Comment charger sa voiture électrique avec ses panneaux solaires ? (Surplus d'électricité)

Nouvel article de notre série EcoTech, cette fois écrit par Dan, un de nos lecteurs suisses très impliqué dans l'auto-consommation (n'hésitez d'ailleurs pas à nous contacter si vous désirez partager votre expérience également, quelque soit le sujet). Nous allons voir ensemble quelles sont les solutions pour recharger son véhicule électrique (VE) avec le surplus de production solaire.

L’auteur du présent article possède deux VE (SKODA Enyaq 80 iV et SKODA Citigo iV) et cumule près de 40'000 km à leur volant. Il possède une installation solaire dont la puissance installée est d’environ 10 kWp. Depuis fin février 2022, ses deux VE sont entièrement et uniquement chargés grâce à l’installation solaire et à la méthode avec box domotique Homey décrite ci-dessous.

Cet article est accessible à tous nos lecteurs francophones (suisses, français, belges...), même si la législation diffère parfois légèrement entre les pays et que certains Etats (comme en France) propose déjà des compteurs connectés.

Préambule

Si vous possédez ou envisagez l’achat d’un véhicule électrique (VE), la question de l’installation de panneaux solaires pour la charge se pose pour ceux qui en ont la possibilité, particulièrement en période d’incertitude énergétique et d’explosion des prix de l’énergie.

Or et une fois sauté le pas du système photovoltaïque, comment gérer au mieux la charge de son VE sans intervention manuelle et si possible en variant dynamiquement l’intensité du courant de charge (ampérage) par rapport au surplus d’électricité disponible ? Au-delà de l’achat souvent coûteux et pas forcément rentable d’une box de gestion de charge dédiée, quelles sont les quelques autres solutions disponibles avec un bon rapport efficacité-prix et dont chacun peut comprendre le fonctionnement  ?

Sans viser l’exhaustivité, sont ici exposées 4 possibilités ne nécessitant pas de connaissances informatiques et techniques particulières ni de maîtrise d’un langage de programmation. Les docteurs ès Raspberry Pi et autres Arduino resteront donc forcément sur leur faim, ce qui est le but.

Le but : maximiser l’autoconsommation

Le principal but visé par la charge dynamique d’un VE avec son surplus d’électricité est d’améliorer l’autoconsommation de sa propre production électrique.

Sur le premier schéma ci-dessous provenant d’un système photovoltaïque SolarEdge, la production solaire est représentée en vert, l’achat d’électricité en rouge et l’autoconsommation en bleu.

On constate que pour ce jour de début août 2022 très bien ensoleillé, sur une production d’électricité d’un peu plus de 50 kWh, 45 kWh ont été réinjectés dans le réseau électrique et sont soit « perdus », soit très faiblement rémunérés suivant les opérateurs électriques. L’autoconsommation n’a été que de 11 %.

Le but d’une charge dynamique de son VE est de remplacer un maximum de vert par du bleu, soit de maximiser l’autoconsommation de sa propre production électrique. C’est ainsi que la rentabilité d’un système photovoltaïque sera atteinte le plus rapidement, et corrélativement qu’un VE sera chargé le plus efficacement possible par l’installation solaire. Dans le second schéma ci-dessous, la charge du VE a ainsi fait l’objet d’une gestion de charge dynamique. L’autoconsommation atteint près de 91 %, soit 21,6 kWh sur les 23,8 kWh produits.

Dans le troisième schéma ci-dessous, la charge a également fait l’objet d’une gestion dynamique, mais l’ensoleillement a été mauvais et irrégulier. L’autoconsommation se monte tout de même à 84 %. La gestion dynamique de la puissance de charge s’est efforcée de suivre au mieux les variations de l’ensoleillement.

Les conditions et le matériel de base impérativement nécessaires

- Un surplus d’électricité suffisant : que vous possédiez une installation solaire, une éolienne dans votre jardin ou des hamsters qui courent dans une roue, la condition préalablement requise est la même : un surplus d’électricité une fois que le domicile s’est servi de ce dont il a besoin. Par exemple, si le domicile consomme à un moment donné 500 W et que la production électrique propre est de 3 000 W, la valeur de surplus d’électricité – généralement réinjectée dans le réseau électrique local – sera de 2 500 W (3 000 moins 500), respectivement 2,5 kW.

Il faut savoir que la charge d’un VE ne démarre généralement pas sous les 1400 W. Partant, recharger son VE uniquement avec le surplus d’électricité si celui-ci n’atteint jamais au moins 1 400 W pendant un certain temps ne sera tout simplement pas possible, sauf à compléter le manque en tirant le solde du réseau électrique local.

- Une connexion filaire ou WiFi à des endroits singuliers : les solutions techniques présentées ici nécessitent toutes une connexion Internet filaire ou WiFi suffisante et stable. Or, une cave, un local technique, un garage ou un carport sont précisément des endroits où le réseau est souvent très mauvais, voire inexistant. Manque de chance, c’est justement là que sont généralement installés l’onduleur, la station de charge et éventuellement le « smart meter », appareils nécessitant tous une connexion stable au réseau, en l’occurrence par WiFi pour le matériel présenté ici. L’installation de répétiteurs ou Hotspots WiFi peut donc être un préalable nécessaire à toute installation de matériel de charge.

- La mesure du surplus d’électricité  : Cette condition porte sur un moyen technique et connecté propre à mesurer en permanence le surplus d’électricité produit par le domicile, qui est généralement réinjecté dans le réseau électrique local s’il n’est pas utilisé. Cette condition est rendue nécessaire par le fait que les bornes de charge ne connaissent tout simplement pas le surplus d’électricité disponible tant que cette information ne leur a pas été communiquée d’une façon ou d’une autre.

Souvent, les onduleurs d’installations solaires intègrent sur demande un « smart meter », soit un compteur d’électricité connecté, ce qui est par exemple le cas pour les systèmes de Fronius ou de SolarEdge. Lors de l’installation d’un tel système, il vaut ainsi la peine de demander d’office l’installation du « smart meter », qui coûte généralement entre 100€ et 300€ de plus. Ci-dessous, un « smart meter » de Fronius.

Si l’installation solaire est plutôt du style exotique ou qu’aucun « smart meter » n’a été installé ou ne peut être installé ultérieurement avec l’onduleur, l’installation d’un compteur d’énergie connecté s’impose, par exemple un Shelly 3EM capable de mesurer précisément jusqu’à 3 phases et connecté en WiFi. Un tel appareil coûte environ 110€, et est généralement installé dans le tableau électrique. Il a le même rôle qu’un « smart meter » d’onduleur et mesure plusieurs fois par minute en kW l’électricité qui est tirée du réseau ou, au contraire, qui est réinjectée dans le réseau. En d’autres termes, il mesure en permanence le surplus d’électricité disponible.

- Une borne de charge : sans surprise, une borne de charge est nécessaire pour charger efficacement et régulièrement un VE avec son surplus d’électricité. Cette borne doit être connectée et ouverte, et doit pouvoir être pilotée par API, en particulier non seulement le déclenchement de la charge ou son arrêt, mais aussi l’ampérage (A) de charge (généralement entre 6A et 16A), ce qui limite rapidement les candidats.

Une des meilleures bornes de charge actuellement disponible remplissant ces conditions est la Go-e Charger HOMEfix 11 kW (sa successeur, la Go-e Charger Gemini, arrive sur le marché, mais est absolument identique mis à part le design). C’est une borne connectée par WiFi, ouverte, régulièrement mise à jour et disposant d’une excellente API et app pour smartphone, de fabrication autrichienne. Elle a récemment obtenu la 1re place d’un test de 12 bornes réalisé par l’ADAC allemand. Le comble est que c’est l’une des bornes les moins chères du marché.

A préciser que la Wattpilot de Fronius (on y reviendra ci-dessous…) n’est rien d’autre qu’une Go-e Charger rebrandée.

Attention, si l’achat d’une Go-e Charger devait être envisagée, il faut absolument prendre la dernière version avec numéro de série CM-03, et non l’ancienne CM-02, sous peine d’incompatibilité avec les solutions exposées ici.

La borne Easee est également très ouverte et, comme la Go-e Charger, permet la gestion de l’ampérage à distance. Elle est toutefois plus chère.

Première solution : le service web

C’est la solution la plus simple et la moins coûteuse, car elle ne nécessite rien de plus qu’un onduleur (avec son « smart meter » !) et une borne de charge prise en charge par le service. Dans tous les cas, la borne Go-e Charger et le Shelly 3EM sont gérées.

Le premier service que l’on peut mentionner ici est celui de clever-PV, service allemand entièrement gratuit et très simple d’utilisation. Il prend en charge une vingtaine d’onduleurs et près d’une dizaine de bornes de charge. En quelques clics, il permet d’enregistrer ses appareils, puis quelques options de personnalisation permettent d’affiner le fonctionnement de la charge. Il supporte également le changement automatique du nombre de phases pendant la charge pour les bornes compatibles (de 1 à 3 phases, et vice-versa), ce qui est le cas notamment de la Go-e Charger.

Un autre service à mentionner est EV-AUTOCHARGE, service également allemand qui fonctionne de façon similaire à celui mentionné précédemment, mais coûte quelques euros par mois pour bénéficier des fonctions avancées.

Solution 2 : le "tout-en-un"

Cette solution nécessite uniquement l’onduleur de l’installation solaire (avec son « smart meter ») ainsi que la borne de recharge dédiée, et ne nécessite aucun matériel supplémentaire. L’onduleur communique alors directement avec la borne dédiée et gère la puissance de charge du VE. Le fabriquant autrichien Fronius dispose d’une telle solution, par exemple avec l’onduleur Fronius Symo Hybrid (et son « smart meter » Fronius) et la borne Fornius Wattpilot, qui n’est rien d’autre qu’une Go-e Charger rebrandée. Il faut toutefois savoir qu’il y a ainsi le risque de se lier à un écosystème potentiellement fermé qui ne permet pas forcément d’être géré ou piloté par des appareils ou des services tiers (à part l’app pour smartphone dédiée). Typiquement les services web cités plus haut ne mentionnent pas la borne Wattpilot comme étant pris en charge.

Il convient également, au moment de l’achat d’un tel système, de s’assurer que la charge par surplus d’électricité est déjà fonctionnelle, le marketing étant parfois trop ambitieux. Ainsi, une connaissance de l’auteur de ces lignes a fait installer un système tout-en-un de SolarEdge (onduleur + borne de charge), et une fois l’installation terminée, s’est vue informée que la fonction de charge par surplus d’électricité ne serait en réalité disponible qu’ultérieurement, à la suite d’une mise à jour.

Solution 3 : La domotique

Il existe de nombreuses box d’automatisation, mais c’est la Homey Pro du fabricant Athom qui est utilisée ici.

A noter qu’une nouvelle version « Early 2023 » a été présentée mi-octobre 2022, pour une commercialisation dès le début de l’année prochaine. En Suisse, elle sera par ailleurs disponible auprès d’enseignes spécialisées. Compatible HomeKit et disposant d’excellentes applications iOS et Android, cette box coûte 399€ et se paie le luxe de ringardiser la future norme Matter déjà depuis des années, vu qu’elle prend simplement en charge la quasi-totalité des protocoles utilisés en domotique plutôt que de chercher à unifier les normes en une seule. Elle permet ainsi de faire communiquer presque tous les appareils et autres « devices » existants ensemble, et donc également une borne de charge avec un onduleur, respectivement un appareil de mesure du style Shelly 3EM. Ci-dessous, quelques captures d’écrans de l’app Homey et des données remontées.

Homey prend même en charge certains VE et permet une remontée de différentes données.

Ne nécessitant pas de maîtriser un langage de programmation particulier, la box Homey Pro permet toutefois des automatisations (appelées « flow ») très poussées grâce à son système de blocs visuels Advanced Flow.

Une telle box peut être utilisée pour l’automatisation de charge présentée ci-dessous, en faisant communiquer un onduleur SolarEdge avec une borne de charge Go-e Charger. La borne Easee est également prise en charge par exemple. Même si la mise en place de l’automatisation prend un peu de temps, l’avantage énorme porte sur le contrôle total de son fonctionnement, et également sur sa personnalisation. Ainsi et dans l’exemple ci-dessous, une fois la charge du VE terminée, un message s’affiche sur l’afficheur LaMetric TIME présent dans la maison ainsi que sur le smartphone du propriétaire avec la mention de l’heure de fin de charge.

Vu que la box prend en charge de nombreux autres appareils, il serait encore possible de faire clignoter une ampoule Philips Hue d’un bureau en vert, et pourquoi pas de lancer une chaîne radio spécifique sur son système SONOS. Il est par exemple aussi possible d’y ajouter une petite télécommande comme sur l’illustration ci-dessous (en haut à droite), permettant ainsi de lancer directement depuis la borne des scénarios de charge entièrement personnalisés (charge solaire, charge de nuit, charge immédiate, etc.).

Il n’est pas davantage entré dans les détails dans le cadre du présent article, mais pour les personnes intéressées par une telle solution, rendez-vous sur le forum officiel de Homey pour une présentation détaillée des différents flows.

Solution 4 : Le boîtier de gestion de charge

Finalement, il existe des boîtiers dédiés à la gestion de la charge. Il en va par exemple du Solar Manager ou encore du SMARTFOX Pro 2.

Or, ce type de boîtier coûte assez cher et n’est pas forcément rentable si le seul but est de charger son VE avec son surplus d’électricité. Le SMARTFOX PRO 2 par exemple coûte près de 959€, ce à quoi s’ajoute encore une licence VE de 190€. Par ailleurs, ils nécessitent généralement l’achat d’une borne de charge spécifique, et pas forcément les plus récentes ni les moins onéreuses. En revanche, si l’utilisateur souhaite, en plus de la charge de son VE, gérer encore d’autres appareils (par ex. le chauffage, le boiler, une pompe à chaleur ou encore une batterie fixe) l’achat d’un tel boîter peut se révéler pertinent, après avoir toutefois soigneusement vérifié la compatibilité et la prise en charge des différents appareils.

A relever encore l’arrivée très récente sur le marché du boîtier nymea:energy, qui est relativement abordable avec un prix de 349€ et qui prend en charge les onduleurs les plus courants, par ailleurs aussi la borne Go-e Charger et le Shelly 3EM.