Les avions de chasse sont parfois ravitaillés en vol lors de longues missions : un avion ravitailleur s'approche de l'appareil et déploie une perche ou un tube flexible pour remplir le réservoir. Alors pourquoi ne pas faire la même chose pour les voitures électriques ? Des chercheurs de l'université de Floride ont imaginé un système de partage où les voitures se connectent en réseau en échangeant leur électricité, formant une gigantesque « batterie partagée » plutôt que des milliers de batteries individuelles. Nommé P2C2 (Peer-to-Peer Car Charging), le concept décrit sur la plateforme de prépublication arXiv repose sur des bras télescopiques magnétiques, qui se déploient entre deux véhicules qui se suivent lorsque l'un d'eux a besoin de refaire le plein.

Un « crédit électricité » versé sur votre compte

Une idée qui fleure bon la science-fiction mais qui existe pourtant déjà. Volkswagen a présenté il y a peu une borne de recharge mobile qui viendrait ravitailler les voitures électriques dans les parkings, et l'entreprise italienne Andromeda commercialise un chargeur transportable dans le coffre d'un véhicule pour recharger une voiture en panne grâce à un câble. Les chercheurs américains vont plus loin, en imaginant un convoi de voitures électriques entièrement automatisé et piloté par un logiciel intelligent. Chaque batterie serait reliée à un « cloud » géant, qui redistribuerait l'électricité entre les véhicules selon les besoins. Afin que le « donneur » ne soit pas pénalisé, il se verrait attribuer un crédit d'électricité utilisable lors d'un prochain trajet.

Les batteries des voitures sont mises en réseau dans un cloud et pilotées par un algorithme en temps réel. Lorsqu’une voiture a besoin d’électricité, elle se rapproche d’un véhicule « donneur » qui la recharge à l’aide d’un bras télescopique magnétique. © Swarup Bhunia et al, ArXiv, 2020

Des bornes de recharges coûteuses et des arrêts trop longs

L'autonomie actuelle des voitures électriques ne dépasse pas les 500 kilomètres pour les meilleurs modèles. Il faut ensuite près de 10 heures pour recharger la batterie avec une prise de 220 voltsvolts. Même sur une borne de recharge rapide, il faut une bonne heure d'attente pour récupérer environ 200 kilomètres d'autonomie. Sans compter que ces bornes sont rares et très chères à installer (entre 10.000 et 30.000 euros). Pire, ces coûteuses installations restent en grande partie inutilisées, selon un rapport du ministère de la Transition écologique. Troisième problème : les cycles complets de charge-décharge entraînent le vieillissement prématuré des batteries lithium-ion. Enfin, l'augmentation de l'autonomie passe par des batteries toujours plus volumineuses, plus lourdes et plus chères, ce qui augmente la consommation électrique du véhicule et tire les prix à la hausse.

65 % du nombre d'arrêts en moins

Bref, tout ceci est hautement inefficace selon Swarup Bhunia et ses collègues. L'équipe a effectué une simulation de leur système dans différents scénarios (faible trafic, trafic moyen, trafic élevé) impliquant des voitures électriques dotées de batteries d'une capacité de 75 kWh, ainsi que des camions de recharge de 850 kWh situés en tête de convoi. Selon leurs calculs, le P2C2 permet d'effectuer 65 % d'arrêts en moins sur le trajet et de réduire la capacité des batteries de 25 % tout en conservant la même autonomie. Reste à convaincre les utilisateurs d'adopter un tel concept, qui ne serait de toute façon possible qu'avec des véhicules semi-autonomes. Or, pour être rentable, il faut qu'un maximum de voitures soit connecté. Cela pose aussi la question des données privées, qui seront inévitablement stockées dans le cloud et donc potentiellement accessibles à tous.

Recharger sa voiture électrique en roulant sera bientôt possible

Article de Nathalie MayerNathalie Mayer publié le 15/06/2017

Le manque d'autonomie constitue le frein le plus important à la généralisation de l'usage de la voiture électrique. La solution pourrait venir de technologies permettant de charger sa voiture tout en roulant. Des chercheurs américains annoncent aujourd'hui une avancée significative.

Cherchant une solution au manque d’autonomie des véhicules électriques, des chercheurs de l'Université de Stanford (États-Unis) ont mis au point une technologie basée sur le couplage par résonancerésonance magnétique. Leur objectif : réussir à charger des batteries de voitures à distance.

Rappelons d'abord le principe du couplage par résonance magnétique. Lorsqu'une bobine de fil tourne entre des aimantsaimants, l'électricité qui passe par ces fils crée un champ magnétiquechamp magnétique oscillant. Un champ capable de provoquer des oscillations d'électronsélectrons dans une bobine voisine, et donc de transférer de l'électricité... sans fil. L'efficacité de ce transfert est optimisée lorsque les fréquences des bobines sont accordées et qu'elles sont adroitement positionnées.

Grâce à la technologie mise en œuvre par les chercheurs de l’université de Stanford, une ampoule LED placée sur la bobine réceptrice mobile reste allumée et conserve une luminosité constante même lorsque la distance à la bobine émettrice varie sur une plage d’environ un mètre. © Shanhui Fan and Sid Assawaworrarit, Stanford University

Une efficacité à confirmer

Ce principe est difficile à mettre en œuvre avec des objets en mouvementmouvement, précisément parce que les fréquences des bobines doivent être continuellement accordées. Pour résoudre ce problème, les chercheurs de Stanford ont ajouté au système, un amplificateur de tension à contre-réaction comme ceux que l'on trouve dans le commerce. De quoi lui permettre de détecter automatiquement les fréquences adéquates.

Pour l'heure, ils ne sont parvenus qu'à transmettre de l'électricité sans fil à une ampoule LED en mouvement. Soit une charge de l'ordre de 1 milliwatt. Les voitures électriques, quant à elles, demandent généralement des dizaines de kilowatts. Mais les chercheurs américains affirment qu'en remplaçant l'amplificateur du commerce par un amplificateur spécialement conçu pour cet usage, ils pourraient faire passer l'efficacité de quelque 10 % à plus de 90 % !

Voiture électrique : de premiers essais encourageants pour la recharge sans fil

Article de Bruno ScalaBruno Scala, paru le 29/11/2011

Recharger sa voiture électrique tout en roulant sera-t-il bientôt possible ? C'est en tout cas ce que des chercheurs de Stanford tentent de mettre au point et les premiers essais sont concluants. De quoi contourner l'obstacle majeur de la voiture électrique.

Réduire la pollution due aux transports est l'un des enjeux technologiques de notre époque, avec une incidenceincidence positive sur la santé publique et sur l'environnement. Parmi la panoplie des transports verts, la voiture électrique paraît intéressante, mais elle ne manque pas d'inconvénients, à commencer par une autonomie très faible. À l'instar de tous les appareils qui fonctionnent avec une batterie, il est nécessaire de la recharger régulièrement. S'il ne s'agit pas d'un obstacle pour les courts trajets urbains - quoiqu'il faille tout de même trouver une borne électrique -, la situation devient bien plus compliquée lors de longs voyages.

D'où la mise au point de voitures hybrides qui font appel non seulement à l'énergieénergie électrique, mais également à celle d'un carburant afin de pallier, entre autres, le manque d'autonomie du moteur électrique.

L'électricité sans fil

L'une des voies explorées est de permettre de recharger la batterie tout en se déplaçant. C'est celle qu'ont empruntée Shanhui Fan et ses collègues du laboratoire de Stanford. Le système qu'ils testent - présenté lors d'un symposium sur les énergies renouvelables - repose sur un transfert d'énergie entre la route et le véhicule. Grâce à un couple de bobines placées l'une sous l'asphalte et l'autre dans la voiture, les scientifiques ont réussi, en laboratoire, à faire passer l'énergie de la première vers la seconde. Les deux bobines sont associées grâce à une longueur d'ondelongueur d'onde très précise.

En 2007, une équipe du MIT était parvenue à alimenter une ampoule située à 2 m de sa source électrique. Le transfert d'énergie a lieu à distance, même à travers un obstacle. © Krus et al. 2011 - Science

En 2007, une équipe du MIT avait utilisé ce système afin d'alimenter une ampoule située à 2 m de sa source d'électricité. C'était le début de l'électricité sans fil. Mais ceci est-il applicable pour une voiture en déplacement et - encore plus intéressant - à grande vitessevitesse ? Oui, selon les calculs de l'équipe de scientifiques. Ils ont mesuré que 10 kilowatts pouvaient être transférés au bout de 7 microsecondes, avec une efficacité de 97 %, ce qui est suffisant dans le but d'effectuer une recharge à la vitesse autorisée sur une autoroute.

Une bonne nouvelle quand on sait que le parc automobileautomobile ne cesse d'augmenter. En France, le nombre d'immatriculations (tous véhicules confondus) est d'ailleurs passé de 33 millions en 2000 à 37,5 millions en 2010 soit une augmentation de 13 % environ en dix ans, allant de pair avec une hausse des gaz à effet de serre (+ 23 % entre 1990 et 2004 imputables aux transports). Il est temps de trouver une solution.