E-volution - Le cycle de l'énergie et de la mobilité

« D'ici 2030, le monde de la mobilité aura connu le plus grand changement depuis le passage du cheval à la voiture au début du 20e siècle. » Cette déclaration pleine d'assurance du président du directoire de Volkswagen AG, Herbert Diess, laisse clairement entendre que l'électromobilité est promise à un avenir florissant. Partout dans le monde, les ventes de véhicules électriques augmentent déjà de manière exponentielle, et à partir de 2035 seules les voitures climatiquement neutres seront autorisées à circuler dans l'UE. Au Luxembourg aussi, on observe une hausse fulgurante. Alors qu'en 2020, 2.195 véhicules sur un total de 426.228 immatriculés avaient une propulsion électrique, on comptait déjà 4.444 voitures électriques en 2021. C'est plus du double. Et la tendance est constamment à la hausse. « Le chiffre d'affaires du marché mondial des smartphones, y compris l’App Store, s'élevait l'année dernière à 500 milliards de dollars. Le marché automobile devrait atteindre 5 000 milliards d'euros d'ici 2030, soit dix fois plus ! », affirme Herbert Diess.

A première vue, ce chiffre semble presque astronomique et on peut légitimement se demander d'où provient cette somme. Une partie de celle-ci provient bien entendu de la vente de voitures. Le reste se compose d'un réseau d'infrastructures et d'acteurs différents qui rendent les déplacements électriques possibles – en d'autres termes : le cycle de l'énergie et des déplacements. Et c'est précisément ce que nous allons examiner de plus près.

Commençons par la borne de recharge elle-même. En fait, toute personne disposant d'un parking public a la possibilité d'installer et d'exploiter une ou plusieurs stations de ce type. La marque et le type de construction sont entièrement laissés au choix du propriétaire. Bien entendu, si la station de recharge est située sur une autoroute, il est plus judicieux d'investir dans des chargeurs rapides DC afin d'offrir un résultat optimal aux voyageur·se·s longue distance. En revanche, les entreprises qui se concentrent sur les stations de recharge près des restaurants ou des centres commerciaux n'ont besoin « que » de chargeurs AC, plus lents et moins chers. Une fois qu'un·e opérateur·rice a acheté le matériel approprié, il·elle peut l'installer et connecter les stations de recharge au réseau électrique local. Il·Elle conclut alors généralement un contrat avec un fournisseur d'énergie pour alimenter les stations de recharge en électricité et revendre ensuite cette électricité aux automobilistes.

Pour que ces stations de recharge puissent être utilisées par le plus grand nombre possible d'utilisateur·rice·s, elles doivent d'abord être connectées au réseau local, régional ou même européen. C'est là qu'interviennent les Charge Point Operators (CPO) et les Mobility Service Providers (MSP). Ils constituent deux éléments essentiels et interdépendants d'un réseau de recharge, qui installent et gèrent ensemble les bornes de recharge pour véhicules électriques.

Un CPO est une entreprise qui gère un réseau de stations de recharge. Elle gère la technologie back-end et veille à ce que le réseau de recharge pour véhicules électriques soit opérationnel, accessible et stable 24 heures sur 24. Soit les CPO possèdent et exploitent leurs propres stations de recharge, soit ils les gèrent pour des tiers.

Ainsi, alors qu'un CPO gère et installe l'infrastructure de recharge, un MSP propose cette infrastructure de recharge aux client·e·s, tout en aidant le propriétaire de la station de recharge ou le CPO à gagner de l'argent avec ses stations de recharge. Concrètement, cela signifie que le MSP émet des cartes de recharge avec lesquelles l'utilisateur·rice final·e peut recharger son véhicule dans toutes les stations du réseau concerné. Il s'occupe également des options de paiement et de facturation. Un MSP peut intégrer plusieurs CPO dans son réseau et permet ainsi à ses utilisateur·rice·s finaux·les d'accéder à un réseau de stations de recharge encore plus étendu. Grâce à une application spécialement conçue à cet effet, un MSP offre à ses utilisateur·rice·s un moyen simple de trouver les différentes stations de recharge du réseau dans tout le pays et dans toute l'Europe.

Chaque opérateur·rice d'une ou plusieurs stations de recharge peut mettre son réseau de recharge à la disposition de différents MSP. Afin de trouver des MSP compatibles et de se connecter avec eux, les CPO ont la possibilité d'ouvrir leur réseau aux entreprises d'itinérance. « En fait, cela fonctionne exactement comme Tinder », explique Marvin Rassel, coordinateur chez SWIO au Luxembourg, en souriant. On y trouve donc toujours les matchs qui conviennent.

De la même manière que l'on peut continuer à utiliser son téléphone en voyage à l'étranger en se connectant via des réseaux locaux, les conducteur·rice·s de voitures électriques peuvent recharger leur véhicule via d'autres réseaux de recharge d'e-mobilité à l'étranger. Pour les MSP, cette itinérance signifie également un élargissement de la base d'utilisateur·rice·s potentiel·le·s, car ils ouvrent leur réseau à des e-conducteur·rice·s qui sont en fait enregistré·e·s dans d'autres réseaux de recharge. Cette simplification et cette harmonisation des réseaux de recharge permettent d'assurer une croissance rapide et simple de l'e-mobilité. Comme le marché des stations de recharge ne cesse de croître, les différences entre les CPO et les MSP s'estompent de plus en plus et il devient difficile de distinguer ces deux types d'entreprises. Dans de nombreux cas, le CPO représente également le MSP d'une borne de recharge.

Au Luxembourg, par exemple, l'entreprise SWIO met à la disposition de ses client·e·s un système complet de gestion de la charge pour les véhicules électriques et hybrides rechargeables, que la voiture soit utilisée à des fins privées ou professionnelles. Grâce à l'application SWIO et à la carte de recharge SWIO, on peut non seulement recharger confortablement depuis chez soi, mais on a aussi la possibilité d'utiliser plus de 200.000 stations de recharge publiques dans toute l'Europe. Lors de l'achat d'une voiture électrique, on reçoit sa carte de recharge personnelle ainsi que l'accès à une application spécialement développée à cet effet, et on reçoit toutes les informations sur les différentes alternatives d'abonnement.

Chaque propriétaire de station de recharge peut fixer son propre tarif, en utilisant par exemple son contrat d'électricité comme base. Les CPO, MSP, et entreprises d’itinérance, eux, gagnent leur part en ajoutant un pourcentage au prix fixé par les propriétaires de stations. La somme des deux prix détermine alors le total que l'utilisateur·rice final·e doit payer à la borne de recharge. Herbert Diess, le président de Volkswagen AG, est en tout cas sûr d'une chose : « La voiture électrique deviendra de moins en moins chère au fil du temps grâce aux économies d'échelle et aux progrès de la technologie des batteries. Le prix de la mobilité tombera en dessous du niveau actuel. »

Mais si l'on regarde les prix actuels de l'énergie, on ose douter de cette affirmation. « Sur le marché spot, le prix de l'électricité a parfois été multiplié par cinq ou sept », explique le Dr Gaston Trauffler, Head of Industrial Policy à la Fedil. Et les utilisateur·rice·s finaux·ales le ressentiront également à moyen ou à long terme, même si ce n'est pas au même niveau. Il est maintenant important de contrer cette augmentation drastique des prix. « Si vous voulez mon avis, il y a deux possibilités pour faire baisser à nouveau le prix : d'une part, le développement massif des énergies renouvelables et, d'autre part, une réforme du marché de l'électricité », explique le Dr Trauffler. « La bonne nouvelle, c'est qu'il y a aujourd'hui des taxes minimales beaucoup plus faibles sur l'électricité que sur l'essence. C'est une bonne chose. Pour promouvoir l'électrification dans la mobilité mais aussi dans l'industrie, nous devons maintenant réussir à faire baisser à nouveau le prix de l'électricité sur les marchés spot ».

Il serait théoriquement envisageable, grâce à des Power Purchase Agreements régionaux, de réserver une partie de l'électricité verte produite aux stations de recharge et de la vendre aux exploitant·e·s de stations de recharge à un prix de revient plus les coûts du réseau. De cette manière, il serait possible de proposer de l'électricité moins chère pour l'électromobilité. « On pourrait ainsi promouvoir l'e-mobilité, même lorsque les prix du marché sont élevés. Mais cette approche n'est en fait pas très souhaitable. » Il serait préférable de réussir à faire baisser les prix en général, poursuit le Dr Trauffler. Et cela ne peut se faire que si la production d'électricité en Europe ne dépend plus du charbon ou du gaz comme matière première, et qu'elle peut être couverte à tout moment par suffisamment de sources d'énergie renouvelables.

Le Luxembourg, en tant que petit pays, fait aujourd'hui partie du réseau allemand et achète plus de 80 pour cent de son électricité à l'Allemagne. Au sein d'un réseau, il y a des fluctuations, car la demande d'électricité correspond rarement à 100% à l'offre d'électricité. Pour maintenir la stabilité du réseau malgré ces fluctuations, les gestionnaires de réseau ont besoin de capacités disponibles à court terme, ce que l'on appelle l'énergie de réglage, qui permet de maintenir l'équilibre de la zone de réglage. Les sources d'énergie renouvelables contrôlables, telles que les centrales hydroélectriques, mais aussi les centrales à charbon ou à gaz, ne sont pas les seules à pouvoir fournir de l'énergie de réglage. Et cette répartition nécessaire des charges dans le réseau est réglée par l'Allemagne, entre autres pour le Luxembourg. Malheureusement, les connexions entre tous les pays et zones de régulation européens sont insuffisantes. « L'idéal serait que toute l'Europe soit reliée par une plaque de cuivre géante. De cette manière, on pourrait par exemple mettre en marche une centrale hydroélectrique en Suède lorsqu'il y a une pénurie d'électricité au Portugal », explique le Dr Gaston Trauffler.

Si cela fonctionnait, il serait possible de distribuer les énergies renouvelables de manière beaucoup plus efficace là où elles sont réellement nécessaires et donc de les utiliser pleinement. Il serait par exemple possible de générer de l'énergie solaire dans les pays les plus ensoleillés, ainsi que de l'énergie éolienne dans les régions les plus venteuses d'Europe, et de les utiliser ensuite dans toute l'Europe.

C'est exactement le genre d'idées avancées que l'on essaie de mettre en œuvre aux îles Féroé. Cet archipel de l'Atlantique Nord constitue en effet un microcosme intéressant et unique en son genre, tant en ce qui concerne la gestion de l'électricité que la promotion des énergies durables.

Terji Nielsen est chef du département R&D de la compagnie d'électricité SEV aux îles Féroé, où la promotion et le développement des énergies durables sont particulièrement importants. Il travaille depuis 23 ans pour SEV et dirige depuis environ cinq ans le département R&D de la société. La tâche principale de son équipe est de s'occuper concrètement de différentes technologies d'avenir et de trouver comment atteindre l'objectif ambitieux d'une production d'électricité neutre en carbone d'ici 2030.

« En tant qu'île, nous devons maintenir l'ensemble de l'approvisionnement en électricité de manière autonome et garantir la stabilité et la qualité de l'approvisionnement à tout moment », explique Terji. En 1921, la première centrale hydroélectrique a été construite aux îles Féroé, et a été la ressource dominante jusqu'au début des années 70. Ensuite, la demande a commencé à énormément augmenter et toute une série de centrales électriques au diesel ou au fioul ont été installées. Pendant longtemps, on utilisait environ 60% de combustibles fossiles et 40% d'énergie hydraulique. Mais il y a huit ans, les îles Féroé ont annoncé leur vision pour 2030 et ont commencé à chercher d'autres alternatives. En effet, l'énergie hydraulique seule n'était et n'est toujours pas la seule solution, car la construction de barrages nécessite souvent le percement de tunnels de plusieurs kilomètres dans les montagnes afin d'alimenter les rivières et les lacs, qui s'assèchent ensuite.

« Cependant, nous avons aussi beaucoup de vent. A différents endroits, nous avons des vitesses de vent moyennes de plus de 10 mètres par seconde. Et pendant les mois d'été, nous utilisons un peu d'énergie solaire. En outre, nous travaillons actuellement sur des projets de recherche en collaboration avec des entreprises afin de déterminer si l'énergie marémotrice pourrait constituer une autre alternative. Dans ce sens, nous étudions une technologie spéciale d'une entreprise suédoise appelée Minesto, qui consiste à faire voler un cerf-volant en pleine mer. Nous devons maintenant vérifier s'il peut résister aux conditions difficiles des îles Féroé », explique Terji. Il y a deux mois seulement, ils ont obtenu l'autorisation de construire un énorme système de pompage-turbinage. Ils pourront ainsi utiliser l'énergie renouvelable excédentaire pour pomper de l'eau dans un réservoir, qui servira à son tour à produire de l'énergie en cas de pénurie.

A l'instar de nombreux autres pays, les îles Féroé connaissent actuellement une croissance exponentielle du nombre de véhicules électriques. Plus de 800 unités y circulent déjà. Mais si l'on veut qu'ils fonctionnent tous à l'énergie renouvelable, il faut résoudre un problème très spécifique. Que se passe-t-il réellement lorsqu'il n'y a pas de vent ? Que faire lorsque le soleil n'est pas au rendez-vous ? Comment garantir un flux d'électricité permanent ? Peu avant le début de la pandémie, une entreprise basée à Londres avait pris contact avec SEV, affirmant avoir trouvé une solution pour le chargement bidirectionnel. Dans ce domaine, les îles Féroé pourraient servir de cobaye, car dans ce microcosme, on peut percevoir quasi immédiatement les résultats et les effets d'un essai. « Donc, si nous parvenons à faire participer les véhicules électriques à la stabilité du système, il y aura peut-être la possibilité de réinjecter de l'énergie dans le système. Et si nous avons des problèmes avec un parc éolien ou une centrale hydroélectrique, nous pouvons tirer de l'énergie des batteries [des e-voitures] pendant 10 à 15 minutes, pendant que nous mettons en route d'autres installations. »

Un projet vehicle to grid au Danemark a montré que la capacité des batteries des voitures électriques participantes n'avait pas souffert de la charge bidirectionnelle. Bien au contraire : les batteries étaient même en meilleure condition qu'avant. Espérons que de nombreux autres pays s'inspireront de ces approches avancées dans les années à venir, afin que le monde entier puisse fonctionner avec de l'électricité verte et des énergies durables dans un avenir très proche.