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Du carburant solaire – même la nuit

Le manque d'infrastructures de recharge, entre autres facteurs, ralentit la progression de la mobilité électrique en Allemagne. Ingenieurbüro Fehringer (IBF), cabinet de conseil en ingénierie de Dortmund, pourrait être en mesure de faire avancer l'expansion grâce à une solution innovante. Il a mis au point une station de recharge solaire pour véhicules électriques qui peut fournir de l'énergie verte 24 heures sur 24, grâce à une combinaison d'éléments photovoltaïques et de batteries. La technologie WAGO gère les interfaces et assure une communication sécurisée des données.

Comment l'objectif du gouvernement fédéral d'un million de véhicules électriques sur les routes allemandes sera-t-il atteint d'ici 2020? De nombreux experts ont déjà qualifié cette proposition d'irréaliste; il y a à la fois un manque de véhicules électriques abordables avec une autonomie acceptable et un nombre insuffisant de stations de recharge pour les véhicules électriques actuellement en circulation. Par exemple, pour aller de Dortmund à Minden et en revenir, un véhicule électrique d'une autonomie de 200 kilomètres devrait être rechargé quelque part sur le trajet aller-retour. Mais où? La crainte d'une autonomie insuffisante effraie les acheteurs potentiels.

Gérer les systèmes de stockage de batteries de manière fiable – voici comment WAGO vous accompagne :

L'API de télécontrôle de WAGO s'occupe de la communication et de la gestion des interfaces.
Un module GSM intégré permet une communication sécurisée par courriel et texto.
En plus des fonctions de télécontrôle, le contrôleur offre également la visualisation.
Des interfaces sérielles permettent la communication avec d'autres systèmes.

De l'électricité solaire au lieu de l'essence et du diesel

Mais les constructeurs automobiles allemands travaillent de manière proactive pour remédier à ce problème. BMW, Daimler et Ford, ainsi que Volkswagen et ses filiales Audi et Porsche, prévoient de construire ensemble des stations de recharge rapide dans toute l'Europe. Dans un premier temps, un total de 400 bornes de recharge pour véhicules électriques doivent être installées le long des plus grandes artères de circulation européennes d'ici 2017. D'ici à 2020, un réseau dense de stations de recharge devrait couvrir l'Europe, stimulant ainsi la mobilité électrique. Des entreprises innovantes s'engagent à faire progresser en parallèle le développement de nouvelles technologies pour les stations-service. Une station de recharge pour véhicules électriques, où ces derniers peuvent se recharger en utilisant de l'électricité verte 24 heures sur 24, fait partie de ces projets récents. L'approche : un réseau photovoltaïque installé sur le toit de la station alimente les colonnes de recharge en électricité solaire. Si, au cours d'une journée ensoleillée, les modules solaires produisent plus que ce qui est nécessaire pour recharger les véhicules électriques et que ce qui peut être pris en charge par le réseau électrique, l'excédent est injecté dans des batteries lithium-ion. Celles-ci alimentent les unités de recharge aux heures où les modules ne fournissent pas d'énergie, c'est-à-dire la nuit, de sorte que les conducteurs peuvent utiliser la station de recharge à tout moment.

Atténuer les pics de midi

Le concept a été développé par Ingenieurbüro Fehringer (IBF) de Dortmund. « La mobilité électrique est l'avenir. Au cours des prochaines années, le gouvernement fédéral prévoit d'investir 300 millions d'euros dans l'extension de l'infrastructure de recharge », explique Nicolaj Fehringer, directeur général. Pour s'assurer que les stations de recharge de véhicules électriques de son entreprise seront candidates à ce processus, IBF a déjà construit un système de démonstration doté d'une capacité de stockage de 36 kilowattheures à Dortmund, au siège de l'entreprise. « L'interaction entre la production d'électricité, le stockage et la recharge fonctionne parfaitement dans ce projet », explique Fehringer. En outre, la batterie solaire soulage le réseau électrique en limitant les pics dangereux de la mi-journée lors des journées ensoleillées – une contribution importante à un système énergétique qui doit intégrer un nombre croissant de producteurs d'énergie renouvelable.

La compacité est primordiale

Il est vrai que les ingénieurs d'IBF ont été confrontés à plusieurs questions difficiles lors de la conception de la station de ravitaillement électrique : comment les différents systèmes (modules solaires, batteries lithium-ion, colonnes de chargement et onduleurs) peuvent-ils être reliés efficacement à la technologie de contrôle? Comment mettre en place un échange de données sécurisé entre les différents composants? Quel régulateur est suffisamment compact, malgré les exigences techniques élevées, pour être logé discrètement dans l'armoire de commande tout en économisant de l'espace? Pour les projets de collaboration dans lesquels différentes technologies doivent être combinées dans un espace limité, la compacité est une exigence essentielle.

WAGO propose des technologies clés

Lors de sa recherche de solutions adaptées, IBF a découvert WAGO. L'API de télécontrôle de WAGO (750-8207/025-001) gère toute la communication et l'interface de la station de recharge pour véhicules électriques. La communication avec le centre de contrôle s'effectue à l'aide du protocole TCP/IP IEC 60870-5-104 via un tunnel VPN. « Cela nous permet de répondre aux exigences des opérateurs de réseau et aux normes de sécurité les plus strictes, comme le livre blanc BDEW », explique Fehringer. Autre avantage de l'API de télécontrôle : dans le cadre de la gestion des opérations, il peut transmettre en toute sécurité des textos et des courriels via le réseau de téléphonie mobile grâce à un module GSM intégré. En plus des fonctions de télécontrôle, le contrôleur offre également la visualisation. Un serveur Web intégré fournit aux ingénieurs des options de configuration et des renseignements sur l'état de l'installation. « Normalement, nous devrions acheter cette fonction séparément », explique Fehringer. Grâce à l'option d'extension via des interfaces série, la communication avec des systèmes supplémentaires au sein de la station de charge ne pose aucun problème. Par exemple, un composant communique à l'aide de MODBUS RTU, et un autre à l'aide d'un protocole série propriétaire. Le contrôleur offre la flexibilité et les capacités nécessaires pour répondre à toutes les exigences, actuelles et futures.

À la pointe de la technologie et attrayante

Outre les avantages techniques, la station de recharge pour véhicules électriques est aussi visuellement attrayante, avec un éclairage à DEL coloré qui crée une ambiance accueillante aux colonnes de recharge une fois la nuit tombée. « Nous avons accordé beaucoup d'importance à la conception générale, car les gens passent du temps là où ils se sentent à l'aise », explique Fehringer. L'association de la haute technologie et du style a déjà suscité l'intérêt d'entreprises de renom. « Il y a eu quelques contacts de haut niveau. » Une application possible à l'avenir pourrait être de combiner le magasinage ou les activités de loisirs avec la recharge : le véhicule électrique pourrait se recharger pendant que son propriétaire dîne ou fait du magasinage. Les entreprises exploitantes pourraient utiliser l'électricité excédentaire pour répondre à leur propre demande d'énergie. Pour ce type d'applications, Fehringer prévoit de proposer des batteries d'une capacité de 400 kilowattheures.

Exigences croissantes en matière de technologie de télécontrôle

Un autre modèle commercial possible consisterait à combiner plusieurs batteries de 400 kilowattheures en une seule unité plus grande et à les exploiter comme un pool. Cela permettrait aux opérateurs de vendre leur production aux grands opérateurs de réseau afin de compenser les fluctuations à court terme du réseau de transmission. Selon Fehringer, la priorité d'un tel système serait de fournir une puissance de réserve dite primaire, qui doit être disponible pour le réseau dans les 30 secondes, contrairement aux cinq minutes et aux 15 minutes nécessaires pour les réserves secondaire et tertiaire respectivement. La réserve primaire impose des exigences extrêmes à la technologie de télécontrôle, car elle nécessite des fonctionnalités de mesure et de contrôle sophistiquées. Ce n'est pas un problème pour WAGO : différents projets ont déjà prouvé que WAGO dispose des solutions d'automatisation adéquates.

Texte : Daniel Wiese | WAGO

Photo : Fehringer GmbH

Aperçu des produits

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