Bornes de recharge et IoT : écosystème, chiffres clés et perspectives

Comment s’organise l'écosystème des bornes de recharge ?

Secteur relativement récent, l’écosystème des bornes de recharge est encore en cours de structuration. A ce jour, il s’organise autour de cinq acteurs principaux :

• les industriels fabricants de composants (câbles, transformateurs, connectique)
• les installateurs, qui vont s’occuper de la connexion au réseau électrique
• les propriétaires des bornes, souvent les mêmes que ceux détenant les stations services de carburant
• les plateformes assurant le bon fonctionnement du système, parfois jusqu’au client final
• les plateformes de services proposant des services B2C directement aux particuliers

A ces acteurs verticaux viennent s’en ajouter d'autres, plus horizontaux, comme des sociétés proposant des services de charge sur des parkings, des lieux de passage ou à des sociétés disposant de grands espaces de stationnement.

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Le marché des bornes de recharge et l'IoT

Avec environ 66.000 bornes de recharge publiques sur le territoire, la France accuse un retard pour faire face aux ventes croissantes de véhicules électriques. Les objectifs gouvernementaux étaient établis à 100.000 bornes en 2021. La France est toutefois dans les pays de tête en Europe derrière l’Allemagne et les Pays-Bas.

Le plan climat du Ministère de l’écologie vise la neutralité carbone à l’horizon 2050. Cela signifie le passage au tout électrique pour l’ensemble des véhicules (excepté à ce jour le transport aérien). La nécessité d’installer, renouveler, réparer, moderniser des bornes de recharge va donc aller de manière croissante pendant plusieurs décennies.

Les bornes de recharge publiques sont plus lentes (jusqu’à vingt fois) que celles installées chez les particuliers. 

Les freins techniques et administratifs rendent leur déploiement laborieux. Les tensions sur l'approvisionnement des semi-conducteurs et sur les matériaux d’une manière générale ralentissent un peu plus les mises en service. Il est aussi indispensable de se voir délivrer un permis de construire lors de l’installation de plusieurs bornes. A noter également le prix et le manque de foncier dans les grandes agglomérations.

En ce qui concerne les points d’accès semi-publiques. Les entreprises de plus de 100 salariés sont dans l’obligation de proposer des bornes de recharge à leurs collaborateurs.

Le marché des bornes de recharge est donc loin d’être arrivé à maturité. L’IoT peut permettre de combler une partie des lacunes en améliorant l'expérience utilisateur et en apportant des informations en temps réel cruciales pour le gestionnaire. Il s’agit de pouvoir pleinement utiliser le parc existant et de mieux concevoir les nouvelles implantations.

Pourquoi les bornes de recharge sont connectées par carte SIM M2M ?

Afin de faire face à la hausse de la demande d’électricité, il est indispensable de mettre en place des systèmes de charge intelligents. Autrement dit, de pouvoir mieux comprendre, optimiser et anticiper la demande, que ce soit pour les bornes des particuliers, des flottes d’entreprise ou des bornes publiques. Il s’agit d’adopter la logique déjà bien ancrée dans nos habitudes, celle des heures pleines et creuses.

Nous allons voir quels sont les intérêts à connecter les bornes de recharge et sur quel type de connectivité.

Assurer la disponibilité des bornes auprès des usagers

Pour les entreprises qui proposent des flottes de véhicules électriques pour leurs collaborateurs, ou des bornes à disposition de leurs véhicules personnels, il est question d’optimiser les rotations et d’avoir des bornes disponibles en permanence. 

La disponibilité des bornes est le point faible des stations publiques. Nous avons observé des goulots d’étranglement durant l’été 2022 avec une quantité de véhicules électriques encore jamais observée en circulation sur les routes des vacances. Une borne connectée peut communiquer au smartphone de l’utilisateur si elle est disponible ou dans quel laps de temps.

Assurer une expérience de paiement réussie

Principalement dédiés au paiement de la recharge, les badges d'identification par puce RFID nécessitent de communiquer avec le reste du réseau via un routeur (câblé ou 3G/4G). Sans cette possibilité, tout le dispositif de recharge peut être à l’arrêt. 

C’est la raison pour laquelle même dans le cas d’une connexion câblé mise en place lors de la construction de la borne, un routeur 3G/4G de backup est indispensable pour garantir la continuité de service.

La connectivité cellulaire évite également des surcoûts de génie civil pour tirer un câble ADSL ou fibre optique dans des zones reculées.

Monitorer et maintenir sa flotte à distance

Dans le prolongement du sujet de la disponibilité, la maintenance des bornes est un véritable enjeu, lorsque l’on sait que près de la moitié d’entre elles sont sujettes à des avaries. La remontée de données en temps réel permet d’affiner les algorithmes et d’optimiser la maintenance. En définitive, l’IoT est la clé du déploiement et de la disponibilité des bornes.

La maintenance prédictive permet à la fois d'anticiper les pannes et d'accélérer les réparations, donc moins de bornes hors-service et moins longtemps. Elle permet aussi d’augmenter la durée de la vie de la borne, et d’en réduire son coût à long terme pour le gestionnaire.

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Perspectives

Les législations européennes encouragent toujours plus les déplacements en véhicules électriques, que ce soit des voitures ou les micro-mobilités (trottinettes et vélos électriques). Les bornes de recharge connectées vont devenir un élément central de la mobilité des villes intelligentes de demain.

Les bornes connectées au cœur de la smart city

Le véhicule électrique, quel que soit sa nature (voiture, trottinette, vélo), et son modèle (particulier, libre-service) devrait devenir le mode de transport principal avec le bannissement programmé des moteurs à explosion dans plusieurs villes et pays. 

Le succès d’une telle transition repose essentiellement sur le large déploiement de bornes de recharge disponibles, opérationnelles et faciles d’utilisation. Ce n’est réalisable qu’avec une architecture IoT complète, permettant à la fois au gestionnaire un monitoring en temps réel, et à l’usager, une expérience utilisateur fluide.

Intégrées au smart grid électrique, les bornes de recharge de demain devront communiquer avec l’ensemble des composantes de la smart city : circulation, niveau de charge des véhicules, tensions sur le réseau électrique, véhicules prioritaires (ambulances, pompiers). 

Une nécessaire évolution hardware des bornes de recharge

La technologie des bornes de recharge s’apparente aujourd’hui aux débuts d’Internet avec ses modems 56K : lent, congestionné, capricieux et fragile. Si une évolution de la capacité des batteries des véhicules est essentielle, celle des bornes de recharge l’est tout autant.

Cela passe par une augmentation de leur capacité (vitesse de charge), mais aussi par une meilleure compatibilité et surtout, une meilleure connectivité. 

En effet, il est impensable de convertir l’ensemble du parc automobile à l’électrique sans une meilleure gestion de la recharge (smart charging). Les algorithmes des smart grids électriques devront communiquer avec les véhicules, et les utiliser, via les bornes, comme autant de batteries mobiles d’appoint à charger ou à décharger selon les pics de consommation.

Les bornes connectées essentielles à l’avènement des véhicules autonomes 

Le concept de smart charging prend tout son sens avec le véhicule autonome, qui peut de lui-même se comporter comme une batterie mobile sans action humaine. Ce système prend d’autant plus d’ampleur avec des flottes entières de véhicules autonomes partagés (et non plus des véhicules particuliers).

Cette solution permet de lisser les pics de consommation, de réduire le coût total de l'infrastructure du réseau électrique et également le coût pour les usagers. 

Recharge réversible

Afin de mieux gérer les pics de consommation, la recharge réversible permet au véhicule électrique de restituer de l’énergie sur le réseau. Les pics de consommation sont prévisibles en fin de journée, principalement en hiver. Hors, le véhicule électrique, lorsque rentré au garage, n’a besoin d’être chargé que le lendemain matin. Il est donc possible d’utiliser ce qui lui reste de batterie pour faire face au pic de consommation entre 16h et 22h, puis de le recharger lentement la nuit.

Cette technologie, développée notamment par le français Valéo, s’appelle Vehicle To Grid (V2G) et vient combler les lacunes des énergies intermittentes comme le solaire ou l’éolien en multipliant les batteries disponibles sur le réseau électrique. 

Dans cette optique, les bornes de recharge deviennent un élément central du réseau électrique et se doivent d’avoir une communication continue avec le reste du réseau, d’où l’importance du cellulaire, à minima en back-up.

De nouveaux services B2C

De nouveaux acteurs comme le français YesPark, sur le marché depuis 2014, proposent des services de recharge sur des places de parking louées au sein de résidences privées. YesPark permet d'optimiser les espaces de stationnement en agglomération en générant de nouveaux revenus pour les bailleurs et une offre plus abordable et flexible pour les locataires. Cela vient pallier le manque de stationnement avec recharge pour un parc de véhicules électriques sans cesse grandissant. Ils offrent déjà plus de 45.000 places de parkings en France, en Italie et aux Pays-Bas.

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Sources

1. https://www.bcg.com/fr-fr/publications/2021/the-evolution-of-charging-infrastructures-for-electric-vehicles
2. https://www.latribuneauto.com/reportages/recharge/13168-66-960-points-de-recharge-electrique-ouverts-au-public-en-france-07-2022
3. https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/le-choix-franceinfo/voitures-electriques-pourquoi-l-objectif-des-100000-bornes-de-recharge-n-est-il-pas-atteint_5140345.html
4. https://www.ecologie.gouv.fr/strategie-nationale-bas-carbone-snbc
5. https://www.lepoint.fr/economie/voitures-electriques-le-fiasco-des-bornes-de-recharge-12-07-2022-2483100_28.php
6. https://www.capital.fr/auto/letat-calamiteux-des-bornes-de-recharge-electrique-1393106
7. https://www.latribune.fr/opinions/tribunes/fin-du-diesel-en-2024-a-paris-il-est-temps-de-concretiser-898152.html
8. https://siecledigital.fr/2019/05/23/la-mobilite-electrique-au-coeur-de-la-smart-city/
9. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1361920919306340
10. https://www.valeo.com/fr/avec-le-chargeur-reversible-de-valeo-le-vehicule-fait-partie-integrante-du-reseau-electrique/