Les bornes de recharge en courant continu pour véhicules électriques, onduleurs photovoltaïques ou pompes à chaleur utilisent des composants électroniques de puissance actifs pour convertir le courant alternatif en courant continu. Des fréquences de commutation élevées (IGBT) sont utilisées pour la conversion CC/CA afin de minimiser les pertes de commutation et d'obtenir ainsi un rendement maximal. Des fréquences de commutation de 10 à 100 kHz sont utilisées pour la conversion CA/CC et supérieures à 100 kHz pour la conversion CC/CC, ce qui génère des émissions supraharmoniques (SH) dans la gamme de fréquences de 2 à 150 kHz [1]. Pour caractériser ces émissions SH, il est important de distinguer les émissions primaires des émissions secondaires. Les émissions primaires sont générées par le dispositif émetteur lui-même. Les émissions secondaires sont générées ailleurs dans le réseau électrique et se propagent en raison de leur faible impédance [2]. Ces courants supraharmoniques peuvent se propager différemment dans le réseau électrique selon la fréquence. Par exemple, à certaines fréquences, les émissions peuvent retourner vers le poste de transformation et, à d'autres fréquences, être absorbées par les équipements voisins.

Afin d'étudier la propagation de ces supraharmoniques, il est nécessaire de mesurer l'impédance du réseau en fonction de la fréquence. Dans la gamme des fréquences harmoniques (< 2 kHz), l'impédance du réseau est principalement influencée par les composants du réseau électrique [3], mais également par les bornes de recharge rapide en courant continu [4]. Entre 10 kHz et 150 kHz, l'impédance du réseau est principalement influencée par les équipements électroniques puissants tels que les systèmes photovoltaïques, les bornes de recharge rapide, les pompes à chaleur ou les moteurs (variateurs de fréquence). Au-delà de 500 kHz, l'impédance du réseau est influencée par les dispositifs électroniques de faible puissance (alimentations, éclairage, etc.). Selon [3], les principaux facteurs influençant l'impédance du réseau en fonction de la fréquence sont la capacité du bus continu et le filtre CEM du réseau côté entrée (par exemple, un filtre passe-bas).

C’est précisément pour cette raison que nous avons développé le premier appareil de mesure d’impédance secteur mobile au monde, qui a d’ailleurs été nominé pour le prix de l’innovation de l’Association autrichienne des ingénieurs électriciens (OVE). L’illustration suivante présente l’appareil de mesure d’impédance secteur GIA3 pour les mesures triphasées jusqu’à 420 kHz avec l’analyseur de qualité de l’énergie supraharmonique PQA8000H :

L'exemple suivant illustre l'influence d'un filtre d'entrée LCL d'une borne de recharge électrique sur l'impédance du réseau, qui dépend de la fréquence, au niveau d'un point de raccordement du réseau de distribution. Alors que le réseau de distribution électrique et ses composants présentent un comportement ohmique-inductif, un point de résonance parallèle-série apparaît lors du raccordement d'une borne de recharge électrique.

En cas de résonances parallèles, les émissions à cette fréquence peuvent engendrer des tensions très élevées, susceptibles de perturber d'autres appareils. En cas de résonances série, les appareils peuvent subir des contraintes thermiques excessives ou la communication numérique (automate programmable, contrôle d'ondulation) peut être fortement perturbée. Outre le dépannage et la recherche de pannes, les impédancemètres secteur servent également à évaluer le raccordement des équipements électriques (TAR, DACH-CZ Ed.3). Concernant la norme DACH-CZ Ed.3 , nous disposons désormais de notre propre outil pour évaluer l'impédance du réseau en fonction de la fréquence, les courants harmoniques et supraharmoniques, et pour analyser le raccordement au réseau. Voir ce LIEN .

Le grand nombre d'équipements électroniques de forte puissance (>5 kW) actuellement connectés et qui le seront à l'avenir apportera des changements substantiels aux réseaux électriques et soulignera l'importance de mesurer l'impédance dépendante de la fréquence.

Évaluation et démonstration des potentiels énergétiques, économiques et techniques de la recharge bidirectionnelle

Situation initiale et problème : L’expansion des systèmes photovoltaïques et le nombre de véhicules électriques sont en constante augmentation. De plus en plus de personnes utilisent des véhicules électriques à titre privé et professionnel, et leur nombre sur les routes ne cesse de croître. Cependant, ces véhicules passent la majeure partie de leur temps dans des garages, des abris, des parkings publics ou des parkings d’entreprise. La possibilité de recharger et de décharger les batteries de ces véhicules (et donc d’utiliser la voiture électrique comme dispositif de stockage d’électricité) offre des perspectives prometteuses. Cette technologie permet non seulement de réduire, voire d’éliminer, les effets indésirables de l’électromobilité, mais aussi – si elle est utilisée correctement – ​​de générer des avantages supplémentaires pour le réseau et le système énergétique, dont chacun – particuliers, entreprises ou collectivités – peut bénéficier. Les projets Car2Flex ont démontré la faisabilité technique de la recharge bidirectionnelle et ses effets positifs grâce à des prototypes. Toutefois, des solutions clés en main et applicables font encore défaut, tout comme la sensibilisation et l’acceptation du public.

Objectifs et méthodes : Afin de relever ces défis et d’exploiter pleinement ce potentiel, le projet envisagé poursuit les objectifs suivants :

1. Démonstration de la faisabilité technique, de l'adéquation pratique et de l'évolutivité : À cette fin, le projet testera trois à cinq stations de recharge bidirectionnelles sélectionnées et disponibles dans le commerce sur des sites d'essai très visibles et très fréquentés pendant plus de six mois en utilisant différentes stratégies de gestion.

2. Développement de solutions système centrées sur l'utilisateur et l'application : À cette fin, des concepts et des solutions centrés sur l'utilisateur et l'application, visant une utilisation optimale future de l'infrastructure de recharge bidirectionnelle, seront élaborés lors d'ateliers de co-création avec diverses parties prenantes telles que des entreprises et leurs employés, des groupes d'intérêt et des particuliers. Ce développement conjoint devrait favoriser une large adhésion aux solutions développées.

3. Sensibiliser et favoriser l'acceptation : Afin de rendre l'électromobilité, et notamment la recharge bidirectionnelle, plus accessible et compréhensible pour le grand public, une station de recharge bidirectionnelle sera déployée lors d'événements à forte fréquentation, en complément des sites d'essai prévus pour une durée de plusieurs mois. Cette initiative permettra de démontrer le potentiel de la recharge bidirectionnelle de manière claire et compréhensible grâce à des visualisations. L'accent est mis ici sur les zones rurales, où les transports individuels continueront de jouer un rôle majeur à l'avenir.

4. Analyse et évaluation des impacts individuels et systémiques des solutions et modèles d’affaires développés, ainsi que de leur contribution aux ODD, au moyen d’une combinaison de méthodes expérimentales et empiriques qualitatives.

Résultats attendus :

• Analyse du potentiel technique, économique, durable et sociétal des solutions de recharge bidirectionnelle.
• Solutions système testées, clés en main et applicables pour la recharge bidirectionnelle.
• Des modèles commerciaux évolutifs, axés sur l'utilisateur et l'application, bénéficiant d'une forte acceptation auprès des entreprises et du public.
• Recommandations d’action à l’intention des décideurs et des autorités, tenant compte des objectifs de développement durable.

Situation initiale et problème

L'expansion des systèmes photovoltaïques et le nombre de véhicules électriques sont en constante augmentation. De plus en plus de personnes utilisent des véhicules électriques à titre privé et professionnel, et leur nombre sur les routes ne cesse de croître. Cependant, ces véhicules passent la majeure partie de leur temps dans des garages, des abris, des parkings publics ou des parkings d'entreprise. La possibilité de charger et de décharger les voitures électriques de manière bidirectionnelle (et donc de les utiliser comme dispositif de stockage d'électricité) offre des perspectives considérables. Cela permet non seulement de réduire, voire d'éliminer, les effets indésirables de l'électromobilité, mais aussi – si cette technologie est utilisée correctement – ​​de générer des avantages supplémentaires pour le réseau et le système énergétique, dont chacun – particuliers, entreprises ou collectivités – peut bénéficier. Les projets Car2Flex ont prouvé la faisabilité technique de la recharge bidirectionnelle et démontré ses effets positifs sur des prototypes. Toutefois, des solutions clés en main et applicables font encore défaut, tout comme la sensibilisation et l'acceptation du public.

Objectifs et méthodes

Afin de relever ces défis et d'exploiter ainsi l'énorme potentiel, le projet prévu poursuit les objectifs suivants :

• Démonstration de la faisabilité technique, de l'adéquation pratique et de l'évolutivité : À cette fin, le projet testera trois à cinq stations de recharge bidirectionnelles sélectionnées et disponibles dans le commerce sur des sites d'essai très visibles et très fréquentés pendant plus de six mois en utilisant différentes stratégies de gestion.

• Développement de solutions système orientées utilisateur et application : à cette fin, des concepts et des solutions orientés utilisateur et application pour une utilisation future optimale de l’infrastructure de recharge bidirectionnelle seront développés lors d’ateliers de co-création avec diverses parties prenantes telles que des entreprises et leurs employés, des groupes d’intérêt, des particuliers, etc. Ce développement conjoint devrait conduire à un niveau élevé d’acceptation des solutions développées.

• Sensibiliser et favoriser l'acceptation : Afin de rendre l'électromobilité, et notamment la recharge bidirectionnelle, plus accessible et compréhensible pour le public, une station de recharge bidirectionnelle sera déployée lors d'événements à forte fréquentation, en complément des sites d'essai prévus sur plusieurs mois. Cette visualisation permettra de démontrer concrètement le potentiel de la recharge bidirectionnelle. L'accent est mis ici sur les zones rurales, où les transports privés continueront de jouer un rôle prépondérant.

• Analyse et évaluation des impacts individuels et systémiques des solutions et modèles commerciaux développés, ainsi que de leur contribution aux ODD, à l'aide d'une combinaison de méthodes expérimentales et empiriques qualitatives.

Résultats attendus

• Analyse du potentiel technique, économique, durable et social des solutions de recharge bidirectionnelles
• Solutions système éprouvées, clés en main et applicables pour la recharge bidirectionnelle
• Des modèles commerciaux évolutifs, axés sur l'utilisateur et l'application, bénéficiant d'une forte acceptation auprès des entreprises et du public.
• Recommandations d’action à l’intention des décideurs et des autorités tenant compte des objectifs de développement durable