La borne de recharge électrique est un des outils essentiels de la transition vers une mobilité durable. La voiture électrique se développe, les bornes de recharge fleurissent dans la rue, dans les parkings et les stations-service. Les équipements sont aujourd’hui variés et nombreux, ils n’ont pas tous les mêmes capacités et n’offrent pas tous les mêmes services. Voici donc un guide complet pour tout comprendre.
Qu'est-ce qu'une Borne de Recharge Électrique ?
Borne de recharge est l’expression communément employée pour parler d’une station de recharge électrique. On parle aussi de :
- Borne de recharge
- Borne de recharge voiture électrique
- Borne de recharge pour voitures électriques
- Station de charge électrique
- Station de recharge
Si les expressions foisonnent en ce moment, c’est que le nombre de bornes de recharges augmente en proportion du parc d’automobiles électriques. Mais la nouveauté de ces objets dans nos espaces quotidiens ne doit pas nous faire oublier que la première automobile était électrique.
Au tournant du 19e siècle, New York voit apparaître ses premiers taxis électriques et donc les premières bornes de recharge.
La Borne de Recharge Électrique : Définition
Une borne de recharge électrique est un équipement conçu pour fournir de l’électricité aux véhicules électriques ou hybrides rechargeables.
Le rôle de la borne de recharge électrique est donc de ravitailler la batterie du véhicule en lui fournissant l’énergie nécessaire à son fonctionnement. Ces bornes, aussi appelées stations de recharge, peuvent être implantées dans des lieux publics comme les parkings, les stations-service, les centres commerciaux, mais également à domicile ou en entreprise, offrant ainsi aux propriétaires de véhicules électriques une solution pratique pour recharger leur véhicule.
Les Différents Types de Bornes de Recharge
On regroupe généralement l’ensemble des équipements de recharge électrique pour automobiles en 3 principales familles :
- Borne domestique
- Borne publique
- Borne rapide
Borne Domestique
La borne domestique ou borne de recharge domestique, cet équipement offre une commodité certaine puisqu’il permet la charge de véhicules naturellement immobilisés dans le garage du domicile ou le parking du lieu de travail. Facile d’utilisation, ce moyen est plus économique sur le kW qu’une station publique, mais représente un coût d’installation non négligeable.
Borne Publique
Disponibles dans les rues, parkings, centre-commerciaux et stations-service (notamment sur les autoroutes) les stations de recharge publiques sont généralement équipées pour des recharges rapides. Elles sont beaucoup plus rapides que les bornes domestiques. Mais, elles peuvent être occupées et occasionner attente ou la recherche d’un autre point de charge. Suivant les réseaux disponibles, les tarifications sont variables et donc plus élevées qu’une recharge à domicile.
Borne Rapide
Elles sont la plupart du temps implantées sur les parcours longs comme les autoroutes. D’une puissance de 50 kW, une batterie de voiture est chargée à 80 % entre 20 et 30 minutes. C’est donc une solution pratique pour les déplacements longs ou un temps d’arrêt long est rarement apprécié. En revanche, le coût de recharge est souvent plus élevé et l’impact de charges rapides répétées sur une batterie peut entraîner une usure prématurée.
Fonctionnement d'une Borne de Recharge
La borne de recharge transfert de l’électricité depuis l’alimentation électrique vers la batterie électrique du véhicule. Le courant continu se caractérise par des électrons qui circulent dans une seule et unique direction. Le courant alternatif, quant à lui, se caractérise par des électrons qui circulent de l’avant vers l’arrière à des intervalles irréguliers.
- La borne de recharge électrique fixée au mur (wallbox) est l’équipement qui prédomine dans le secteur domestique et dans certains parkings.
- La borne de recharge électrique sur pied est surtout destinée à une installation extérieure.
Les deux peuvent desservir d’une à deux automobiles.
Ces bornes sont reliées au réseau électrique traditionnel qui délivre du courant alternatif, mais disposent d’un convertisseur intégré qui transforme l’électricité en courant continu. L’avantage principal des bornes en courant continu est qu’elles disposent d’un convertisseur de grande taille qui permet de recharger la batterie de la voiture très rapidement. Il s’agit cependant d’une solution de recharge très coûteuse et encombrante qui n’est pas véritablement adaptée à un usage privé.
Le fonctionnement des bornes électriques en courant alternatif est similaire à celui des bornes en courant continu. L’avantage de ces bornes est qu’elles sont nettement moins coûteuses et moins encombrantes puisqu’elles ne disposent pas d’un convertisseur intégré. Le fonctionnement de ces bornes de recharge limite cependant la puissance délivrée.
Bon à savoir : la puissance du convertisseur de la voiture détermine la puissance de charge maximale supportée. La majorité des véhicules électriques actuels sont équipés d’un convertisseur qui peut supporter une puissance comprise entre 3,7 et 7,4 kW.
Ces deux installations délivrent de l’électricité à travers différents câbles et des prises selon les modèles de véhicules et les stations de recharge. Certaines stations de recharge proposent plusieurs types de prises.
Les Prises de Recharge pour Véhicules Électriques
Les différents types de prises proposées sur le marché mondial ont des formes différentes (broches de contact, boîtiers et systèmes de sécurité), mais elles ont également des capacités de charge différentes.
Voici les prises actuellement disponibles sur le marché :
- La prise domestique
- La prise de recharge P17 bleue
- La prise de recharge de Type 1
- La prise de recharge Type 2 ou « chargeur Mennekes »
- La prise de recharge Type 2 Combo
- La prise de recharge Type Combo CCS 2
- La prise de recharge CHAdeMO
La Prise Domestique
La prise domestique est celle que nous connaissons, c’est la prise la plus abordable pour charger son véhicule depuis le réseau électrique du logement ou de l’entreprise, il suffit d’ajouter un connecteur compatible à un prolongateur doté d’une prise mâle standard qui sera branché sur le secteur.
- Si la prise est raccordée à une installation monophasée, la puissance pourra être de 3,7 kW à 7,4 kW.
- Si le réseau est raccordé en triphasé, la puissance de charge pourra aller de 11 à 22 kW. Ce qui diminue le temps de chargement, bien entendu.
Le câble de connecteur compatible doit être équipé d’une sécurité qui contrôle la température des fils et la tension à la fois de la voiture et de l’installation domestique.
La prise domestique équipe des installations qui peut recharger des batteries de véhicules électriques ayant une capacité de 23 kW.
La Prise de Recharge P17 Bleue
Identifiable par sa couleur caractéristique bleue, elle est également connue sous le nom de « prise industrielle bleue » ou encore « prise CEE 3 broches - bleue ». La prise P17 bleue est souvent utilisée dans les installations industrielles, commerciales ou encore dans les campings pour raccorder les camping-cars et caravanes. Ce type de prise est largement utilisée en Europe et donc compatible avec de nombreux chargeurs de véhicules électriques. C’est une solution fiable et sécurisée qui offre une tension de 230 volts et qui peut supporter jusqu’à 32 ampères de puissance de charge.
La Prise de Recharge Type 1
Cette prise spécifique aux véhicules électriques fournit une puissance de charge allant jusqu’à 8 kW. Ce type de prise conforme aux normes est doté d’un verrouillage de sécurité et de communication qui indique le début et la fin du chargement. Elle est surtout utilisée en Asie et a été remplacée la plupart du temps par la prise de recharge de type 2.
Le Chargeur Mennekes ou Prise de Recharge Type 2
Développée par la société allemande Mennekes dont elle tire son nom, la prise Type 2 est la prise actuellement la plus utilisée au sein de dans l’Union européenne. Ce connecteur peut délivrer une puissance allant jusqu’à 43 kW. Cette prise est équipée de broches conçues pour établir une connexion électrique sécurisée et une communication entre le véhicule et la borne de recharge. La prise de Type 2 est conçue pour supporter des charges élevées ce qui permet une recharge plus rapide des batteries.
La prise de recharge Mennekes Type 2 est aujourd’hui une des connexions les plus répandues en Europe, tant du côté des véhicules électriques que des infrastructures de recharge, contribuant ainsi à créer un écosystème de charge plus homogène et interopérable pour les utilisateurs.
La Prise de Recharge Type 2 Combo CCS
La prise de recharge Type 2 Combo CCS, aussi appelée Combo Charge System pour Combined Charging System, est une évolution de la prise de Type 2 standard. Cette prise intègre les connecteurs de recharge AC (courant alternatif) et DC (courant continu).
- Pour la recharge AC, la prise de Type 2 Combo CCS fonctionne de la même manière qu’une prise de Type 2 standard.
- Pour la recharge rapide en courant continu (DC), les contacts supplémentaires et spécifiques à la recharge DC permettent une transmission plus puissante et rapide de l’électricité vers la batterie du véhicule, réduisant ainsi considérablement le temps de charge.
Comme les autres prises de recharge, la prise Combo CCS assure également la communication entre le véhicule et la borne de recharge.
En matière de compatibilité, la prise de Type 2 Combo CCS est de plus en plus adoptée par les fabricants de véhicules électriques pour les charges rapides, mais sa présence peut varier selon les marchés et les normes adoptées. En revanche, cette prise est différente selon les pays. Pour l’Europe, une version Combo CCS 2, dont le chargement est évalué à 200-500 V/200 A et 100 kW, est disponible.
La Prise de Recharge CHAdeMO
ChadeMo est une contraction de charge de move. La prise de recharge CHAdeMO est reconnaissable par son design distinctif et ses connecteurs spécifiques. Elle est développée par un consortium de constructeurs japonais. Son principal avantage réside dans sa capacité à permettre la recharge en courant continu à des niveaux de puissance élevés : jusqu’à 100 kW. C’est donc une des prises permettant les temps de charge les plus courts.
La prise CHAdeMO facilite la communication bidirectionnelle entre le véhicule et la borne de recharge. Certains modèles de prises CHAdeMO intègrent un système de refroidissement pour éviter la surchauffe pendant la recharge rapide, assurant ainsi une meilleure durabilité et fiabilité du connecteur.
Les Câbles de Charge
La prise n’est pas tout ! Pour bien comprendre le fonctionnement d’une borne de recharge, il faut également connaître les différents câbles de charge.
Les constructeurs ont été plus modestes que pour les prises, 2 câbles se partagent le marché :
- Le câble de charge Mode 2 permet de relier le véhicule à une source d’alimentation en utilisant une prise domestique standard. Il intègre également des dispositifs de protection et de contrôle pour assurer une charge sécurisée optimisée. Ce type de câble est généralement utilisé pour des charges de basse puissance et est conçu pour une utilisation domestique. Il est généralement inclus dans les kits d’usine des fabricants.
- Le câble de charge Mode 3. Contrairement au Mode 2 qui utilise une prise domestique standard, le Mode 3 implique l’utilisation d’une station de charge dédiée. Ce câble intègre des dispositifs de contrôle et de communication pour assurer une charge optimisée et sécurisée. Il est donc utilisé dans des environnements publics ou professionnels où des unités de recharge plus avancées sont implantées.
Le choix du modèle de prise de recharge dépend également du véhicule, ainsi que de son usage. Certains modèles de véhicules (comme les voitures hybrides) limitent la charge à 3 kW, quelle que soit la puissance de la borne. Les voitures 100 % électriques acceptent une puissance dans la limite de 7,4 kW.
Bornes de Recharge Intelligentes
Certains automobilistes ont choisi la solution des bornes de recharge intelligentes. Dotés d’une technologie avancée, ces dispositifs permettent de mettre en réseau le véhicule avec les autres appareils électriques du bâtiment.
Définition d'une Borne Intelligente
Une borne de recharge intelligente est un équipement utilisé pour recharger les véhicules électriques qui intègre des fonctionnalités avancées de contrôle, de surveillance et de communication. Contrairement aux stations de recharge classiques, une station de recharge intelligente peut adapter la puissance de charge en fonction des besoins du véhicule et des ressources électriques disponibles.
Elle permet également la gestion à distance, la programmation de la recharge pour maximiser l’utilisation de l’énergie, et peut se connecter à des réseaux pour recueillir des informations sur la recharge, la facturation, ou pour offrir des services additionnels aux utilisateurs.
Fonctionnalités Principales
Les fonctionnalités d’une station de recharge intelligente ont comme objectif d’optimiser l’utilisation de l’énergie pour garder un équilibre entre la charge du ou des véhicules connectés et l’ensemble de la consommation répondant aux besoins du réseau. Il y a donc un double enjeu : optimiser par répartition et sécuriser le réseau.
Les fonctionnalités d’une borne de recharge intelligente ont un but économique majeur. Elles permettent d’installer une ou plusieurs bornes de recharges sans procéder à des changements d’installation ou à augmenter la puissance d’une installation.
- La fonctionnalité de partage de puissance - Power Sharing : Également connue sous le nom d’équilibrage de charge, permet aux opérateurs de réseaux ou aux entreprises équipées de plusieurs chargeurs de distribuer proportionnellement la capacité énergétique disponible à toutes les bornes de recharge. La répartition optimale de l’énergie de recharge intelligente peut donc éviter des mises à niveau coûteuses de l’infrastructure électrique d’une entreprise ou d’un domicile.
- Amplification de puissance ou limitation des pics - Power Boost : Cette fonctionnalité empêche de dépasser la capacité électrique maximale de son réseau. L’amplification de puissance équilibre la charge disponible entre le chargeur et le reste des appareils électriques d’un réseau de façon dynamique. Lorsque le système détecte que la capacité maximale va être atteinte, le système de contrôle de recharge intelligent réduit automatiquement la quantité d’énergie de charge de la borne jusqu’à l’interrompre tant que la quantité d’électricité n’est pas suffisante.
- Partage de puissance dynamique - Dynamic Power Sharing : Le partage de puissance dynamique combine l’amplification de puissance et le partage de puissance. La fonctionnalité DPS (Partage de Puissance Dynamique) surveille et mesure la demande d’un réseau ou d’un bâtiment par rapport à sa capacité énergétique autorisée. Lorsque la demande est inférieure à la capacité maximale, l’énergie disponible restante est dirigée vers le réseau de recharge. Le système de recharge intelligent distribuera donc l’électricité disponible de manière équitable à toutes les bornes de recharge.
Installation d'une Borne de Recharge
L’installation d’une borne de recharge à domicile doit être obligatoirement réalisée par un technicien qualifié IRVE.
Voici quelques éléments à considérer lors de l'installation :
- La pose d'une prise Green'UP nécessite d'avoir un disjoncteur différentiel dédié à celle-ci.
- Si on utilise un interrupteur différentiel + un disjoncteur, l'interrupteur différentiel doit être dédié à la prise et ne doit pas être commun à d'autres fonctions.
- Que l'on choisisse de protéger sa prise avec un disjoncteur différentiel ou un interrupteur différentiel + un disjoncteur, le différentiel retenu aura une valeur de 30mA et sera de type A (a minima) ou de type F.
Le choix de l’alimentation monophasée ou triphasée dépend essentiellement de l’installation électrique de votre logement. Autrement dit, une borne à prise triphasée ne sera pas compatible avec un courant monophasé. En résumé, pour un véhicule hybride rechargeable, une installation monophasée convient parfaitement.
Pour une charge optimale, la borne de recharge doit être branchée sous le même format que l’installation électrique.
S’il reste possible d’installer une borne de recharge en tirant une ligne depuis le tableau principal du logement, il est toutefois préférable d’installer un tableau électrique secondaire complètement dédié à votre borne, raccordé au tableau principal à l’aide d’un câble en 16 mm².
Prix et Rentabilité
Installer une borne de recharge chez soi est un investissement malin qui peut transformer votre quotidien. Recharger sa voiture électrique à domicile coûte jusqu’à 3 fois moins cher qu’en station publique. À votre réveil, votre voiture est toujours prête tout comme votre smartphone.
Le prix de la recharge sur une borne publique varie selon les réseaux, la quantité d’énergie consommée et le temps passé sur la borne.
Aussi, ajouter une borne coûte entre 5 000 € et 50 000 €, mais son exploitation peut être rentable en 3 ans grâce aux abonnements.
Conseils Utiles
- Programmez votre borne pour effectuer votre recharge quand les prix sont les plus avantageux ! Profitez des tarifications "Charge'Heures" afin de faire le plein de façon plus économique.
- Reliez la voiture à la borne par un câble adapté de type 2.
- Pour une maison individuelle, pensez à la prise Green'UP ACCESS ou à la borne Green'UP HOME, conçues spécialement pour la maison.
Tableau Récapitulatif des Types de Bornes
| Type de Borne | Emplacement | Puissance | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|---|
| Domestique | Domicile, Garage | 3.7 kW - 7.4 kW | Commodité, Économique | Coût d'installation |
| Publique | Rues, Parkings, Centres Commerciaux | 7.4 kW - 22 kW | Recharge Rapide | Occupation possible, Tarifs variables |
| Rapide | Autoroutes | 50 kW | Recharge Très Rapide | Coût élevé, Usure de la batterie |
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