Test grandeur nature

Siemens réalise ses premiers essais à grande échelle pour tester son concept d’électromobilité – de la production d’électricité à un usage quotidien sur route, en passant par la recharge des batteries – grâce à un parc qui comptera à terme une centaine de véhicules électriques, équipés des dernières technologies de recharge, de communication et de motorisation issues des laboratoires Siemens.

Un essai grandeur nature est actuellement mené dans les rues de Munich et d’Erlangen, en Allemagne, pour tester la « movE », une voiture électrique aux couleurs de Siemens. La flotte d’essai compte actuellement 20 véhicules, qui ont été confiés à des salariés de l’entreprise pour en éprouver l’aptitude à un usage quotidien sur route. Entièrement silencieuses, ces petites voitures blanches et vertes abritent sous leur capot une motorisation électrique d’une puissance de 56 kW, qui entraîne les 1 300 kg que pèse le véhicule et permet d’atteindre une vitesse pouvant aller jusqu’à 90 km/h.

"movE", une voiture électrique aux couleurs Siemens

Près de 200 salariés de Siemens se sont portés candidats pour participer à ce projet, le plus grand essai de ce type jamais réalisé par l’entreprise, avec une flotte d’essai qui comptera 100 véhicules d’ici 2012. L’objectif de ce vaste projet, baptisé « 4-Sustainelectromobility »

(4-S), est d’étudier l’intégration des voitures électriques dans le quotidien des automobilistes et d’identifier les améliorations à apporter.

« Le marché de l’électromobilité est particulièrement intéressant pour Siemens parce que nous disposons du savoir-faire nécessaire dans chacun des domaines qu’il recouvre – de la production dans les centrales à la distribution d’électricité aux clients, en passant par le transport de l’énergie et la motorisation électrique », explique Andreas Romandi, chargé du projet 4-S au sein de Corporate Technology, le département central de recherche de Siemens. « L’électromobilité est un marché extrêmement prometteur et nous entendons en devenir le fer de lance ». Si le projet 4-S s’intéresse à tous les aspects de l’électromobilité du futur, il n’entend pas relever tous les défis techniques en même temps. Le parc, qui comptera à terme une centaine de voitures, sera mis en circulation progressivement, avec des nouveautés techniques qui s’ajouteront à chaque nouvelle phase du projet. Par exemple, les participants au projet rechargent actuellement la batterie de leur movE avec du courant alternatif 230 V sur une prise domestique. En rentrant le soir à la maison, il suffit de dérouler un câble et de le brancher sur la voiture, dont la batterie se rechargera entièrement en l’espace de six heures. Bientôt, les conducteurs de la movE disposeront d’un boîtier mural installé dans leur garage : un branchement en courant triphasé avec une puissance de sortie de 11 kW, qui permettra de recharger la batterie de 22 kWh en l’espace de deux heures environ. Pour installer ce boîtier, il suffira de tirer un seul câble de raccordement domestique jusque dans son garage.

A pleine charge

La question du chargement est un aspect essentiel sur lequel se penchent les acteurs du projet 4-S, auquel participent l’équipe Siemens dédiée aux applications Smart Grid (réseaux électriques intelligents) ainsi que des équipes des Secteurs Energy et Industry. « Nous voulons savoir comment le réseau et les voitures électriques interagissent et élaborons pour ce faire différents modèles d’activité et d’utilisation », précise Ralph Griewing, responsable de l’activité eCar Infrastructure au sein de Siemens Energy.

L’écran indique l’autonomie restante et le niveau de batterie de la voiture éléctrique
Pendant que le conducteur travaille, sa voiture électrique fait le plein à une borne de recharge sur le parking de l’entreprise. L’écran indique l’autonomie restante et le niveau de batterie.

Sur le plan technique, pour pouvoir assurer le chargement des batteries d’une flotte électrique, il convient d’établir, pour chaque voiture en circulation, une communication fiable entre le conducteur, le véhicule et les bornes de recharge. Tout d’abord, la borne de recharge doit être en mesure de détecter la présence d’une voiture raccordée ; si aucun branchement n’est détecté, un système de sécurité doit empêcher toute alimentation électrique. Ensuite, le conducteur doit être identifié de manière univoque pour assurer au fournisseur d’électricité un suivi pour la facturation. Pour cela, chaque voiture pourrait être équipée d’un ordinateur de bord, activé par une carte à puce et fonctionnant comme un système de navigation doté de fonctionnalités dédiées à la mobilité électrique. Les conducteurs pourraient alors utiliser cet ordinateur de bord pour réserver une borne de recharge ou localiser la borne la plus proche.

Recharge rapide

Les premiers retours d’expérience du projet 4-S montrent que les voitures électriques sont prêtes pour un usage quotidien en ville et en périphérie urbaine. Néanmoins, plusieurs questions restent en suspens. Par exemple, quelle est la meilleure technologie de recharge ? Les concepteurs de Corporate Technology travaillent en collaboration avec BMW sur le développement de trois modes de recharge différents : en courant alternatif (CA), en courant continu (CC) et par induction. La question de la recharge des voitures électriques se heurte aujourd’hui à l’absence de norme européenne ou internationale en la matière. Avec un système en courant alternatif, les équipements de recharge sont installés dans le véhicule, ce qui influe sur son prix. Avec un système en courant continu, la batterie peut être chargée rapidement sans régulateur de charge à son bord car, dans ce cas, l’unité de chargement est intégrée dans la borne de recharge. La question de savoir si le chargeur doit être installé à l’intérieur ou à l’extérieur du véhicule n’a pas encore été réglée à ce jour. Le chargement par induction constitue une autre option intéressante, qui permet de recharger une batterie sans câble, en toute simplicité, grâce à un champ électrique. Mais avec cette option, l’électricité doit parcourir la distance qui sépare l’unité de chargement au sol et la batterie, ce qui entraîne des pertes. Siemens travaille actuellement avec BMW à l’élaboration d’une solution dans le cadre d’un projet dédié à la technique d’induction et financé par le Ministère fédéral allemand de la Recherche. Ce projet est entré dans sa phase de test mi-2011 à Berlin.

test à Berlin

Les chercheurs de Siemens travaillent également sur une fonction de recharge rapide, grâce à laquelle l’électricité serait accumulée dans la batterie avec une plus grande puissance. Une telle fonction permettrait de réduire le temps de recharge à quelques minutes seulement. A ce jour, la borne Siemens la plus rapide, d’une capacité de charge de 22 kW, permet de recharger entièrement une batterie en près d’une heure. C’est déjà deux fois plus rapide qu’avec la précédente génération de bornes.

boîtier mural
Les voitures électriques du projet pilote Siemens ont une autonomie d’environ 120 km et peuvent être rechargée en deux heures grâce à un boîtier mural installé à domicile

Grâce à toutes ces technologies en cours de perfectionnement, la voiture électrique aura prochainement une place de choix dans le paysage automobile. « Nous pensons que la voiture électrique s’imposera progressivement sur le marché de l’automobile – dans un premier temps, comme deuxième véhicule pour les trajets en ville », affirme Andreas Romandi. « Selon nos prévisions, il y aura 1,5 million de voitures entièrement électriques sur les routes allemandes d’ici 2020. » Selon lui, le marché de l’automobile sera plus diversifié à l’avenir. Les voitures hybrides, qui allient moteur thermique et moteur électrique, sont amenées à devenir incontournables pour tous les types d’usage, puisqu’elles peuvent également parcourir de longues distances. Quant à la voiture diesel, moins coûteuse, elle restera la meilleure option pour ceux qui empruntent souvent les autoroutes.

Un défi de taille

Martin Wietschel, directeur du département Energie de l’institut Fraunhofer de Karlsruhe, estime que la généralisation de l’électromobilité pourrait poser problème aux réseaux électriques locaux : « Si dix voitures électriques d’une même rue rechargent en même temps leur batterie, cela pourrait créer une surcharge sur les transformateurs un peu anciens ». C’est la raison pour laquelle l’équipe du projet 4-S travaille au développement d’un système intelligent de régulation du chargement qui veillerait à ce que tous les véhicules d’une même zone ne se chargent pas simultanément à la puissance maximale. En outre, un compteur intelligent placé dans le boîtier mural pourrait permettre au chargement de se faire en fonction du prix de l’électricité actualisé en temps réel, qui serait donc moins élevé la nuit, lorsque les appareils électroménagers sont éteints, et les machines industrielles à l’arrêt.

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Tim Schröder