Recharger votre voiture électrique à l'énergie solaire

Plusieurs de nos clients, qui viennent se procurer une borne de recharge pour leur voiture électrique, nous posent la question «Est-ce qu’il est possible de recharger ma voiture directement avec des panneaux solaires?» C’est à cette question que nous tenterons de répondre dans ce billet.

Avant de répondre à cette question, voici quelques faits qui permettent de saisir l’ampleur du défi.

La puissance du rayonnement solaire est d’environ 1000W/m²

Cette énergie de 1 000W/m² n’est disponible qu’au moment où le soleil est parfaitement alignés avec les panneaux solaires. Avec des panneaux orientés au sud, cette condition ne se produit donc qu’à midi, lors d’une journée ensoleillée (pas de pluie, de nuages ou de neige). Donc, bien que les jours soient beaucoup plus longs que cela, on ne peut donc compter que sur l’équivalent d’environ 5 heures de plein ensoleillement par jour, lors des plus longues journée de l’année.

L’efficacité des panneaux solaires disponibles sur le marché est d’environ 15 à 20%

Sur les 1 000 W/m2 émis par le soleil, environ 150 à 200 W/m2 peuvent être captés par les panneaux solaires actuellement disponibles sur le marché. En consultant un calculateur comme PV Watts, on peut constater, qu’au Québec, à Montréal par exemple, on peut espérer une production solaire annuelle d’environ 1 200 kWh pour une installation solaire d’une puissance de 1 kW (4 panneaux de 250W).

Panneau solaire monocristallin Canadian Solar de 305W – efficacité de 18.63%

Batterie de 30kWh de la Nissan LEAF. Certains modèles de voitures Tesla possèdent une batterie de 100kWh

La capacité de stockage d’une batterie de voiture électrique varie de 24 kWh à 100 kWh environ

Bien qu’un conducteur de voiture électrique revienne rarement à la maison avec une batterie entièrement vide, il faudrait, dans l’optique de vouloir la recharger avec un système solaire dédié à cet usage, pouvoir produire entre 24kWh et 100kWh durant la journée afin de recharger sa batterie. Par une belle journée il faudrait donc compter sur un système solaire de 6kW( 24 panneaux solaires de 3,5 pieds x 5,5 pieds) pour recharger la batterie d’une Nissan LEAF entièrement épuisée. C’est beaucoup…

La consommation d’une voiture électrique est d’environ 150Wh par kilomètre parcouru

Pour une voiture comme la Nissan LEAF, par exemple, il est possible de parcourir environ 6,5 km avec 1 kWh d’énergie provenant des batteries (ce chiffre va varier en fonction du type de parcours et de la période de l’année), ce qui représente donc 150Wh par kilomètre. Donc, pour permettre à une voiture électrique de parcourir, disons, 20 000km par année, à l’énergie solaire, il faudra donc lui fournir environ 3 000 kWh d’électricité. Pour produire une telle quantité d’énergie il faut donc prévoir un système solaire d’une puissance totale d’environ 2,5 kW ( 10 panneaux solaires de 250W ).

La voiture électrique Nissan LEAF avec batterie de 30kWh – autonomie annoncée de 172 km

Borne de recharge résidentielle de niveau 2 EVDuty fabriquée au Québec

La recharge d’une voiture électrique à la maison se fait à une tension de 240V en courant alternatif

Les panneaux solaires produisent du courant électrique en courant continu (typiquement à une tension d’environ 30V pour les panneaux de 60 cellules). En joignant plusieurs panneaux en série il est toutefois possible d’augmenter la tension. Par contre, la recharge d’une voiture électrique à la maison se fait en courant alternatif, à une tension de 240V. Cette recharge est contrôlée par une borne de recharge (niveau 2), qui contrairement à ce que plusieurs pourraient penser, n’est pas un chargeur. Le chargeur se trouve en fait dans la voiture. Le rôle de la borne n’est donc que de contrôler le passage du courant alternatif. C’est le chargeur de la voiture qui fait la conversion du courant alternatif en courant continu. Tout cela pour en venir à la conclusion que dans un scénario de recharge directement à partir de panneaux solaires, un onduleur serait requis afin de transformer le courant continu des panneaux en courant alternatif à une tension de 240V.

La recharge se fait normalement le soir ou la nuit lorsque le soleil est couché

Pour la plupart des travailleurs, la recharge de leur voiture électrique se fait le soir ou la nuit, période à laquelle le soleil n’est plus présent. Sans compter qu’à certaines périodes de l’année le soleil peut se faire plus rare. Afin de pouvoir recharger son véhicule directement à l’énergie solaire il faudrait donc songer à stocker l’énergie afin de l’utiliser au moment voulu, ce qui ajouterait des coûts très importants. En effet, le stockage de l’énergie solaire requiert des batteries, qui, selon le type, ont une durée de vie et un coût très variable. Alors que les batteries acide-plomb sont les plus économiques, leur durée de vie est limitée à un maximum de 8 ans avec un très bon entretien (ajustement régulier du niveau d’électrolyte). Leur durée de vie sera toutefois beaucoup moindre si elles sont déchargées régulièrement de plus de 50%. Pour éviter ces inconvénients il faut alors opter pour des batteries au lithium, beaucoup plus chères, mais qui ont une durée de 20 ans sans nécessiter d’entretien. Elles peuvent également être déchargées régulièrement à plus de 80% sans problème.

Les batteries pourraient toutefois devenir plus intéressantes advenant qu’Hydro-Québec décide d’offrir des tarifs variables selon l’heure de la journée. Les batteries pourraient donc être rechargées à l’énergie solaire ou à partir du réseau, au moment où les tarifs seraient les plus bas. L’énergie stockée dans les batteries pourrait par la suite être utilisée au moment où les tarifs seraient plus élevés. Hydro-Québec à d’ailleurs annoncé qu’elle offrira sous peu, sur une base volontaire, une tarification dynamique.

Alors on fait quoi ?

La solution la plus simple et la plus économique pour recharger sa voiture électrique à l’énergie solaire est celle de produire son électricité avec un système solaire connecté au réseau. Cela permet donc de produire annuellement une certaine quantité d’énergie que l’on peut mettre en relation avec la consommation électrique de sa voiture. Cela permet donc à la fin de l’année d’affirmer que l’électricité utilisée par la voiture électrique provenait à X pourcent de l’énergie solaire. Cette approche permet également de consommer immédiatement l’énergie produite et de retourner l’excédent sur le réseau d’Hydro-Québec grâce à l’option de mesurage net. Ainsi, l’énergie solaire produite n’est pas dédiée à la seule recharge de la voiture mais à tous les appareils de la maison.

C’est ce qu’un de nos clients, qui possède une Tesla, a décidé de faire en faisant installer, sur le toit de son garage, un système solaire photovoltaïque d’une puissance de 10kW, constitué de 40 panneaux solaires Axitec de 270W chacun et d’un onduleur central Fronius Primo de 10kW.

Conclusion

Bien que l’idée d’une station de recharge solaire résidentielle pour voiture électrique puisse paraître séduisante, il ne s’agit pas de l’option la plus intéressante. Mieux vaut opter pour une approche plus globale qui permet d’optimiser le rendement de son installation solaire et son investissement en ne dédiant pas l’énergie produite par son système solaire à la seule recharge de sa voiture électrique. On s’assure également ainsi de pouvoir recharger sa voiture, peu importe les conditions météo et la puissance de son installation solaire. On peut ainsi dimensionner son système solaire selon son budget et l’espace dont on dispose.

Entre-temps, certains constructeurs automobiles, comme Audi, explorent la possibilité d’intégrer des panneaux solaires sur la toiture, le capot ou même sur les portières de leur voitures électriques. Cela devrait permettre d’ajouter quelques kilomètres d’autonomie supplémentaire aux voitures électriques dans les années à venir.