beaucoup plus périlleux de remettre en cause le droit visiblement inaliénable de rouler en voiture. La raison de ce blocage psychologique est que la voiture est un des principaux piliers de nos modes de vie. Toucher à la voiture c’est s’exposer à la grogne populaire (cf. cette très fine analyse : Les Gilets Jaunes, fruit du décrochage de la petite classe moyenne).

Une part significative de la population est donc dépendante de la voiture, soit. Mais aussi dépendante soit-elle, quand les réserves de pétrole seront épuisées, elle devra bien passer à autre chose. Attendre que la pénurie soit là pour commencer à réfléchir aux solutions alternatives serait nous mettre dans une très fâcheuse situation. Voilà pourquoi il est largement temps de tourner la page du XXe siècle, de s’ancrer dans le XXIe siècle (celui de la grande pénurie énergétique) et d’anticiper les nécessaires évolutions de nos modes de vie, car oui, la voiture individuelle est un luxe que nous ne pourrons bientôt plus nous offrir. Il y a une échéance (épuisement du pétrole) et personne ne pourra s’y soustraire. Certes, cette réflexion ne concerne pas encore la moitié de la population qui vit en milieu rural, mais les 55% restants sont concernés, surtout dans les grandes agglomérations comme Shanghaï, Tokyo, Mexico, Le Caire, Londres ou Paris. Il existe d’ailleurs à ce sujet une étude récente que je vous recommande vivement : Observatoire des mobilités émergentes.

Entendons-nous bien : personne ne remet en cause la liberté de se déplacer, car la mobilité est un vrai facteur de progrès et source d’émancipation. Simplement, la voiture à essence appartient à une réalité qui s’efface au profit d’une autre : la civilisation post-pétrole vers laquelle nous nous dirigeons petit à petit, que vous le vouliez ou non. N’en déplaise aux constructeurs automobiles qui continuent à nous vendre du “rêve”, honte à eux…

Avec tous ces facteurs contextuels en tête, la question est maintenant de savoir comment maintenir (voir améliorer) la mobilité des personnes et des marchandises pour préserver le bien-être en ville tout en limitant la consommation de ressources ? La réponse n’est pas simple. En fait, elle est très complexe et elle fait intervenir une multitude d’acteurs qui s’appuient sur de nombreuses innovations.

Le salon EVS32 était justement l’occasion de faire le point sur les solutions proposées par les différents acteurs, et plus particulièrement EDF qui ambitionne de devenir un acteur central de cette nouvelle mobilité en constituant un écosystème de startups et solutions pour opérer une transition énergétique en douceur.

Quels défis pour les véhicules électriques ?

Quand on parle de véhicules électriques, on pense tout de suite à Tesla en se disant que le problème est résolu. Sauf que cette “solution” n’est pas réellement viable en Europe et surtout en France. D’une part, Tesla a beaucoup de mal à assurer la production intérieure (servir le marché US) ; d’autre part, une Tesla coûte quand même très cher (à partie de 50.000 €, ce qui n’est pas à la portée de toutes les bourses). De plus, pour faire rouler une Tesla, il faut recharger une batterie d’une capacité de 75 à 100 kWh. Sachant qu’il y a près de 500.000 Tesla en circulation, ça fait près de 40 M de kWh, largement au-dessus de la capacité de production d’électricité “verte”. Voilà pourquoi une Tesla n’est jamais vendue isolément, elle est intégrée à un écosystème de produits et services complémentaires qui incluent la production et la distribution d’énergie avec des panneaux solaires (Solar City), son stockage chez les particuliers (Power Wall), sa mise à disposition dans des points de recharge (1.500 stations réparties sur tout le territoire US), l’entretien assuré par un réseau spécialisé de centres de service (un peu plus de 800 centres fixes ou mobiles). Un vaste écosystème qui fonctionne plutôt bien en Amérique du Nord, mais qui est sous-développé en Europe. Voilà pourquoi les utilisateurs potentiels de véhicules électriques n’ont d’autre choix que de se tourner vers des constructeurs et fournisseurs de solutions européens.

Outre le coût d’achat (qui est minoré par la prime à la conversion), il y a encore de nombreux défis à relever avant que les véhicules électriques soient une alternative parfaitement viable pour une majeure partie de la population : déployer un maillage dense de points de recharge et s’assurer que le réseau sera en mesure de fournir suffisamment d’électricité pour la centaine de milliers de véhicules électriques qui circulent en France (sans compter les voitures hybrides).

Dernier problème, et pas des moindres : le recyclage des batteries. Sur le papier, tout est prêt : Comment recycler les batteries des véhicules électriques, Volkswagen présente le programme de recyclage des batteries de ses voitures électriques… Sauf que dans les faits, ces solutions n’ont pas été éprouvées à l’échelle industrielle. Et je n’aborde même pas le coût de production de ces batteries ainsi que les difficultés pour se procurer les matériaux qui proviennent au 2/3 de Chine (Nickel, cuivre, lithium… Tesla s’inquiète des ressources nécessaires pour fabriquer les batteries).

Heureusement, il existe des solutions alternatives comme les piles à combustible, notamment celle qui fonctionne à l’hydrogène. Non seulement l’hydrogène est une matière première que l’on peut produire localement (il n’y a pas besoin de l’extraire du sous-sol), mais en plus de gros progrès ont été réalisé sur les réservoirs à hydrogène qui peuvent maintenant être fabriqués avec des polymères, comme ceux exposés par Plastic Omnium.

Les réservoirs que vous voyez au-dessus font un peu plus d’1 mètre de long, mais il en existe de toute taille, donc facilement adaptables aussi bien aux voitures, qu’aux camions qu’aux motos. Certes, ce n’est pas encore la solution idéale, mais les piles à combustible sont la meilleure alternative actuellement à notre disposition : Demain dans nos voitures ? Une pile à combustible optimisée, avec 90% de métal en moins et La voiture à hydrogène a-t-elle plus d’avenir que la voiture électrique à batterie ?

En synthèse : déployer la mobilité électrique à grande échelle nécessite de réunir de nombreuses conditions et solutions technologiques. Et c’est justement à cela que travaille EDF, mettre au point et déployer les innovations et services nécessaires (EDF veut être l’énergéticien leader de la mobilité électrique en Europe dès 2022).

La mobilité électrique selon EDF

Je vous propose maintenant de faire le tour des différentes solutions et startups que j’ai croisé sur ce salon. À commencer par Sowee qui se présente comme fournisseur d’électricité et de gaz, mais également “hub de services et solutions”, avec notamment son volet dédié à la recharge de voiture électrique. Intégrée au système de gestion intelligente de l’énergie, la borne de recharge pour particuliers permet de minimiser la consommation en lissant la recharge sur les heures creuses. Entre nous, c’est le minimum que l’on est en droit d’attendre, mais là, l’approche est globalisée (maison + voiture). L’intérêt d’avoir une gestion “globale” est de pouvoir faire du smart charging dont je parle plus bas avec le V2G.

Pour ce qui est de la recharge nomade, une première offre à grande échelle est en cours de déploiement à Lyon avec Izivia : un réseau de bornes de recharge proposées aux particuliers, entreprises et collectivités. La première vague de déploiement concerne 600 bornes classiques et 30 bornes de recharge rapide. Une distinction qui est importante, car le prix de la recharge est fonction de l’heure et surtout de la vitesse de recharge.

Il existe un programme équivalent à l’étranger déployé par Ubitricity, dont EDF est actionnaire aux côtés de Siemens et Honda. Le principe est équivalent (tarification en fonction de l’heure et de la rapidité), mais les bornes de recharge sont dans la mesure du possible intégrées au mobilier urbain.

Tout ceci est très intéressant, mais nécessite des investissements de rééquipement dont tout le monde se serait bien passé, aussi bien les foyers dont les revenus sont très tendus, que les entreprises dont les marges sont sous pression. Voilà pourquoi EDF a aussi investi dans des places de marché pour fluidifier l’approvisionnement et la distribution (éviter la saturation de la grille), mais aussi pour optimiser les coûts d’achat et de revente. Citons par exemple PowerShift en Angleterre ou Agregio en France.

Comme vous pouvez le constater, la transition énergétique n’est pas simple, car le réseau électrique et les moyens de production n’ont pas du tout été prévus pour faire rouler des centaines de milliers de voitures. Heureusement, nous sommes au XXIe siècle et nous avons à notre disposition quantité de données et outils numériques pour optimiser la production, la distribution, le stockage et la consommation d’électricité, aussi bien au niveau national, que local (région, ville, quartier, copropriété…).

Nous venons de parler d’optimisation de la consommation, abordons maintenant le coeur de l’article et le défi du stockage.

Smart charging et V2G pour une gestion optimale de l’offre et la demande d’électricité

Le principal défi auquel sont confrontés les industriels aujourd’hui, c’est le stockage de l’énergie. Si nous avons en France une bonne capacité de production grâce au nucléaire, l’électricité produite est directement consommée car une centrale nucléaire ne peut pas être allumée ou éteinte comme un gros générateur. De même, les centrales de production solaire ou éolienne sont dépendantes de la météo, on ne peut pas prévoir à l’avance ce qu’elles vont produire. Enfin, s’il est possible de se servir de la surcapacité énergétique pour pomper de l’eau en vallée et la remonter dans des lacs artificiels en montagne, les barrages électriques ne peuvent pas non plus être sollicités en urgence (il faut à peut près 48h pour les mettre en activité et autant pour les arrêter).

Dans la mesure où personne ne peut se permettre d’être privé d’électricité ou de voiture pendant 48h lors des pics de consommation, il faut impérativement trouver une solution pour lisser la demande et éviter les ruptures. C’est justement là où les voitures électriques sont intéressantes, car elles peuvent stocker une très grande quantité d’électricité et la partager si besoin. C’est le principe du Vehicle to Grid : soutenir le réseau électrique actuel avec une réserve tampon distribuée sur l’ensemble du territoire (dans chaque voiture ou batterie domestique).

Le principe est simple : anticiper les pics de consommation en analysant les besoins individuels pour pouvoir procéder à des opérations d’achat et de revente. L’objectif étant d’éviter la pénurie tout en maximisant les revenus des particuliers : leur acheter l’électricité dont ils n’ont pas besoin au moment où la demande est forte, et les laisser refaire leur stock au moment où l’électricité est la moins cher (ex : la nuit). C’est ce que l’on appelle les réseaux intelligents, la smart grid. À partir du moment où le réseau est capable d’anticiper les pics, il peut gérer au mieux les besoins des particuliers et entreprises, notamment en faisant de l’approvisionnement intelligent, le smart charging.

Pour se positionner sur le créneau du smart charging, EDF a créé Dreev, une joint venture avec NUVVE : EDF lance DREEV, sa nouvelle filiale pour concrétiser les ambitions du Groupe dans le smart charging. Pour vous la faire simple, l’objectif de Dreev est d’être à la fois un opérateur de bornes bi-directionnelles (qui chargent et qui déchargent) et une place de marché de l’électricité pour pouvoir réguler la production et la distribution avec des incitations financières fortes : Avec DREEV, la France et EDF à l’assaut du smart charging et du V2G.

“Incitations financières” est un terme qui sonne très doux aux oreilles de beaucoup d’entre nous. Le budget moyen de carburant pour un particulier est de 1.200 €, et de 300 € pour ceux qui utilisent un véhicule électrique. La promesse de Dreev est de diviser par deux ce budget en générant près de 150 € de revenus annuels liés à l’achat / revente d’électricité. À terme, ils prévoient même de complètement supprimer le budget d’achat pour ceux qui se déplacent peu. En synthèse : le fait de mettre la batterie de votre voiture ou maison à disposition de la smart grid vous permet de ne plus payer votre électricité. Magie ? Non, technologie ! Tout est question d’anticipation des besoins et de gestion fine de l’approvisionnement aux périodes creuses. Est-ce une promesse utopique ? Pas réellement dans la mesure où il y a déjà près de 9 M de compteurs électriques Linky installés, donc autant de point de collecte de données sur la consommation. L’important n’est plus de pouvoir produire de l’électricité, mais de savoir qui en aura le plus besoin, quand et où.

Vous conviendrez que c’est un sacrée révolution pour EDF qui s’éloigne de son métier d’énergéticien traditionnel pour développer de nouvelles offres et solutions liées à la mobilité urbaine. De l’électrique au numérique… ça reste des histoires de courant qui passe ou pas, de 0 et de 1, mais c’est l’avenir de la gestion énergétique, car dans aucun scénario il n’est prévu de remplacer intégralement la grille actuelle, trop coûteux. Il faut donc se creuser la tête pour réinventer la mobilité et repenser la ville, mais avec les installations actuelles !

Réinventer la mobilité urbaine = réinventer la ville

Comme précisé au début de l’article, 80% de la population française habite en ville. La transition vers des formes de mobilité plus écologiques passe par une réinvention des moyens de transport, mais également par l’espace urbain. Dans ce domaine, EDF est également actif avec un certain nombre d’initiatives comme Ombriwatt, une filiale qui implante des panneaux photovoltaïques dans le mobilier de couverture (ex : parkings).

Il y a aussi CitéLum, un opérateur de solutions d’éclairages intelligents avec de gros projets à Dijon et Palma de Majorque depuis 4 ans (Palma se lance dans les solutions Smart City). Le principe est toujours le même : optimiser la consommation en n’éclairant que là où l’on en a besoin, mais également procéder à une remise à niveau du mobilier (les poteaux d’éclairage) pour les transformer en bornes de recharge, hot spot WiFi ou bornes de services numériques.

Citons enfin Hynamics, une filiale dédiée à la production locale d’hydrogène “bas carbone” (reposant principalement sur de l’énergie renouvelable, à faible émission de carbone) et sa distribution pour l’industrie et la mobilité : EDF crée Hynamics, une filiale dédiée à l’hydrogène.

J’ai eu une discussion très intéressante avec un responsable de Hynamics qui m’a expliqué ses ambitions en matière de transport fluvial : des péniches et barges propulsées à l’hydrogène, capables de stocker et transporter d’immenses quantités d’hydrogènes dans de vastes réservoirs. Aujourd’hui cette filiale est en phase de déploiement avec de gros investissements dans des actifs de production et de distribution (électrolyseurs et station de recharge) pour une mise en service officielle à la mi-2021.

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Comme vous avez pu vous en rendre compte à la lecture de cet article, j’ai donc été enchanté par cette plongée dans le vaste sujet de la nouvelle mobilité urbaine. Non seulement j’ai pu constater que les choses avancent vite (nombreuses innovations et solutions en cours de déploiement), mais également que les conditions nécessaires à la viabilisation de la mobilité électrique sont en train d’être réunies, un défi à la fois.

Tout ceci est donc très encourageant, et surtout pragmatique et réaliste. Car oui, il est également possible de spéculer sur les gigantesques gisements d’hélium-3 présent sur la Lune, mais son extraction / rapatriement sur Terre ne va pas être simple, d’autant plus si les grandes nations comme La Chine, L’Inde ou Israël relancent leur programme de conquête spatiale pour croquer une part du gâteau (Hélium-3 : le nouveau jeu mondial qui va nous apporter la révolution énergétique et spatiale).

Moralité : inutile de faire des plans sur la Lune (littéralement), l’avenir de la mobilité urbaine se joue maintenant, et il repose en grande partie sur notre capacité à changer nos habitudes et à accepter le numérique en tant que solution et non comme le problème à tous nos soucis. #TransfoNum