Nous nous sommes tous habitués à la recharge sans fil des smartphones, mais que se passerait-il si vous pouviez recharger une voiture électrique de la même manière ? La technologie est en cours de développement. Bientôt, il vous suffira de garer votre Tesla pour la recharger.
Comment fonctionne la recharge sans fil des véhicules électriques
La recharge sans fil des véhicules électriques fonctionne de la même manière que celle des smartphones : par induction magnétique. La recharge par induction fonctionne en créant un champ électromagnétique dans une zone, généralement via une bobine de métal chargée, qui crée un courant dans une autre zone suffisamment proche pour être affectée par ce champ. Comme le champ électromagnétique crée le courant, aucun cordon n’est nécessaire pour transférer l’énergie.
Dans les smartphones, le processus fonctionne par le biais d’aimants ou de coussinets avec lesquels le téléphone doit rester en contact. Dans les voitures électriques, le même concept de base est utilisé à plus grande échelle, avec une puissance plus importante qui permet d’avoir plus d’espace entre le plot de recharge et le véhicule. Une plaque de charge inductive est posée sur le sol et la voiture est garée au-dessus. Des caméras à l’intérieur de la voiture indiquent au conducteur quand il est correctement positionné au-dessus de la borne de recharge.
Une fois la voiture garée sur le plot, le plot de sol et le plot fixé au véhicule électrique génèrent du courant. La plaque de terre est chargée avec l’énergie du réseau, ce qui crée un champ électromagnétique. Le plot de recharge situé sous la voiture résonne à la même fréquence magnétique que le plot au sol, et un courant est créé pour charger la batterie du véhicule. Contrairement à la recharge par smartphone, qui exige que les aimants soient alignés avec précision et se touchent, la recharge par induction dans les véhicules électriques a une plus grande marge de manœuvre : l’entrefer peut être de quelques centimètres au lieu de quelques millimètres.
Alors que la recharge sans fil des smartphones est efficace à environ 80 % pour le transfert d’énergie, la recharge sans fil des VE prétend être bien meilleure. Dans l’une de ses vidéos, le YouTuber Matt Ferrell s’est entretenu avec une entreprise qui fabrique une technologie de recharge sans fil pour les VE, appelée WiTricity. Le PDG de l’entreprise affirme que son équipement de recharge sans fil a une efficacité d’environ 99 %. Ce serait à peu près la même chose que de se brancher à une station de recharge ou à la maison.
C’est surprenant car on s’attendrait à une perte d’efficacité due à la recharge sans fil plutôt qu’au branchement. Mais d’autres données semblent confirmer ce niveau d’efficacité de la recharge. Le Green Technology Accelerator Center du Rochester Institute of Technology s’est associé à HEVO, une entreprise spécialisée dans la recharge sans fil, pour réaliser une étude dans laquelle la recharge sans fil des VE était efficace à 95 % dans des prototypes. Une recharge sans fil allant jusqu’à 120 kW avec une efficacité de 97 % a été réalisée en 2018 au Oak Ridge National Laboratory (ORNL) du ministère de l’énergie.
Cela ne signifie pas que nous rechargerons tous nos Teslas sans fil demain ; cette technologie est encore en phase de test. Mais WiTricity a déjà équipé plusieurs modèles de véhicules électriques de sa technologie, qui semble bien fonctionner. De nombreux autres pays testent également cette technologie et travaillent à l’élaboration d’une solution de marché de masse. Si elle est suffisamment améliorée pour être déployée en masse, les kits de recharge sans fil pour les modèles actuels seront largement disponibles et les nouveaux VE auront une capacité de recharge sans fil intégrée.
Cela pourrait permettre, comme Ferrell l’a évoqué dans sa vidéo, une plus grande autonomie pour les voitures à conduite et à stationnement automatiques. Si elles pouvaient se recharger grâce à des bornes intégrées aux places de stationnement ou aux routes, elles n’auraient pas vraiment besoin d’une interaction humaine pour accomplir leurs tâches tout au long de la journée. À terme, les véhicules de la flotte du dernier kilomètre, par exemple, pourraient se recharger en se garant ou en roulant sur des bornes de recharge sans fil et n’auraient pas besoin d’être branchés tout au long de la journée, mais il faudra encore améliorer les technologies de conduite autonome avant que cela ne devienne réalité.
En outre, l’université Cornell travaille déjà sur des bornes de recharge sans fil qui peuvent être implantées sur la chaussée et alimenter votre voiture pendant que vous conduisez. L’université Drexel développe également une technologie de recharge sans fil qui pourrait être intégrée aux routes et mieux tolérer les désalignements entre les bornes de recharge.
Le coût de l’intégration de ce type de technologie dans les routes à grande échelle reste à voir et pourrait empêcher la généralisation des routes de recharge sans fil s’il est trop élevé. Les États-Unis ne sont pas très performants en ce qui concerne l’entretien de leurs routes et de leurs ponts, mais le Congrès ayant récemment approuvé un important projet de loi sur les infrastructures, on peut espérer que cette tendance s’améliore.
Les défis de la recharge sans fil des VE
L’un des principaux obstacles à la commercialisation massive de la recharge sans fil est son coût. Au moment où nous écrivons ces lignes, WiTricity affirme que l’une de ses stations de recharge sans fil coûte environ 700 dollars. Mais le calcul du coût réel est délicat à ce stade, car la technologie est encore très récente. Tout dépend si l’on parle d’équiper un seul véhicule ou toute une flotte. Il sera également plus coûteux d’ajouter plusieurs bornes à un grand autobus électrique que d’équiper une berline EV ordinaire d’un système de recharge sans fil – jusqu’à plusieurs milliers, selon The Eco Experts. En résumé, au moment de la rédaction du présent document, l’installation d’une technologie de recharge sans fil coûtera beaucoup plus cher que celle d’une station de recharge filaire pour un usage personnel.
Au fur et à mesure que la technologie s’améliore et que le marché s’élargit, ce prix devrait baisser. Pour l’instant, cependant, il s’agit davantage d’une nouveauté coûteuse que d’une solution pratique pour un grand nombre de conducteurs de VE. À cela s’ajoute le fait qu’il n’existe pas encore beaucoup d’infrastructures de recharge sans fil pour les VE.
La vitesse de charge est un autre obstacle. Lorsque cette technologie a commencé à devenir populaire il y a quelques années, elle ne transférait de l’énergie qu’à environ 3,5 kW, selon Green Car Reports. Au moment où nous écrivons ces lignes, cette vitesse est passée à 11 kW, ce qui est suffisant pour ajouter environ 34 miles de puissance à la batterie par heure de charge. C’est une vitesse raisonnable, surtout si vous restez garé pendant un certain temps, mais on est loin de la station de recharge rapide à courant continu (DCFC) moyenne.
Certains problèmes de sécurité devront également être résolus, notamment ce qui se passerait si un objet métallique entrait en contact avec la plaque de recharge pendant qu’elle est active. Comme un courant électrique circule dans le socle, un objet métallique chaufferait et pourrait provoquer un incendie.
Pour remédier à ce problème, les fabricants mettent en place des dispositifs de sécurité. Dans la vidéo de Ferrell, le PDG de WiTricity explique que si un objet tel qu’une boîte métallique ou un chat qui a rampé sous la voiture pour essayer de se réchauffer est détecté, le chargeur s’éteint et envoie une notification à votre téléphone. Si une personne s’approche trop près du socle de chargement, celui-ci s’éteint également. Le site Web de WiTricity décrit ces précautions de manière un peu plus détaillée.
L’avenir de la recharge sans fil des VE
En cours de développement depuis 2007 environ, la recharge sans fil des VE pourrait enfin se généraliser dans les prochaines années. La Society of Automotive Engineers (SAE) a ratifié une norme pour la recharge sans fil des VE en 2020, signalant qu’elle peut être introduite sur le marché de masse. Une fois que les fabricants auront testé et développé la technologie de manière adéquate, nous commencerons probablement à voir la recharge sans fil devenir la norme sur les voitures électriques.
Il faudra un certain temps avant que l’infrastructure ne s’adapte à cette idée et que les kits d’adaptation des anciens modèles deviennent abordables pour le consommateur moyen. Mais c’est un pas dans une direction intéressante.