Impacts du pilotage des recharges sur les batteries

Pour les besoins de l’automobiliste et sauf recharge contrainte, il est déjà possible de piloter dynamiquement la charge des véhicules électriques en fonction des signaux du système électrique (V1G).

De plus, les batteries de ces véhicules peuvent, par le pilotage de leur charge et mais aussi leur décharge dans les réseaux, représenter des solutions de stockage pour restituer l’énergie dans le cadre de différentes applications. On parle alors de V2X (Vehicle To Everything : Vehicle To Grid, Vehicle To Building, Vehicle To Home, etc.).

BATTERYMOVE est un projet d'étude des impacts technico-économiques et environnementaux du V1G et V2X sur les batteries de véhicules électriques et le système électrique.

Il est mené par le groupe EDF, en partenariat avec le groupe automobile STELLANTIS. 

L’objectif du présent projet BATTERYMOVE est de réaliser des essais en laboratoire de sollicitations V1G et V2X sur des cellules de batterie de véhicules électriques afin d’en mesurer l’impact sur l’usure dans différentes configurations.

Ces résultats seront ensuite intégrés dans (i) un modèle local d’optimisation de la recharge et dans (ii) un modèle d’équilibre offre-demande du système électrique français de manière à mener une analyse coûts-bénéfices pour la collectivité.

Ces études permettront :

• de quantifier les impacts technico-économique et environnementaux du V1G et V2X sur les batteries, notamment ceux liés au vieillissement, pour différents services rendus,
• d’analyser le gisement de valeur du V1G et V2X pour la collectivité pour différents services réalisés par un opérateur, en intégrant ces impacts sur la batterie.

Le projet est subdivisé en 4 lots organisés chronologiquement tels que :

Lot 1 : définition des cas d’usages V1G et V2X et sollicitations batteries  

Lot 2 : impact technique du V1G et V2X sur la batterie  

Lot 3 : analyse économique du V1G et V2X  

• Phase 1 : mise en place des modèles
• Phase 2 : impacts technico-économiques  

Lot 4 : gestion de projet et communication  

Les cas d’usages V1G et V2X et sollicitations batteries ont été fixés conjointement par EDF et Stellantis.

Le site d’expérimentation pour les campagnes d’essais des cellules/modules/pack de batteries réalisées dans le cadre du lot 2 est le laboratoire d’essais situé sur le site EDF Lab Les Renardières à Moret-Loing-et-Orvanne (Seine et Marne). Les tests ont permis de calibrer un modèle numérique de calcul du vieillissement.  

Pour les analyses économque, les modélisations retenues repose sur une architecture hybride couplant de façon itérative des module d’optimisation de l’utilisation de la batterie et le module numérique de calcul du vieillissement.

L’objectif est d’établir un lien fort entre les aspects techniques et économiques en se basant sur les résultats des campagnes d’essais, en combinant trois approches :

• Une analyse coût bénéfice,
• Une analyse du modèle d’affaire du point de vue du constructeur automobile, du propriétaire de la batterie et de l’opérateur de charge,  
• Une analyse du processus équilibre offre-demande au niveau national. 

EDF et STELLANTIS se sont associés pour répondre à ce projet.

Des difficultés occasionant un retard important ont été rencontrées sur les essais sur pack (lot 2).  

Au total, 12 cellules (CATL 63Ah) de Peugeot e-208 ont été testées dans les laboratoires batteries d’EDF selon 6 profils de charge : charge naturelle, V1G, V2H, V2B, FCR (service apporté au système électrique de réglage primaire de fréquence) pendant plus de 7 mois pour étudier leur vieillissement. Pour accélérer le vieillissement, les essais ont été réalisés à 45°C et le nombre de cycles et le courant de cyclage ont été augmentés.  

Les résultats montrent que la recharge naturelle est le profil qui dégrade le plus les cellules et que pour le même besoin de mobilité, le V1G limite le vieillssement de moitié.  

Il en ressort qu’une gestion intelligente de la batterie permet, en plus des besoins de mobilité, de réaliser des services de type V2X, avec une dégradation plus faible qu’en recharge naturelle uniquement pour les besoins de mobilité.

Le projet est aujourd’hui en phase 2 du lot 3 (impacts technico-économiques) sur la prise en compte des résultats des campagnes d’essais pour les analyses économiques selon différentes approches et niveaux. 

Innovation, économique, sociaux et environnement 

A date, aucune étude aussi complète prenant en compte une analyse fine de la dégradation des batteries n’a été menée en France ni en Europe. Les résultats doivent permettre d’affiner les stratégies d’EDF, de Stellantis et des pouvoirs publics sur cette technologie.

Les études conduites dans le cadre du projet compléteront les connaissances issues du projet ADEME Flexitanie (déploiement de bornes bidirectionnelles en France par Dreev, 2020, Région Occitanie) et permettront d’enrichir les algorithmes d’optimisation de la charge et décharge des véhicules électriques en prenant en compte la composante vieillissement.  

Les études viendront renforcer l’expertise sur les batteries des constructeurs automobiles (notamment garantie des batteries) et alimenter leur connaissance fine des différents usages de leurs véhicules et des besoins des utilisateurs.

Le projet vise aussi à renforcer les arguments en faveur d’une évolution de la réglementation et des seuils de valorisation des flexibilités dans le cadre des échanges avec des acteurs tels que RTE, la CRE, les pouvoirs publics français et européens.

Les résultats du projet contribueront à garantir aux utilisateurs des véhicules électriques que les services V2X ne sont pas dommageables pour les batteries de leur véhicule, et qu’ils peuvent même, dans certains cas, bénéficier d’une valorisation complémentaire. 

Application et valorisation 

Ce rapport permettra de lever les incertitudes entourant les impacts économiques et environnementaux du V1G et V2X pour :

• Les usagers qui s‘interrogent sur l’impact du V1G et V2X sur leur véhicule,
• Les constructeurs automobiles devant, entre autres, gérer la garantie des batteries qu’ils vendent à leurs clients,
• Les autorités régulatrices qui peuvent s’interroger sur la pertinence de cette technologie
• Les fournisseurs de services qui doivent calibrer les services sollicitant les véhicules.
• Une mobilisation collective de l’ensemble des acteurs cités doit permettre de faire émerger une vision partagée de l’utilisation du V1G et V2X

Stratégie de valorisation

• Groupe EDF et filiales, telles que Dreev, : à la fois pour développer et porter ses offres V1G et V2X mais aussi conforter l’exploitation du système électrique, la valorisation de ses actifs de production d’énergie décarbonée, en France et à l’international ;
• Stellantis : compléter son analyse de risque pour intégrer le V1G et V2X et garantir à ses clients la bonne tenue des batteries. 

Coordinateur  

• EDF

Partenaires 

• EDF et sa filiale DREEV
• STELLANTIS 

Zone d'implantation des porteurs du projet

• Île de France 

Détails du projet  

• Début de projet : Mars 2022
• Durée : 38 mois