Borne intelligente pour voiture électrique : fonctionnement et intérêt

publié le 15/09/2023 | mis à jour le 29/09/2023 | par Laurie Fouché

Qu’est-ce qu’une borne intelligente pour la charge d’un véhicule électrique ?

Avec l’augmentation du nombre de véhicules électriques en circulation, le nombre de bornes de recharges installées croît lui aussi. Ce développement de la mobilité électrique en France s’accompagne également d’avancées technologiques rendant ces stations de charge de plus en plus efficaces. Ces équipements sont devenus connectés et intelligents ces dernières années, voici ce que cela implique :

• les bornes de recharges électriques standards fonctionnent exactement comme le chargeur de smartphone que nous utilisons tous. Elles présentent une certaine puissance de charge et, lorsque le véhicule électrique (VE) est branché, celui-ci se charge à cette puissance-là. Tant que la voiture est connectée à la borne via le câble de charge, la borne délivre un courant pour recharger la batterie ;
• les bornes de recharge connectées disposent d’un accès à internet, ce qui leur donne leur nom. L’intérêt principal est de pouvoir modifier les paramètres de charge à distance, depuis un site internet ou une application mobile ;
• certains modèles vont plus loin et sont de véritables bornes électriques intelligentes pour voitures. Elles sont non seulement connectées à internet, mais elles peuvent aussi « prendre des décisions » en fonction des informations qu’elles reçoivent. Ces appareils permettent de faire des économies sur l’électricité, de partager équitablement l’énergie entre plusieurs utilisateurs, d’équilibrer le réseau public d’électricité, etc.

Dans les faits, très peu de bornes de recharge électrique connectées ne présentent aucune fonction intelligente. Les termes de borne connectée et de borne intelligente sont donc utilisés comme synonymes pour décrire une borne de recharge pour voiture électrique gérant l’énergie de manière efficace.

Comment fonctionnent les bornes intelligentes ?

Une borne intelligente pour VE est connectée à internet et récupère généralement des informations provenant :

• du véhicule en charge ;
• du réseau intérieur du bâtiment dans lequel elle est installée (logement individuel ou collectif, entreprise, centre commercial, etc.) ;
• du réseau électrique national ;
• des panneaux photovoltaïques si le bâtiment est équipé.

Autrement dit, une wallbox intelligente est capable de tenir compte non seulement de l’état de la batterie électrique à recharger, mais aussi de l’électricité injectée et de l’électricité prélevée sur le réseau en différents points. Toutes les fonctionnalités actuellement disponibles grâce à cette connectivité renforcée sont détaillées ci-dessous.

Économies sur la facture d’électricité

Pour une partie des consommateurs, le prix de l’électricité n’est pas constant. Ils disposent d’heures creuses avantageuses (huit par jour) et d’heures pleines plus onéreuses. Tous les fournisseurs proposent l’option Heures Pleines Heures Creuses et l’option Base avec un seul prix du kilowattheure (kWh) d’électricité (plus cher que les heures creuses, mais un peu moins cher que les heures pleines). Depuis l’arrivée du compteur Linky, certains fournisseurs d’énergie proposent des options tarifaires différentes, par exemple avec un prix avantageux le week-end.

L’intérêt principal de ces contrats à la tarification multiple est qu’ils participent au lissage des consommations des Français : les tarifs les plus intéressants sont proposés sur les plages horaires où la consommation est généralement faible. Les ménages sont donc encouragés à lancer leurs appareils très énergivores pendant ces creux. Naturellement, ces consommations déplacées n’ont donc plus lieu pendant les pics de consommation. À l’échelle du réseau national, c’est ce que l’on appelle le transfert de charge, car la charge (c’est-à-dire la consommation d’électricité) est transférée à un moment plus propice.

Les bornes de recharge intelligentes utilisent les heures creuses ou autres avantages liés à la tarification proposée par le fournisseur pour permettre au consommateur de faire des économies. D’ailleurs, les offres à tarification dynamique sont en plein développement en France. Celles-ci proposent un prix de l’électricité qui peut varier tous les jours, voire toutes les heures, selon les variations du cours sur le marché de gros. Il est donc possible d’imaginer à l’avenir des stations de charge pour véhicule électrique capables de décider quand charger le VE en fonction du prix à chaque moment de la journée.

De plus, pour les personnes équipées de panneaux photovoltaïques, l’électricité produite par ces modules est gratuite. S’il est possible de la revendre à EDF lorsqu’elle n’est pas consommée, il est financièrement plus intéressant de la consommer directement en remplacement de l’électricité provenant du réseau. La borne électrique intelligente peut remplir cette fonction et ainsi garantir encore plus d’économies.

Équilibrage dynamique de la charge

Comme indiqué plus haut, les stations intelligentes de recharge de véhicules électriques sont capables de savoir ce qui se passe sur le réseau, en particulier la quantité d’énergie demandée par les différents appareils branchés à un instant donné. Pour éviter les déconvenues et optimiser la charge de la voiture, ces bornes appliquent un équilibrage dynamique de la charge, une technique qui présente plusieurs avantages :

• la borne diminue automatiquement la puissance de charge (autrement dit, la quantité d’électricité utilisée à un instant donné) si elle détecte que la consommation totale du logement s’approche de la limite haute (puissance souscrite du compteur d’électricité). Ainsi, le véhicule est chargé plus lentement, mais le pic de consommation et la disjonction sont évités ;
• lors de l’installation d’une borne pour voiture électrique standard dans une maison ancienne, il est souvent nécessaire de revoir l’installation électrique pour s’assurer qu’elle supportera cette nouvelle contrainte. Dans certains cas, il est également nécessaire d’augmenter la puissance souscrite, soit la quantité d’électricité consommée maximale que supporte le compteur à un instant t. Ces modifications ont un coût et obligent le ménage à faire des démarches liées à l’électricité dont il se serait bien passé. Avec une borne de recharge connectée et intelligente, cela devient inutile, car c’est l’appareil qui s’adapte au réseau, et non l’inverse ;
• dans le cas où plusieurs véhicules électriques sont branchés en même temps, une borne intelligente répartit équitablement la puissance disponible entre ces voitures. Cela s’appelle le power sharing et présente un avantage non-négligeable pour :
  • les particuliers rechargeant plusieurs VE à la maison,
  • les copropriétés disposant de bornes dans le parking,
  • les entreprises ayant des stations de charge à disposition de leurs employés,
  • les centres commerciaux,
  • etc.

Charge bidirectionnelle

La charge bidirectionnelle consiste à permettre à l’électricité de se déplacer dans les deux directions : d’un réseau électrique vers une batterie, ou d’une batterie vers le réseau. L’intérêt de cette option avec les VE est qu’ils ne sont utilisés que 4 % du temps en moyenne. Le reste du temps, ils sont garés dans un logement, une entreprise, ou sur la voie publique. L’idée de la charge bidirectionnelle est de gréer un système où une grande partie de ces batteries stationnaires sont utilisées pour temporiser les fluctuations sur le réseau d’électricité dues :

• aux consommations qui connaissent des pics le matin et en fin de journée, lorsque les Français sont chez eux et des creux en début d’après-midi et, surtout, la nuit ;
• à l’essor des renouvelables, qui sont des sources d’énergie intermittentes pour une bonne partie d’entre elles. Les problématiques de stockage de l’énergie ralentissent encore le développement de ces énergies vertes.

Il s’agirait donc de stocker de l’électricité dans les véhicules branchés lorsque celle-ci est abondante mais ne répond pas à une demande sur le réseau. Au contraire, lorsque la demande est forte et la production peine à suivre, les batteries de VE seraient exploitées pour simplifier l’équilibrage.

Du côté des bornes intelligentes, cela prend deux formes :

• le véhicule à domicile (ou V2H pour Vehicle-to-Home), une solution où la borne est connectée à l’installation intérieure d’électricité et optimise l’utilisation de la batterie en fonction des fluctuations du prix de l’électricité pour le client. Lorsque le tarif augmente, l’électricité stockée dans la voiture est utilisée pour alimenter le logement et, lorsque le coût baisse, la batterie est rechargée ; le stockage peut également concerner la production de panneaux photovoltaïques domestiques. L’avantage pour le consommateur est évident, il fait des économies de taille en procédant ainsi ;
• le véhicule à réseau (ou V2G pour Vehicle-to-Grid), une technique visant à utiliser ces batteries comme une partie intégrante du réseau national d’électricité. Les surplus de production y sont stockés au lieu d’être perdus et l’électricité ainsi stockée est utilisée lors de pics de demande au lieu d’augmenter la production nationale. L’intérêt à l’échelle du réseau est un équilibrage plus aisé et des économies de taille. Pour le propriétaire mettant son véhicule à disposition, une rémunération est prévue.

Pour le moment, ces systèmes ne sont pas encore en fonctionnement en France, mais leur développement s’accélère dans le monde entier. Il est très probable que ces principes soient utilisés sous peu, et les bornes intelligentes seront un maillon clé de ces réseaux intelligents du futur (smart grids).

Contrôle de la charge par l’utilisateur

Les bornes connectées pour voitures électriques permettent également un contrôle plus précis de la charge du véhicule par l’utilisateur. Le contrôle peut se faire depuis un écran présent directement sur la borne ou à distance, grâce à une application mobile. Parmi les options généralement proposées, on citera :

• la surveillance de l’état de la borne ;
• l’activation ou la désactivation de la borne ;
• le suivi de consommation (vitesse, durée et puissance de charge) à un instant donné et dans la durée ;
• la programmation de plages de charge précises ;
• etc.

Ces fonctionnalités sont un avantage majeur comparé à une wallbox classique où l’utilisateur doit physiquement brancher et débrancher son véhicule pour contrôler la charge. Les informations disponibles sont également d’une grande aide pour maîtriser les consommations et faire des économies.

Pour faire encore plus d’économies sur l’électricité, il est conseillé de comparer régulièrement les contrats proposés par les différents fournisseurs. De nouvelles offres apparaissent régulièrement, et il est possible de diminuer significativement la facture à consommation égale. Les experts énergie Choisir.com sont joignables par téléphone pour vous conseiller et trouver avec vous l’offre la plus adaptée (service gratuit et sans engagement, prix d’un appel local).

Pourquoi choisir une station de charge intelligente ?

Dans un projet d’installation d’une ou plusieurs wallbox pour VE, le type de borne à installer est un critère primordial. Plusieurs raisons peuvent pousser à opter pour une version intelligente :

• la fonction d’équilibrage dynamique de la charge permet de faire des économies parfois substantielles ;
• cette même technologie garantit l’équilibre du réseau local, que ce soit dans un logement ou une entreprise ;
• dans le cas où plusieurs bornes sont installées, les stations connectées répartissent équitablement la charge disponible entre les différents véhicules branchés ;
• ces équipements peuvent participer activement à l’équilibrage du réseau au niveau national ;
• avec l’essor de la mobilité électrique, de nouvelles fonctions seront certainement disponibles sous peu, ces technologies sont donc un investissement pour l’avenir.

Quelle réglementation pour la recharge intelligente des VE ?

À l’heure actuelle, la réglementation en France se concentre sur les bornes électriques en général, et il existe encore peu de textes de loi sur la recharge intelligente en particulier. Cependant, cela devrait changer rapidement, car l’Union européenne s’intéresse de près à ce sujet. À l’échelle européenne, il a été décidé d’exiger que toutes les nouvelles bornes installées dans l’espace public soient compatibles avec une charge intelligente pour améliorer l’expérience utilisateur et tirer parti de la technologie Vehicle-to-Grid (véhicule à réseau). Il est également prévu d’étendre cette obligation aux bornes privées.

Certains pays, comme le Royaume-Uni et les États-Unis, ont déjà leurs propres textes législatifs sur le sujet. Dans l’ensemble, on constate que la réglementation se concentre sur les points suivants :

• l’obligation des acteurs concernés à opter pour une solution connectée et intelligente ;
• le décalage de la charge sur des périodes de faible demande, en particulier la nuit ;
• une mise en charge progressive pour éviter un pic de consommation dû aux seuls véhicules électriques ;
• la confidentialité des informations personnelles des utilisateurs. Ces données doivent être cryptées et protégées ;
• la sécurité des personnes et biens qui pourraient être mis en danger par une installation défectueuse ;
• l’interopérabilité des systèmes (paiement, des informations sur les prix, les vitesses de charge, etc.) pour améliorer l’expérience utilisateur et simplifier le traitement des données.

Combien coûte une borne électrique intelligente ?

Le prix d’une borne de recharge intelligente pour voiture électrique varie de 2 000 à 2 500 € en moyenne. Pour un modèle très sophistiqué, le tarif peut encore être plus élevé. Comme la borne électrique doit être installée par un professionnel agréé IRVE (Infrastructure de recharge des véhicules électriques), il faut de plus ajouter les frais d’installation qui vont généralement de 600 à 800 €. Enfin, il faut également compter avec les éventuels travaux nécessaires (murs à percer, tranchées à creuser, etc.).

Pour s’assurer de trouver le meilleur rapport qualité/prix, l’idéal est de demander plusieurs devis à des entreprises locales. Il est ainsi possible d’obtenir des conseils personnalisés de plusieurs professionnels et de comparer les tarifs. Plusieurs facteurs pourront faire augmenter le coût de l’opération, comme :

• la puissance de la borne ;
• la distance entre le compteur et le lieu d’implantation de la station ;
• la quantité de travaux prévus à l’emplacement de la borne ;
• l’ancienneté de l’installation électrique ;
• la marque et le modèle de borne intelligente ;
• les accessoires fournis ;
• etc.

Pour aider les Français à faire face à ces dépenses, les pouvoirs publics ont mis en place des aides financières détaillées ci-dessous.

Aides de l’État pour les bornes de recharge intelligentes

Les aides financières pour borne intelligente pour voiture électrique sont les mêmes que pour une station de charge standard. Cela passe tout d’abord par un crédit d’impôt qui couvre 75 % du montant facturé par le professionnel dans la limite de 300 € par borne et par foyer. Certaines règles s’appliquent à cette subvention :

• elle s’adresse aux personnes domiciliées fiscalement en France ;
• le passage par un professionnel certifié IRVE est obligatoire ;
• il n’y a pas de conditions de ressources pour en bénéficier.

Pour tous les travaux de rénovation énergétique et d’amélioration des performances énergétiques de l’habitat, l’État a mis en place une TVA à taux réduit de 5,5 % au lieu de 20 %. C’est donc ce taux avantageux qui s’applique à l’intégralité de la facture de pose d’une borne intelligente (matériaux et main-d’œuvre). Pour bénéficier de cet avantage, il faut :

• que le bâtiment où la borne sera installée soit une habitation (résidence principale ou secondaire, maison individuelle ou appartement en immeuble collectif) ;
• être propriétaire occupant, locataire ou occupant à titre gratuit du logement en question ;
• que le logement ait plus de deux ans ;
• que les travaux soient réalisés par un professionnel qualifié IRVE.

Pour l’installation d’une borne électrique intelligente dans une copropriété, c’est la prime Advenir qui peut être demandée. Elle couvre 50 % du coût total, dans la limite de 960 €. Soulignons que cette aide doit être demandée directement par le syndic. Elle est également disponible pour les entreprises qui choisissent de faire équiper leur parking.

Enfin, il existe aussi des primes et subventions attribuées par les collectivités locales (commune, département, région) pour favoriser l’investissement dans la mobilité électrique. Avant de se lancer, il est donc conseillé de se renseigner auprès de ces entités ; il serait dommage de passer à côté d’une aide supplémentaire.

Quelles perspectives d’avenir pour la borne intelligente ?

Si les chiffres de la mobilité électrique sont encore timides en termes de nombre de véhicules en circulation, l’électrification massive des transports est pour très bientôt. Plusieurs raisons concrètes permettent de former ce point de vue :

• l’interdiction de la commercialisation de véhicules thermiques neufs est prévue pour 2035 en Europe ;
• les évolutions technologiques fréquentes rendent les véhicules électriques de plus en plus performants et de moins en moins coûteux ;
• en France, de nombreuses villes ont déjà mis en place des Zones à faible émission (ZFE) qui limitent la circulation des voitures les plus polluantes. Celles-ci sont amenées à s’étendre dans le futur ;
• la France met en place des obligations pour contraindre un grand nombre d’entreprises à investir dans la mobilité verte ;
• en parallèle de ces contraintes, les pouvoirs publics prévoient des incitations financières pour les particuliers et les professionnels.

Une crainte majeure face à ce développement rapide des transports verts est la capacité du réseau électrique français à faire face à cette augmentation de la demande. En effet, les transports lourds (cars, bus, camions, etc.) peuvent fonctionner à l’hydrogène, mais pour les voitures et utilitaires, la solution la plus simple est le moteur électrique associé à des batteries. Cela signifie que, d’ici une dizaine d’années, un nombre très important de véhicules seront branchés au réseau en même temps, probablement lors du pic de consommation électrique de fin de journée (de 17 à 22 h, lorsque les Français rentrent du travail et jusqu’à l’heure du coucher).

Du côté de la production d’électricité, les producteurs et les gestionnaires de réseaux (RTE et Enedis) conservent des marges de sécurité, mais la gestion des pics de demande est toujours un casse-tête, et cela devrait empirer. Dans ce contexte, l’idée de disposer d’un parc complet de bornes de recharge électriques intelligentes capables de s’adapter à la situation semble être une solution idéale. Il est vrai qu’à l’échelle individuelle, les avantages restent plutôt limités par rapport à une borne classique, surtout compte tenu de la différence de prix. Mais au niveau national, la différence est énorme. Il est donc probable que de nouvelles mesures encourageant ou exigeant ce type de bornes voient le jour dans les prochaines années.