Expansion de la recharge des véhicules électriques au sein des immeubles résidentiels

Il est indispensable de développer la recharge des véhicules électriques dans les immeubles d'habitation. Selon le Conseil national du logement multifamilialil y a plus de 43 millions de locataires aux États-Unis. Plus de 15 millions d'entre eux vivent dans des appartements. Le véhicule électrique (VE) gagnant en popularité, nombre d'entre eux souhaitent avoir accès à la recharge d'un VE dans un complexe d'appartements.

L'un des principaux obstacles à la possession d'un VE peut être le manque d'infrastructure de recharge. De nombreux propriétaires ou associations de propriétaires qui possèdent et réglementent les améliorations apportées aux bâtiments et aux sites comprennent déjà la nécessité de recharger les VE dans les immeubles d'habitation et le fait que cela peut constituer un bon investissement. Toutefois, l'installation et l'exploitation de chargeurs de VE dans les immeubles d'habitation peuvent s'avérer très complexes et coûteuses en raison de l'absence d'infrastructure électrique dans le parking.

Cet article présente les principes de base de la recharge des VE dans les immeubles d'habitation et met en évidence les solutions qui peuvent contribuer à réduire les coûts d'installation et à augmenter le nombre d'installations.

Chargement de niveau 1 ou de niveau 2

Les chargeurs de niveau 1 utilisent les prises domestiques américaines standard de 120 V et sont généralement fournis avec la voiture. Ils sont extrêmement lents et ne fournissent généralement qu'une charge de 1,2 kW (3 miles par heure).

Les chargeurs de voiture de niveau 2 utilisent une source d'alimentation de 240 V et un circuit dédié. Ils ont un débit compris entre 32 et 80 ampères et permettent une charge beaucoup plus rapide :  

Quelle est la charge journalière nécessaire ?

Les données de la Federal Highway Administration révèlent que l'Américain moyen parcourt l'Américain moyen parcourt 14 263 miles par an. Cela représente environ 40 miles par jour en moyenne.

Il est évident qu'un chargeur de niveau 1 ne suffirait pas à répondre aux besoins de charge quotidiens du conducteur américain moyen, car il faudrait plus de 13 heures par jour. Pire encore, après un long voyage, lorsque la batterie est épuisée, il faudrait presque deux jours pour faire le plein, car le véhicule électrique moyen sur le marché aujourd'hui a une capacité de batterie de 43 kWh.

Un chargeur de niveau 2 de 40 A conviendrait parfaitement à la plupart des conducteurs. La charge quotidienne prendrait environ 1 heure et même après un long voyage, la batterie de la voiture peut être complètement remplie en 5 heures environ. 

La capacité électrique est-elle suffisante pour accueillir des chargeurs de niveau 2 ?

La capacité de l'électricité fournie aux propriétés américaines par les compagnies d'électricité est mesurée en ampères. La plupart des foyers américains disposent d'une alimentation électrique de 100 à 200 ampères. Toutefois, il est possible d'améliorer le service jusqu'à 400 ampères. 

Avec l'introduction des véhicules électriques, il n'est pas rare que de nombreuses propriétés aient besoin d'une mise à niveau de leur capacité de service électrique. Un chargeur de niveau 2 typique est évalué à 32-80 ampères et une petite alimentation électrique ne suffirait pas pour la connexion.

Ceci est particulièrement important dans les parkings des immeubles d'habitation et des centres commerciaux, qui nécessitent plusieurs chargeurs. Un immeuble d'habitation avec 10 chargeurs, par exemple, aurait besoin d'une alimentation d'au moins 400 A uniquement pour les chargeurs.

L'amélioration des raccordements électriques est coûteuse

D'après Fixerle coût de la mise à niveau de la connexion à 300 A peut atteindre 3 500 $, tandis que la mise à niveau à 400 A coûtera 10 000 $ ou plus. La principale raison de cette augmentation des coûts est que l'augmentation de l'ampérage nécessite une mise à niveau de la base du compteur et du câblage de l'entreprise de distribution d'électricité. Si la propriété est en retrait de la rue de plus de 100 pieds, les coûts peuvent être beaucoup plus élevés.

Chargeur câblé ou à brancher ?

Les chargeurs de niveau 2 peuvent être connectés directement à la ligne électrique ou à une prise de courant alternatif. Chaque approche présente des avantages et des inconvénients :

Quelle prise utiliser ?

La prise la plus courante pour les chargeurs de niveau 2 est la prise NEMA 14-50 ou la prise NEMA 6-50 illustrée ci-dessous :

Les deux ont une capacité maximale de 50 A et la même vitesse de charge, mais la prise NEMA 6-50 est moins chère et le coût du câblage est inférieur d'environ 60 %. et le coût du câblage est inférieur d'environ 60 %..

Quel fil doit être utilisé ? 

La taille des fils électriques est mesurée en calibre (AWG). Non intuitivement, plus le calibre est petit, plus le câble est épais. Le calibre du fil dépend du courant maximal circulant dans le fil ainsi que du matériau du fil (cuivre ou aluminium), de la température nominale du fil, de la longueur du câble et de la chute de tension maximale autorisée. Vous trouverez ci-dessous le calibre des fils de cuivre les plus couramment utilisés :

Installations traditionnelles

Les installations de recharge des véhicules électriques dans les immeubles d'habitation peuvent être très coûteuses. Les méthodes d'installation traditionnelles utilisent une topologie en étoile où chaque point de charge se connecte au panneau électrique. L'image ci-dessous montre un exemple de cinq points de charge de 40A installés sur des places de parking consécutives. Cela nécessiterait plus de 600 pieds de câble et 5 disjoncteurs bipolaires au niveau du tableau principal.

Les principaux problèmes liés à cette installation sont les suivants :

• Le panneau principal ne pourrait probablement pas supporter 5x50A = 250A. L'augmentation de la capacité du panneau serait très coûteuse.
• Il se peut que le tableau principal n'ait pas assez de place pour accueillir 5 nouveaux disjoncteurs bipolaires. Dans ce cas, l'installateur devra mettre en place un nouveau panneau coûteux. 
• Un câblage coûteux est nécessaire. Le cas illustré ci-dessus a nécessité plus de 600 pieds de câble 6 AWG. 

Architecture des chaînes de caractères 

Une alternative plus rentable consiste à utiliser l'architecture en chaîne, en reliant plusieurs chargeurs à un câble plus épais, capable de supporter une plus grande puissance. L'exemple ci-dessous montre les cinq mêmes points de charge de 40 A connectés à une chaîne.

Dans ce cas, le panneau principal n'aura besoin que d'un disjoncteur bipolaire de 80 A et le fil de la chaîne sera AWG 3, capable de supporter ces 80 A. Les avantages de cette architecture sont les suivants

• Seuls 80 A ont été ajoutés au panneau principal. De nombreux panneaux pourront supporter cet ajout sans augmentation de capacité.  
• Un seul disjoncteur bipolaire a été ajouté au panneau. La plupart des panneaux ont un espace supplémentaire.  
• Seuls 220 pieds de câbles sont nécessaires (environ ⅓ par rapport à l'approche standard). Cette réduction de la facture de matériel est significative, mais le véritable avantage réside dans la réduction du travail de l'électricien, souvent calculée en fonction de la longueur de câble installée. 

Gestion de l'énergie et équilibrage de la charge

L'architecture de la chaîne utilise une plateforme de gestion de l'énergie pour gérer la puissance des différents chargeurs afin que le disjoncteur de 80 A ne soit jamais surchargé. La plateforme de Wevo Energy connaît la topologie locale du site, y compris tous les panneaux et les limites des disjoncteurs. Elle gère ensuite l'alimentation des chargeurs en fonction de ces limites :

• Si une seule voiture est en train de charger dans la chaîne, elle bénéficiera de la totalité des 40 A que le chargeur peut fournir.
• Si deux voitures chargent dans la chaîne, chacune recevra 40 A et le bus fournira 80 A, toujours dans les limites du disjoncteur.
• Si trois véhicules ou plus chargent dans la chaîne, ils partagent les 80 A entre eux. 

Passer au niveau supérieur

Le système de gestion de la charge de Wevo Energy prend en charge n'importe quelle hiérarchie électrique, y compris les panneaux, les sous-panneaux et les chaînes, et peut gérer la charge de manière efficace. À titre d'exemple, l'image ci-dessous montre un panneau de 250 A supportant quatre chaînes de 80 A chacune. Le système est suffisamment intelligent pour équilibrer la charge à l'intérieur des chaînes et du panneau de manière à ce qu'elle ne dépasse jamais la limite de 250A.

Conclusion

Comme de plus en plus d'automobilistes choisissent de posséder des voitures électriques, la demande de recharge des VE dans les immeubles d'habitation va augmenter. La recharge de niveau 2 constitue la solution de recharge la plus rentable et la plus flexible. Malheureusement, de nombreux immeubles ne disposent pas de l'infrastructure et de la puissance nécessaires, ce qui rend l'installation coûteuse. 

La solution de gestion de la charge hiérarchique et topologique de Wevo Energy réduit considérablement les coûts d'installation, tout en maintenant la flexibilité du conducteur. La solution est basée sur le cloud, très facile à installer et fonctionne avec tous les chargeurs standard.