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Mettre l'innovation surla trajectoire dufacteur 4 : étude de cassur la mobilité solaireen 2030Nathalie POPIOLEK,

I­téséChanger de paradigme : Faire le plein lorsque l'onest à l'arrêt et non s'arrêter pour faire le plein !

Image : Électricité issue du solaire & électro­mobilité, site :http://www.juwi.fr/nos_energies/eco_mobilite.htmlCette brève résume une partie d’un travail effectué dansle cadre du projet POLINOTEN(1) cofinancé par l’Agencede l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie(ADEME) et dont l’objectif est d’évaluer l’efficience despolitiques de développement des nouvelles technologiesde l'énergie en s’attachant tout particulièrement auconcept de la voiture électrique couplée au solairephotovoltaïque intégré au bâtiment, à l'horizon 2030. Leprojet est coordonné par l’I­tésé et se situe dans leprogramme «mettre l’innovation sur la trajectoire dufacteur 4» de l’ADEME. Outre l’I­tésé, il regroupe lespartenaires suivants : l’Institut National de l’EnergieSolaire (INES) du Commissariat à l’Energie Atomique etaux Energies Alternatives (CEA), le Centre Scientifique etTechnique du Bâtiment (CSTB), l’IFP Energies Nouvelles(IFPEN) et l’Institut de Management de la Recherche etde l’Innovation (IMRI) de l’Université Paris Dauphine.

Le détail du travail effectué a faitl’objet d’un article co­signé avecdes membres de l’équipe projet.L’article est publié dans le numéro611 de janvier­février 2013 de laRevue de l’énergie aux pages 449­466. Le projet n’est pas terminé et larecherche se poursuit afin de mieuxcaractériser encore les politiquespubliques à déployer pour diffuser cette innovation dansde bonnes conditions économiques et environnementales.

LLeess mmeemmbbrreess ddee ll''ééqquuiippee dduu PPrroojjeett PPOOLLIINNOOTTEENNCSTB : Frédéric Bougrain, Daniel Quénard, MatthieuCosnier,IFPEN : Simon Vinot, Jean­François Gruson,IMRI /Dauphine : Emilie­Pauline Gallié, Michel Poix,INES : Franck Barruel, Olivier Wiss,I­tésé : Nathalie Popiolek (coordinatrice du projet),Françoise Thais, Séverine Dautremont (à venir)

La mobilité solaire, qui allie la technologiephotovoltaïque et le véhicule électrique, attire l’attentiondes politiques dans la mesure où elle peut contribuer à lafois à améliorer le bilan CO2 des secteurs transport etrésidentiel et à dynamiser l’économie nationale. Cesobjectifs ne devraient être atteints que si certainesconditions sont vérifiées. Le déploiement d’un couplageintelligent du véhicule électrique avec le réseau,permettant de lisser la pointe de consommation grâce àl’utilisation des capacités de stockage de la batterie duvéhicule et à un bon pilotage de sa recharge, semble êtreune direction judicieuse à suivre pour diminuer lesémissions de CO2. Par ailleurs, il faut prendre garde àlocaliser sur le territoire une grande partie de la chaîne devaleur des industries associées afin que les aidesapportées à l’innovation ne bénéficient pasprincipalement à d’autres pays comme cela est le casactuellement pour la fabrication des panneauxphotovoltaïques. Il convient de veiller aussi à ce que cetteinnovation soit acceptée par le public et s’intègre dans lesnouveaux usages de mobilité. Pour apporter un éclairagepartiel, mais néanmoins instructif, sur ces questionsdifficiles, l’angle d’approche du travail effectué est celuide l’étude de différents cas projetés en 2030 où la mobilitésolaire est intégrée à une maison individuelle dont on asimulé les consommations électriques des habitants(équipements, mobilité) avec une fourniture d’électricitéapportée soit par les panneaux photovoltaïques installéssur le toit, soit par le réseau. Dans la majorité des casétudiés, la voiture électrique peut restituer son énergiepour satisfaire une partie de la demande deséquipements de la maison (notion de Vehicle to Home :V2H). Les simulations montrent que, dans un cadred’hypothèses pour 2030 assez conservateur par rapportaux données actuelles caractérisant les technologiesétudiées et leur contexte, et en supposant que la parité

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réseau de l’électricité photovoltaïque est atteinte à cethorizon, la mobilité solaire est intéressante relativement àune mobilité essence hybridée performante, et cela dudouble point de vue économique et environnemental(bilan CO2 et coût différentiels). Ce double bénéficedevrait être renforcé avec des hypothèses intégrantdavantage les progrès technologiques attendus àl’horizon 2030 tant au niveau du système photovoltaïque,du véhicule électrique et de sa batterie que pour laconnexion au réseau via une borne de recharge norméepouvant échanger des informations entre le gestionnairedu réseau et l’utilisateur du véhicule.Du point de vue économique, il s’avère par exemple quel’amortissement de l’investissement pour les panneauxsolaires photovoltaïques et pour le véhicule électrique estd’autant plus fort que ce dernier roule beaucoup puisque,contrairement au véhicule hybride consommant del’essence, les charges variables sont très faibles et les coûtsfixes sont amortis sur un plus grand nombre dekilomètres… Si l’on réfléchit à une dissémination grandeéchelle de cette innovation, il conviendra de trouver unbon arbitrage entre kilomètres parcourus et temps àl’arrêt pour la recharge de manière à ne pas surcharger leréseau mais au contraire à lui apporter un soutien. Il nefaudrait pas non plus augmenter le nombre total dekilomètres parcourus par les français : c’est un des enjeuxforts pour que la trajectoire de ce secteur soit compatibleavec l’atteinte du facteur 4 en 2050. Les outils pour yparvenir existent tels qu’un aménagement limitantl’étalement urbain afin de préserver les surfaces agricoles,la forêt et les espaces verts, aménagement raisonné coupléà de nouvelles formes de mobilité renforçant l’usage parauto­partage du véhicule électrique.Par ailleurs, étant donné le dimensionnement despanneaux photovoltaïques sur le toit permettant à lamaison d’être à « électricité positive » avec les besoins demobilité, les simulations sur les cas montrent que si, enmoyenne sur l’année, la production photovoltaïque estlargement supérieure à la consommation, à pas de tempsplus réduits comme le mois et a fortiori la journée, il estnécessaire d’avoir recours au réseau notamment l’hiver.Selon les cas étudiés, entre 30% et 60% de l’électricitéconsommée annuellement par les équipements de lamaison et le véhicule provient du réseau (cf. figures n°1 etn°2). On peut déjà conclure que, si l’on veut diffuser lamobilité solaire sur tout le territoire, il faudra viser, àéchelle journalière, une meilleure adéquation entre laproduction et la consommation. Cela passe par uneamélioration de la capacité de stockage de la batterie duvéhicule certes, mais aussi par un meilleur dialogue entrela borne de recharge (reliée au réseau et à la maison) et labatterie du véhicule, dialogue pouvant être facilité parune normalisation adéquate.On notera également qu’une autre information critiquepour une bonne gestion d’énergie est l’heure souhaitée ou

impérative de remise à disposition du véhicule aprèsrecharge. Cette information ne pouvant être fournie quepar l’usager, des conditions tarifaires peuvent être misesen place afin d’inciter l’usager à «jouer le jeu» : un usagerpressé devrait payer plus cher !

Figure n°1 : Provenance de l’électricité fournie au véhiculeélectrique et aux équipements de la maison (près de 4000kWh/an) pour l’un des cas étudiés : sud de la France, rechargede la batterie possible à domicile et au travail, distancequotidienne domicile travail de 16 km (sources : RapportPOLINOTEN, juillet 2012)

Figure n°2 : idem figure n°1 mais pour le nord de la France(réseau domicile plus sollicité)

(1 ) Politique d'innovation en faveur des technologies énergétiques