Le prototype préfigure une solution non intrusive et compatible avec tout véhicule rechargeable, et inclue un panneau photovoltaïque conformable, une batterie et une interface électronique. Il doit permettre, à terme, de recharger en partie le véhicule directement grâce au solaire. Testé sur un modèle Renault Zoé, la remontée des données à distance, montre la possibilité de gagner jusqu'à 4 kilomètres par jour* quand les journées sont très ensoleillées. Une future récolte de données sur plusieurs mois et plusieurs véhicules permettra de quantifier précisément l'apport en kilomètres solaires qui est estimé par nos chercheurs à 800 km supplémentaires d'autonomie** à l'année. Cette démonstration a pour but d'éveiller l'intérêt d'industriels du secteur pour aller vers une solution intégrée et optimisée alimentant la batterie principale des véhicules.
Avec l'adoption croissante du véhicule électrique, l'intérêt d'améliorer l'autonomie grâce à des sources d'alimentation complémentaires d'origine solaire augmente. Une grande part du parc automobile est en effet, mobile ou immobile, en plein soleil une bonne partie de la journée. Cette application du solaire, appelée VIPV pour « Vehicle Integrated PhotoVoltaïque », est actuellement étudiée par de nombreuses équipes industrielles, et de recherche, notamment sur les questions de procédés de fabrication et d'intégration du photovoltaïque à la carrosserie, et de mesure des performances atteignables. Les travaux traitant l'ensemble de la chaine de recharge (de la production solaire à sa valorisation dans la consommation du véhicule) sont plus rares.
L'objectif de nos équipes avec cet axe de recherche est triple :
- Augmenter l'autonomie du véhicule
- Soulager partiellement le réseau lors des recharges
- Améliorer le confort de l'utilisateur en réduisant à terme la fréquence de recharge
- Réduire l'impact CO² du véhicule sur l'ensemble de sa vie.
Selon nos estimations, un tel kit pourrait permettre d'augmenter l'autonomie du véhicule démonstrateur de 800 km par an** et réduire la fréquence de recharge de 14%, des chiffres non négligeables au regard de nombreux usages. A titre d'illustration - en France et selon l'Enquête mobilité des personnes 2019 du Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires *** - 35,7% des trajets domicile-travail se font à moins de 5 km (soit 10 km aller-retour).
Le système doit pouvoir être installé et démonté facilement, et être compatible avec tout type de véhicule rechargeable. Il devra, à terme, alimenter directement la batterie de traction du véhicule, avec un minimum de pertes entre la production solaire et l'énergie stockée en batterie. Ces étapes ultérieures, nécessaires à l'évolution du kit, devront être développées avec les industriels du domaine.
(*) Exemple pour une journée de Juillet 2022, au Bourget-du-Lac (Savoie), avec un kit solaire d'une puissance de 145Wc, et une consommation de 150Wh/km.
(**) pour un kit solaire d'une puissance de 145Wc
(***) https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/resultats-detailles-de-lenquete-mobilite-des-personnes-de-2019
Pour réaliser le prototype de kit, le CEA a conçu un panneau photovoltaïque spécifique d'une puissance de 145 Wc, avec une face arrière magnétique et un design mécanique permettant une bonne conformabilité sur toute carrosserie métallique. L'électronique est constituée d'un régulateur de charge MPPT, associé à une batterie ainsi qu'un micro-onduleur permettant aujourd'hui d'injecter l'énergie stockée dans le réseau lors de la recharge du véhicule. Le kit ne permet pas à ce stade de développement d'alimenter directement la batterie principale ce qui bien l'objectif final. Le système est non intrusif au véhicule pour pouvoir s'adapter à tous les modèles rechargeables.
Panneau solaire photovoltaïque de 145Wc réalisé dans le cadre du kit de
solarisation et installé sur Renault Zoe. © CEA