En juin 2022, les États membres de l'UE ont adopté le règlement sur les infrastructures pour les carburants alternatifs - proposition du paquet législatif Fit for 55 - qui fixe des objectifs concrets pour le déploiement de nouvelles infrastructures de mobilité dans les années à venir. Cette réglementation impose l'installation de bornes de recharge pour Véhicules Électriques (VE) d'une puissance minimale de 150 KW au moins tous les 60 km sur les routes principales, d'ici fin 2025 pour les voitures, et d'ici fin 2030 pour les camions. Pour nous, cette nouvelle réglementation est essentielle : elle améliorera l'autonomie des VE et permettra aux personnes de se déplacer dans toute l'Europe sans difficulté ni crainte de zones de non-couverture. Cependant, la réalisation de ces objectifs suppose de relever de nombreux défis.
Un objectif ambitieux mais crédible
Tout d’abord, il s’agissait de formuler un objectif crédible. Celui de l'UE vise à ce que les véhicules électriques représentent une part de plus en plus importante du marché afin qu’en 2035, toutes les voitures neuves soient sans émissions. Les deux dernières années ont vu la part de marché des véhicules électriques décoller, de sorte que les exigences des autorités européennes en matière de soutien aux véhicules électriques sont désormais considérées comme crédibles et reçoivent donc davantage de soutien.
Cela permet de relever d'autres défis connexes tels que le financement. Hier, l'infrastructure proposée aux véhicules électriques était considérée comme quelque chose que les pouvoirs publics devaient subventionner ; elle dépend maintenant d’un marché plus commercial. Le secteur privé s’empare peu à peu de la gestion des bornes de recharge. Les acteurs VE tels que Tesla ou Ionity, ainsi que les entreprises du secteur de l'énergie et les nouveaux venus sur le marché, lèvent beaucoup d'argent afin de financer de nouvelles bornes de recharge et de sécuriser les meilleurs emplacements pour établir un réseau attractif à long terme.
Le défi de la stabilité du réseau électrique face à la demande croissante de VE, que les opérateurs considéraient auparavant comme un fardeau, apparaît aujourd’hui comme une opportunité de générer plus d'activité. Les gestionnaires communiquent même sur le fait qu'ils pourront renforcer le réseau au fur et à mesure de la mise en place d'une infrastructure de recharge intelligente.
Pour les équipementiers, le défi sera d'installer jusqu'à 6,8 millions de points de charge publics, soit l'équivalent de 14 000 points de charge par semaine d'ici 2030. Un défi complexe à court terme, notamment en raison de la pénurie de semi-conducteurs, ce qui entraîne des délais de livraison plus longs que d'habitude. À moyen terme, des plans ont néanmoins été annoncés et prévoient d’augmenter la fabrication de semi-conducteurs et d'électronique en Europe, en particulier en France, pour gérer les défis de la chaîne d'approvisionnement. Watt & Well s'inscrit pleinement dans ce projet puisqu'il conçoit et fabrique ses équipements en France, avec un réseau de partenaires européens.
Efficacité, fiabilité, interopérabilité… Quelques facteurs clés de succès pour les bornes de recharge rapide
Les chargeurs rapides permettent une charge de 150 KW à 300 KW en quelques minutes - plutôt qu’en heures… Cela nécessite une forte concentration de puissance pour charger de nombreuses voitures de manière fiable et efficace. Chaque fois que l'énergie est convertie du réseau au véhicule, du courant alternatif au courant continu, une petite quantité d'énergie est perdue, généralement sous forme de chaleur, de bruit et de vibrations. C'est ce qui rend l'efficacité énergétique des convertisseurs de puissance si importante. Alors que les convertisseurs standard ont une efficacité maximale pouvant monter jusqu'à 90%, les unités de puissance modulaires Watt & Well peuvent monter jusqu'à 96%. À ce niveau de puissance, chaque pourcentage d'énergie électrique économisé lors de la conversion du réseau au véhicule se traduit par des économies de coûts et une réduction des émissions indirectes de CO2.
L'interopérabilité est une autre caractéristique clé qui garantit la fiabilité de la séquence de charge. Bien qu'il existe des protocoles de communication standards, il arrive qu’ils soient l’objet de légères différences d’interprétation. Cela affecte la recharge de certains modèles de véhicules électriques à différentes bornes de recharge, de sorte que le logiciel doit être mis à jour régulièrement pour gérer la communication entre les voitures et la borne de recharge. Watt & Well travaille en étroite collaboration avec les constructeurs pour tester le comportement des nouvelles voitures à mesure qu'elles arrivent sur le marché, et fournit des mises à jour logicielles régulières pour les modules de convertisseurs de puissance ainsi que les modules de communication intégrés dans l'EVSE pour assurer l'interopérabilité des chargeurs installés.
Les solutions modulaires améliorent également la fiabilité et l'efficacité des bornes de recharge en allouant dynamiquement la puissance pour recharger plusieurs voitures en même temps. Par exemple, une borne de recharge avec une seule tour composée de 10 convertisseurs de puissance modulaires de 25 KW peut allouer différents niveaux de puissance entre les points de charge par tranches de 25 KW. Cela offre aux opérateurs de bornes de recharge la possibilité d'attribuer des prix différents pour une charge plus rapide ou d'offrir une gamme de niveaux de charge en fonction de la capacité de la batterie ou de l'état de charge des véhicules. C'est un bon moyen d'économiser de précieux semi-conducteurs et d'optimiser l'énergie. Il simplifie également la maintenance matérielle de la station de charge en remplaçant des modules individuels plutôt qu'un hub complet.
Bien que l'objectif défini dans le package Fit for 55 soit ambitieux, il est essentiel d'améliorer l'autonomie des véhicules électriques dans toute l'Europe. La forte croissance des ventes de véhicules électriques pourra être maintenue, et l'objectif de ventes de voitures neuves 100 % sans émissions atteint, si et seulement si l'installation des infrastructures nécessaires progresse à un rythme rapide. Mais pour Watt & Well, le choix de la solution de charge doit prendre en compte le coût total de possession sur la durée de vie de la borne et pas seulement le coût initial d'installation. Si l'on considère cela sur les 6,8 millions de points de charge à installer au cours des 8 prochaines années, les avantages économiques d'une efficacité énergétique, d'une fiabilité et d'une évolutivité améliorées ainsi que d'une maintenance réduite, se traduisent rapidement par des économies importantes.
ENGLISH VERSION
Increasing the density of EV charge points in Europe is the cornerstone to electric mobility
In June 2022, EU member states adopted the alternative fuels infrastructure regulation – part of the Fit for 55 package – which sets concrete targets for deploying new mobility infrastructure in the coming years. This regulation requires EV recharging stations with a minimum power of 150 KW to be installed at least every 60 km on main roads, by the end of 2025 for cars, and by the end of 2030 for trucks. For power electronics equipment provider, Watt & Well, this new regulation is essential to improve EV autonomy and allow people to travel throughout Europe without difficulty and without fear of no-coverage zones. Achieving these targets, however, is not without challenges.
A challenging but credible target
The first challenge has been to make the target credible. The EU target is for EVs to make up a huge share of the market in the coming years so that by 2035 all new car sales will be emissions free. The last two years has seen the market share of EVs really take off, so the requirements from European authorities to support EVs is now seen as credible and thus receives more support.
This helps to tackle other associated challenges such as funding. In the past, EV infrastructure was seen as something that public authorities had to subsidize, but now it is becoming a more commercial market. There is a lot of activity from the private sector for managing charging stations. EV players such as Tesla or Ionity, as well as companies from the energy sector and market newcomers, are raising lots of money to finance new charging stations and secure the best locations to establish a network that will be attractive in the long term.
The challenge of electric grid stability in the face of growing EV demand, which operators previously viewed as a burden, is now considered an opportunity to generate more activity. Grid operators even communicate on the fact that they will be able to reinforce the grid as they implement smart charging infrastructure.
For equipment manufacturers, the challenge will be to install up to 6.8 million public[1] charge points, the equivalent of 14,000 charge points per week, between now and 2030. This challenge is made even more complex in the short-term due to the shortage of semiconductors which is leading to longer delivery times than usual. In the medium term, plans have been announced to have more semiconductors and electronics manufacturing in Europe, especially in France, to manage the supply chain challenges. Watt & Well is fully in line with this plan, as it designs and manufactures its equipment in France, with a network of European partners.
Efficiency, reliability and interoperability are key success factors for fast-charging stations
Fast chargers allow powerful charging of cars from 150 KW to 300 KW in minutes rather than hours. This requires a high concentration of power to charge lots of cars reliably and efficiently. Each time power is converted from the grid to the vehicle, from AC to DC, a small amount of energy is lost, usually in the form of heat, noise and vibration. This is what makes the energy efficiency of power converters so important. While standard converters have a maximum efficiency up to 90%, Watt & Well modular power units allow efficiency up to 96%. At this level of power, every percentage of electricity energy saved during conversion from the grid to the vehicle, means cost savings and lower indirect CO2 emissions.
Interoperability is another key feature which ensures the reliability of the charging sequence. While standard communication protocols exist, they can be interpreted in slightly different ways. This affects the charging of certain EV models at different charging stations, so software needs to be upgraded regularly to manage the communication between the cars and the charge point. Watt & Well works closely with manufacturers to test the behavior of new cars as they come on the market and provides regular software updates for the power converters modules as well as the communication modules embedded within the EVSE to ensure the interoperability of installed chargers.
Modular solutions also improve the reliability and efficiency of charging stations by dynamically allocating power to charge several cars at the same time. For example, a charging station with a single tower made up of 10 x 25 KW modular power converters can allocate different levels of power between charge points by tranches of 25 KW. This provides flexibility for charging station operators to allocate different pricing for faster charging or offer a range of power charging levels depending on the battery capacity or state of charge of the vehicles. This is a good way of saving precious semiconductors and optimizing energy. It also simplifies hardware maintenance of the charging station by replacing individual modules rather than a full hub.
While the target set out in the Fit for 55 package is challenging, it is essential to improve EV autonomy throughout Europe. The strong growth in sales of EVs can only be maintained, and the target of 100% emissions-free new car sales achieved, if the installation of the necessary infrastructure progresses at a fast pace. But for Watt & Well, the choice of charging solution must take into account the total cost of ownership over the lifetime of the station and not just the initial cost of installation. When this is considered over the 6.8 million charge points to be installed over the next 8 years, the economic benefits of enhanced energy efficiency, reliability and upgradability as well as reduced maintenance quickly translate into important savings.
[1] https://www.acea.auto/publication/european-electric-vehicle-charging-infrastructure-masterplan/
