Tendances en matière de recharge des véhicules électriques

Recharge pour véhicules utilitaires électriques légers

Puisque la plupart des propriétaires rechargent de la maison nous comptons 10 fois plus de bornes de recharge privée que publique

La recharge à la maison est présentement la méthode la plus populaire pour recharger les véhicules électriques. Les propriétaires de véhicules électrique avec accès à un espace de stationnement privé peuvent se doter d'un recharge qui fonctionnera pendant la nuit ce qui non seulement est pratique mais profite normalement des prix d'électricité moins élevés alors que la demande est relativement faible.

La disponibilité de la recharge à la maison varie considérablement entre les régions et varie sur les différences entre les populations urbaines, périurbaines et rurales ainsi que des tranches de revenus. Dans les villes à fortes concentrations, où la plupart des individus vivent dans un multiplex, l'accès à la recharge à la maison est plus limité et les propriétaires de véhicules électriques doivent se fier davantage sur les recharges publiques. Cela est plus évident en Corée, qui est un des pays les plus densément peuplés au monde et qui compte la plus grande capacité de recharge pour véhicules électriques.

Même si l'accès à la recharge diffère de l'utilisation actuelle, il est un indice utile des niveaux de recharge à la maison parmi les propriétaires de véhicules électriques dans un pays. La part du marché des ventes de véhicules électriques en Norvège est de 90% alors qu'au Mexique elle se situe sous les 2%. Pourtant, les pourcentages de propriétaires de véhicules électriques rechargeant à la maison sont similaires, respectivement à 82% et 71%. Le Royaume-Uni a démontré les parts les plus élevées d'accès à la recharge à la maison, à 93%, plus de la moitié des bornes de recharge intelligentes de niveau 1. Cela vient du fait que le Royaume-Uni a été un des premiers pays à adopter des règlements sur les lieux de recharge intelligente, mais peut également dépendre encore plus de la part élevé d'adopteurs précoces de véhicules électriques qui possèdent également une maison où une borne de recharge peut être installée. En Inde, 55% des consommateurs affirment avoir aujourd'hui accès à la recharge à la maison. Les changements des réglementations des immeubles, dans le but de rendre obligatoire les bornes de recharge tel que proposés par l'Union européenne, constituent une méthode efficace d'augmenter l'accès au fil du temps, surtout pour les gens qui vivent dans des hébergements locatifs.

Dans les régions où la tension du réseau électrique est de 220V ou plus, les propriétaires de véhicules électriques peuvent charger leur véhicule à partir d'une prise domestique standard. Cette situation est la plus courante en Europe, Australie, dans de grandes régions d'Amérique latine et presque partout en Asie. Dans les régions où la tension est plus faible, normalement de 100 à 120V, les vitesses de recharge des prises domestiques standards sont plus lentes2 et peuvent présenter un risque pour la sécurité. Ainsi dans les pays où le réseau électrique est de 100 à 120V, la capacité de recharge en moins de dix heures requiert une installation de borne de recharge dédiée3. C'est le cas dans certains pays où le partage des bornes de recharge pour véhicules électriques à la  maison est élevé, comme aux États-Unis (83%) et au Canada (80%). Cependant, cela inclut également les pays en développement avec des objectifs d'électrification ambitieux comme l'Indonésie, le Costa Rica et la Colombie où le coût (d'environ plusieurs centaines de dollars américains) et moins d'espaces de stationnements privés disponibles peuvent devenir des obstacles aux installations de bornes de recharge privée. La dépendance sur les bornes de recharges publique plus coûteuses peut alors être plus élevée. En plus de la recharge à la maison, la recharge privée peut également inclure d'autres bornes de recharge accessibles à des fins non commerciales, comme des bornes de recharge réservées aux employés, aux parcs automobiles ou clients de certains établissements. Par exemple, il existe 15 900 bornes de recharge privée non résidentielles aux États-Unis. Dans l'Union européenne, plus de 250 000 bornes de recharge sont affichées avec des accès restreints.

Alors que l'infrastructure est bien établie dans plusieurs pays, le paysage des bornes de recharge de niveau 2 est visiblement différent. Le stock et les ventes des niveaux 2 continuent d'augmenter en Inde et dans les pays asiatiques. Ces marchés en croissance assistent également à un élan croissant en matière d'échanges de batteries, surtout en Inde. En 2023, l'entreprise chinoise d'échange de batteries Gogoro basée à Tapei a annoncé un partenariat de 2,5 milliards de dollars américains avec l'état indien Maharashtra. Gogoro a l'intention d'investir plus de 1,5 milliards de dollars américains pour le développement d'une infrastructure de batteries intelligentes qui logera leurs stations d'échanges de batteries. D'autres jeunes entreprises en démarrage indiennes comme la Sun Mobility et Battery Smart ont réunis respectivement des sommes de 50 millions de dollars américains et 33 millions de dollars américains pour agrandir l'infrastructure d'échange de batteries. Ailleurs, l'Afrique a observé une augmentation d'investissement dans les technologies d'échanges de batteries de niveau 2. Ampersand, une entreprise située au Rwanda, effectue présentement 140 000 échanges de batterie par mois pour plus de 1 700 clients qui parcourent ensemble 1,4 millions de km à Kigali et à Nairobi.En 2023,  Spiro une jeune entreprise en démarrage africaine de bornes de recharge électrique de niveau 2, a garanti autour de 60 millions de dollars américains pour élargir son parc de véhicules électriques et a financé plus de 1 000 stations d'échanges.

Les gouvernements ont renforcé leur soutien pour l'infrastructure de recharge publique

Même s'il y a encore plus de bornes de recharge privée, la recharge privée et l'interopérabilité de son infrastructure est la clé pour permettre une adoption plus large et un accès plus équitable des véhicules électriques. Le stock de recharge publique a augmenté de plus de 40% en 2023 et la croissance des bornes de recharge plus rapide, qui a atteint 55%, a dépassé celles des bornes de recharge moins rapide.4 À la fin de 2023, les bornes de recharge rapide représentaient plus de 35% du stock de bornes de recharges publiques.

En général, la Chine est le chef de file du déploiement de l'infrastructure de recharge pour véhicules électriques avec plus de 85% des bornes de recharge rapide mondiales et autour de 60% des bornes de recharge plus lentes. Avec une part de marché de 35% des ventes de voitures électriques, dépassant donc leur ambition en matière de politique en 2025, la Chine déplace son objectif vers le développement de l'infrastructure de recharge, ciblant une couverture complète des villes et des autoroutes d'ici 2030, ainsi qu'une expansion de la couverture rurale. La Chine a également commencer à encourager un comportement de recharge durable en visant à ce que 60% des recharges de véhicules électriques aient lieu en périodes hors-pointe d'ici 2025 en débutant avec cinq villes pilotes.

À la fin 2023, l'Union européenne a convenu du texte de la réglementation sur le déploiement de l'infrastructure pour carburants alternatifs (AFIR) qui exige que les bornes de recharge publique rapide se retrouvent à chaque 60 km des corridors de transport principaux de l'Union européenne (Réseau transeuropéen de transport [TEN-T] ). Cela garantira que 1,3 kW de bornes de recharge accessibles publiquement, soient disponibles pour chaque véhicule électrique à batterie et un autre 0,8 kW pour chaque véhicule hybride rechargeable.

D'autres marchés développés augmentent également l'aide aux infrastructures de recharge pour véhicules électriques en réduisant le financement des véhicules. Le Royaume-Uni a aboli les subventions pour les voitures privées, mais offrent toujours des incitatifs pour les installations des bornes de recharge privées et publiques, comptant plus de 53 600 bornes installées à la fin 2023 et 300 000 bornes de recharge publiques attendues d'ici 2030. Les nouvelles réglementations concernant les paiements et la fiabilité visent à améliorer l'expérience du client. Ailleurs, la Corée a réduit la valeur de sa subvention pour les véhicules électriques tout en s'engagent à subventionner les infrastructures de recharge pour véhicules électriques. Ce qui a attiré un investissement privé additionnel au secteur et a permis l'installation de plus de 200 000 bornes de recharge publique à ce jour.

Le déploiement des recharges publiques doit suivre les ventes des véhicules électriques

Dans d'autres pays, les objectifs d'infrastructure de recharge pour véhicules électriques sont adoptés selon les objectifs de véhicules. La Nouvelle-Zélande a divulgué sa stratégie en 2023, ciblant des stations de recharge5 à chaque 150 à 200 km sur les autoroutes principales et au moins 600 stations de recharge installées dans des zones rurales d'ici 2028. Les États-Unis ont annoncé le financement pour les nouveaux projets d'infrastructure de recharge pour véhicules électriques et ont déjà installé plus de 180 000 bornes de recharge publique pour atteindre l'objectif de 500 000 en 2030, ainsi qu'un financement pour la réparation ou le remplacement des bornes de recharge existantes. Le Canada est présentement en voie d'atteindre son objectif de 33 500 prises de recharge d'ici 2026. Les marchés en développement reconnaissent également de plus en plus l'importance des infrastructures de recharge pour véhicules électriques, comme l'Inde qui a octroyé le financement de 7 000 bornes de recharge rapide en 2023.

Avec une quantité croissante de bornes de recharge publique, l'attention se tourne sur l'interopérabilité de l'infrastructure de recharge. Aux États-Unis, SAE International a annoncé son intention d'utiliser le connecteur de recharge Tesla (J3400) comme standard partout en Amérique du Nord suivant la norme de recharge nord-américaine (NSCS). L'objectif est d'assurer que tous les fournisseurs ou fabricants sont en mesure d'utiliser et de déployer  le connecteur ce qui procure aux conducteurs de véhicules électriques plus d'options pour une recharge fiable et pratique partout en Amérique du Nord.

La réglementation AFIR en Europe et la NCSA en Amérique du Nord sont des exemples de législations adoptées pour améliorer l'interopérabilité de l'infrastructure de recharge. L'amélioration de l'interopérabilité dans plus de régions nécessitera une collaboration entre les parties prenantes afin de s'accorder sur les normes et protocoles.

Le déploiement des bornes de recharge pour véhicules électriques devraient être coordonnés avec les développements du réseau électrique afin d'assurer que les nouvelles connexions suivent un horizon de planification de réseau plus large. Si elles ne sont pas gérées adéquatement, les recharges peuvent entraîner une surcharge en consommation de pointe. Il devient donc encore important de s'assurer que la taille et l'équipement des réseaux électriques puissent assurer la transmission et la distribution6. Les stratégies pour gérer la recharge, comme les tarifs de l'utilisation du temps et la recharge intelligente deviendront encore plus nécessaires suivant la croissance de déploiement de l'infrastructure de recharge pour véhicules électriques.

Des rapports élevés de capacité de recharge disponible publiquement pour les véhicules électriques en utilisation sont primordiaux où la recharge à la maison est moins accessible et peuvent aider à améliorer grandement l'expérience du client. Une couverture suffisante réduit les soucis d'autonomie et peut permettre de réduire la capacité des batteries réduisant ainsi les coûts et la demande critique de matériel. Une planification précise pour un rapport le plus adéquat peut s'avérer ambitieuse suivant une offre et une demande variable dans chaque pays. Une infrastructure de recharge publique insuffisante (rapport élevé véhicules électriques : infrastructure de recharge pour véhicules électriques) peut causer des inconvénients considérables pour le client, alors qu'une infrastructure excessive  (faible rapport véhicules électriques : infrastructure de recharge pour véhicules électriques) peut s'avérer peu rentable. Trouver un bon équilibre est important afin d'assurer une utilisation et une satisfaction optimales parmi les conducteurs de véhicules électriques.

Il serait probablement plus pertinent de considérer la capacité totale de recharge par véhicule électrique plutôt que de considérer le rapport véhicules électriques : infrastructure pour les véhicules électriques étant donné que les bornes de recharge rapide peuvent accommoder plus de véhicules électriques par jour que les bornes de recharge plus lente. Dans les phases initiales du développement de l'infrastructure, le rapport de capacité de recharge des véhicules électriques est généralement élevé, puisque l'usage de la charge sera probablement faible jusqu'à la maturité du marché. Suivant la maturité du marché et l'utilisation croissante, la capacité des véhicules électriques tend à diminuer.

Connecter les villes par une infrastructure de recharge pour véhicules électriques le long des autoroutes est une priorité pour un certain nombre de gouvernements. En 2023, le gouvernement australien a annoncé une contribution de 39,3 millions de dollars australiens à la « National Roads and Motorists' Association » par la « Driving the Nation Fund » pour construire des bornes de recharge pour véhicules électriques le long des autoroutes nationales. Cette proposition (comme celle de la Nouvelle Zélande) vise à installer des bornes de recharge à tous les 150 km le long des routes éligibles.

Les rapports de recharge illustrent également les différentes priorités des gouvernements en matière de recharge lente versus rapide. Même si la Nouvelle-Zélande offre le plus de véhicules par borne de recharge, il se situe devant des pays comme l'Australie et la Thaïlande en priorisant les bornes de recharge publique rapide plutôt que celles qui sont lentes, ce qui résulte mondialement en une proportion plus élevée des bornes de recharge plus rapides versus lentes de 75%. Similairement, les proportions les plus élevées qui se rapprochent s'observent en Afrique du Sud, en Chine, en Norvège avec des pourcentages respectifs de 53%, 44% et 41%. À l'autre bout du spectre, nous retrouvons des pays comme le Brésil, les Pays-Bas et la Corée qui ont installé plus de bornes de recharge publique lente avec une part du marché représentant 0,1%, 4% et 10% respectivement.

Recharge pour les véhicules utilitaires lourds électriques

Des recharges dédiées pour les véhicules utilitaires lourds deviendront la prochaine étape

Les véhicules utilitaires lourds électriques utilisent les mêmes bornes de recharge que celles des véhicules de service légers mais la taille beaucoup plus grande du véhicule ainsi que celle de la batterie requièrent des temps de recharge plus longs ce qui peut entraver les opérations normales, créant ainsi un besoin pour un équipement et des installations dédiés. Les installations de recharge pour véhicules utilitaires lourds de ce type sont encore à la phase initiale du développement et du déploiement à grande échelle.

Mondialement on assiste au progrès dans le développement des normes pour les bornes de recharge à l'échelle mégawatt, avec l'objectif d'obtenir une interopérabilité maximale pour les véhicules utilitaires lourds. Cela devient essentiel afin de permettre un déploiement rapide de la technologie de recharge et atténuer tous les risques et défis potentiels se présentant aux fabricants, importateurs, exploitants internationaux et fournisseurs d'équipement de véhicules. En 2023, l'Union européenne et les États-Unis ont généré un ensemble d'interprétations pour l'infrastructure de recharge, incluant l'harmonisation des normes entre les deux régions. Essentiellement, cela a donné lieu a la reconnaissance de l'adoption du système de recharge mégawatt, qui offre une capacité de recharge jusqu'à 3,75W, par une organisation de normalisation internationale comme SAE International et l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Certaines entreprises comme Kempower, dont les activités sont principalement en Europe mais qui visent une expansion mondiale, devraient introduire des bornes de recharge conçues pour fonctionner jusqu'à 1,2 MW en 2024, ce qui dépasse la normalisation formelle du système de recharge mégawatt, même si cela ne devrait pas soulever des points de divergences. En Asie, principalement en Chine et au Japon, ChaoJi-2 a commencé à faire des démonstrations à la fin 2023. Même si ChaoJo-2 offre une puissance nominale pus faible que celle du système de recharge mégawatt (jusqu'à 1,2 MW), il est compatible avec les normes existantes dans la région.7

En mars 2024, les États-Unis ont élaboré la stratégie nationale de corridor de fret à zéro émission. Cela établit une progression de l'électrification du transport routier, en établissant des stations de recharge dans certains lieux comme les dépôts de rail et les aéroports, avant d'étendre le réseau dans le but d'obtenir une couverture complète entre 2035 et 2040. De plus petites démonstrations ont également eu lieu comme le «Run on Less»  un schème de DÉPÔT électrique, dans lequel 140 bornes de recharge ont été installées dans 10 dépôts partout aux États-Unis. Selon les données récoltées par Atlas EV Hub, 210 bornes de recharge additionnelles sont déjà en opération aux États-Unis pour accommoder les camions électriques et 1 020 autres bornes sont planifiées, dont 75% devraient être en fonction en 2024. La capacité moyenne pondérée des bornes de recharge de la puissance, incluse dans base de données, est de 180 kW dont 95% étaient des bornes de recharge rapide à courant direct.

À ce jour, on compte 160 points de recharge spécifiquement pour les camions déployés en Europe. Au début de 2023, le premier corridor de recharge de camion était introduit le long d'un tronçon de 600 km du corridor Rhin alpin, une des routes de transport les plus empruntées en Europe. Les 6 lieux de recharge publique sont tous munis de prises de recharge de 300 kW. L'entreprise derrière cette initiative de corridor, BP pulse, travaille présentement à électrifier un des plus importants relais routiers au Royaume-Uni.

Au programme, l'infrastructure pour carburants alternatifs de l'Europe nous donne le détails du déploiement progressif d'une couverture minimale et la capacité des bornes de recharge pour véhicules utilitaires lourds, en spécifiant que chaque lieu doit inclure au moins une borne de recharge d'une puissance délivrée de 350 kW d'ici la fin de 2025. En plus des politiques nationales, l'infrastructure pour carburants alternatifs a suscité la création de plusieurs programmes pilotes dédiés aux véhicules utilitaires lourds utilisant un système de recharge mégawatt comme HoLa, ZEFES, HV-MELA-BAT et un projet conjoint avec ABB et Scania. Fin 2023, Milence, un coentreprise indépendante établie à Traton, Volvo et Daimler, a présenté leur borne de recharge pour véhicules utilitaires lourds. En collaboration avec Hitachi Energy, ils prévoient ériger 1 700 points de recharge partout en Europe d'ici 2027, basés sur le système de recharge mégawatt.

Même si la recharge à puissance élevée permet la décarbonation du transport, elle peut présenter des défis pour les réseaux électriques comme les fluctuations dans la qualité de la puissance ou des déséquilibres entre l'offre et la demande. Ces déséquilibres peuvent engendrer une congestion sur le réseau électrique au niveau local et pourrait affecter des régions en entier où il y a d'importants parcs de véhicules utilitaires lourds électriques. Certains pays comme les Pays-Bas élaborent déjà des politiques pour contrer ces préoccupations. Une façon d'atténuer les défis et d'éviter les périodes de pointes de consommation est d'avoir des batteries rechargeables stationnaires qui sont colocalisées avec les bornes de rechange à haute puissance. Cette solution requiert des dépenses en capital importantes pour l'installation d'un grand nombre de batteries stationnaires mais pourrait également engendrer de nouveaux flux de rentrées pour les propriétaires de bornes de recharge comme un arbitrage des prix de l'électricité ou des dispositions sur les services du réseau électrique. Les sources renouvelables en colocation près des stations de recharge peuvent également diminuer les sollicitations sur le réseau électrique local. Le réseau électrique est une clé pour la technologie de l'électrification des véhicules utilitaires lourds et une planification minutieuse accompagnée d'un investissement seront nécessaires pour accueillir de nouvelles charges. Pour une analyse détaillée sur les impacts des recharges des véhicules utilitaires lourds sur le réseau électrique, se reporter au Survol de l'infrastructure de recharge des véhicules électriques plus loin dans ce rapport ainsi qu'à l'article récemment publié Réseaux électriques et Transitions sécuritaires de l'énergie.

Des solutions plus innovatrices comme l'échange des batteries et les systèmes de routes électriques peuvent également jouer un rôle

Les solutions alternatives pour la recharge des véhicules utilitaires lourds peuvent réduire l'incertitude reliée aux coûts du système associés à une recharge à puissance élevée et peuvent déjà concurrencer favorablement en termes de coûts de capitaux et d'opérations totaux. Deux de ces solutions l'échange de batteries et le système de routes électriques peuvent offrir des avantages significatifs en comparaison avec la recharge à puissance élevée.

L'échange de batteries peut être effectué en moins de 5 minutes, peut rallonger la durée de vie de la batterie puisque la recharge est plus contrôlée, peut distribuer la demande sur une plus longue période de temps réduisant ainsi la pression sur le réseau électrique. L'échange de batterie est présentement le plus développé en Chine, puisqu'elle a été encouragée par les gouvernements nationaux et locaux depuis 2020. Près de la moitié des camions utilitaires lourds électriques vendus en 2023 ont été dotés de la technologie d'échange de batterie. Fin 2022, SAIC a introduit une coentreprise pour mettre en place près de 40 stations d'échanges de batteries dans des villes comme Pékin, Guangzhou, Shanghai et Shenzhen avec comme objectif d'installer 3 000 stations d'ici 2025. En 2023, CATL, le plus important producteur de batteries pour véhicules électriques a introduit QIJI Energy, une solution d'échange de batterie pour châssis porteur de camion utilitaire lourd tout-en-un qui vise à réduire les coûts en s'appuyant sur la technologie existante de batterie.

Les systèmes de routes électriques permettent aux véhicules d'être rechargés pendant la conduite en utilisant une des trois principales technologies : l'induction entre le véhicule et la route, la conduction entre le véhicule et la route ou les lignes caténaires8. Avec une augmentation de l'accès à la recharge par système de route électrique, les véhicules nécessiteraient une capacité moindre de la batterie, se traduisant en une réduction de demande de batteries et une distribution plus égale de la demande de puissance tout au long de la journée, le compromis consistant à des exigences d'infrastructure plus importantes et plus distribuées. Les systèmes de routes électriques ont grandement progressé dans les pays comme la Suède, France, Allemagne, Italie, Israël et États-Unis. En 2023, la Suède est devenue le premier pays au monde à s'engager pour transformer une autoroute en une route électrifiée en permanence. Même si la méthode de recharge doit toujours être décidée, la route planifiée devrait être inaugurée au public d'ici 2025 avec une expansion de la route jusqu'à 3 000 km d'ici 2045. En France, une étude du Ministère des transports sur l'impact de systèmes de routes électriques s'est conclue en affirmant que cela peut réduire les émissions de CO2 de 86%  pour les camions de transport routier qui fonctionnent présentement avec du carburant diesel. L'installation de près de 5 000 km de systèmes de routes électriques d'ici 2030 a été proposée et la première étape du projet doit être complétée en 2024 avec une conception de fonctionnement qui sera installée sur 2 km d'autoroute dans le sud-ouest de Paris. En Allemagne, un système caténaire a été installé sur 10 km d'autoroute en 2019, dans le cadre d'un essai pilote et depuis 7 km ont été ajoutés, avec des aspirations à long terme de poursuivre les systèmes de routes électriques sur toute l'autoroute A5. D'autres pays comme l'Italie et Israël ont déjà terminé des essais de validation de principe menés par Electreon.

Références

· En assumant une économie de carburant de 20 kWh/100 km et une puissance de recharge de 1 kW, 10 heures de recharge à plus faible tension pendant la nuit peut procurer une autonomie de 50 km à une voiture électrique alors que 2/3W électriques ont des capacités de batterie sous 8 kWh, consomment environ 3 kWh/100 km et peuvent donc être entièrement rechargés en même temps.

· Assuming a fuel economy of 20 kWh/100 km and charger power of 1 kW, 10 hours of lower-voltage overnight charging can provide 50 km range to an electric car, whereas electric 2/3Ws have battery capacities of under 8 kWh and consume approximately 3 kWh/100 km, and can therefore fully charge in the same time.

· Les bornes de recharge dédiées permettent la recharge CA au-dessus de 3,7 kW et jusqu'à 22 kW.

·  Les bornes de recharge lente ont des puissances nominales moindre ou égales à 22 kW, alors que les bornes de recharge rapide ont une puissance nominale de plus de 22 kW et jusqu'à 350 kW. Les « points de recharge » et les « bornes de recharge » sont utilisées de façon interchangeables et sont référées comme douilles de recharge individuelles, définissant le nombre de véhicules électriques pouvant être chargés en même temps.

· Une station de recharge est un lieu centralisé muni de plusieurs bornes de recharge spécifiquement conçues pour les véhicules électriques.

· Pour plus d'information sur l'impact des recharges de véhicules électriques sur le réseau électrique se reporter au rapport « IEA's Electricity Grids and Secure Energy Transitions ».

· Les puissances maximales sont basées sur les spécifications de 1 250 V et 3 000 A pour les systèmes de recharge mégawatt et 1 500 V et 800 A pour ChaoJi.

· Les lignes caténaires peuvent seulement être utilisées avec les véhicules utilitaires lourds à cause de la suspension des câbles aériens qui fournissent l'électricité. La recharge conductive fonctionne à la fois pour les véhicules utilitaires lourds et les véhicules de service légers puisqu'un système de conduction au sol est intégré dans la route.

Source: iea