Un nouveau paysage : des stations de recharge pour véhicules électriques

Par Ward Arms – ingénieur électricien médico-légal, EFI Global et Wes Hansen – ingénieur électricien médico-légal, EFI Global

Les véhicules électriques (VE) sont un mode de transport relativement nouveau en production de masse. Utiliser l’électricité pour se propulser signifie qu’une nouvelle infrastructure est progressivement mise en place – une infrastructure que peu connaissent. Il est important d’explorer les facteurs entourant les technologies de recharge, notamment les niveaux de recharge, la durée et le coût d’utilisation, ainsi que la fiabilité globale des stations de recharge. L’infrastructure de recharge publique – avec des normes appropriées pour l’installation, l’exploitation, l’entretien et la sécurité – devra être mise en place à l’échelle nationale pour permettre une adoption massive des VE. À mesure que de telles infrastructures sont créées et que des normes sont mises en place pour l’usage public et la sécurité, il y aura des conséquences de pertes matérielles auxquelles il est préférable de commencer à se préparer dès maintenant.

Les technologies de recharge varient beaucoup

En examinant les technologies de recharge, toutes ne se valent pas. Le niveau le plus bas et la méthode de recharge la plus lente, le niveau 1, est un chargeur portatif vendu avec le véhicule. Il est principalement utilisé en milieu résidentiel et se branche sur une prise standard de 120 V. Bien qu’il recharge un VE à un débit relativement lent (3,5 à 6,5 miles à l’heure), il utilise une faible puissance (1 kilowatt) et entraîne donc des coûts d’électricité plus bas. En supposant que 1 200 miles soient généralement parcourus en un mois et que l’électricité coûte 15 cents le kW, il faudrait 52 $ par mois pour recharger le VE.

Si un propriétaire de VE souhaitait une recharge plus rapide, il pourrait envisager un chargeur de niveau 2 – un type que l’on peut acheter et installer professionnellement dans un garage et qui est aussi offert en public moyennant des frais. Un niveau 2 permet une charge 3 à 7 fois plus rapide, réduisant la durée totale de charge de plus de 30 heures à environ 10. Le coût horaire pour utiliser un chargeur public de niveau 2 varie de 1 $ à 5 $.

Enfin, le chargeur à courant continu (DCFC), aussi appelé stations de recharge rapide, est beaucoup plus puissant que les deux premiers. Alors que certains chargeurs de niveau 1 ont une vitesse de recharge de 3,5 miles à l’heure, les DCFC peuvent faire la même chose en une minute (et peuvent même atteindre jusqu’à 20 miles). Logiquement, ils ont une puissance plus élevée (50-300 kW) et coûtent plus cher à utiliser (10 $ à 30 $ de l’heure).

Manque de normes nationales et questions de fiabilité

Aucune norme nationale n’existe encore pour l’installation, l’exploitation ou l’entretien des bornes de recharge pour VE. Ce n’est que plus tôt cette année que le gouvernement américain a abordé publiquement ce besoin pour la première fois. En juin, la Maison-Blanche a annoncé un plan pour développer de nouvelles normes pour le « tout premier réseau national de 500 000 bornes de recharge de voitures électriques », ajoutant que « sans normes strictes, les bornes seraient moins fiables, pourraient ne pas fonctionner pour toutes les voitures et manqueraient de modes de paiement communs. » Dans la maigre infrastructure de recharge publique existante jusqu’à présent, le Bureau conjoint de l’Énergie et des Transports a décrit une situation avec peu de cohérence, déclarant « ... De grandes disparités existent entre les stations de recharge pour VE sur des éléments clés tels que les pratiques opérationnelles, les méthodes de paiement, l’organisation du site, l’affichage du prix de recharge, la vitesse et la puissance des bornes... »

D’une importance égale ou supérieure, des normes de sécurité doivent également être établies. Actuellement, il n’existe aucune réglementation de sécurité à laquelle les bornes doivent se conformer une fois installées, ce qui laisse place à une série de risques pour les biens et les personnes chargées.

Même lorsque les bornes de recharge publiques sont répandues, des questions subsistent quant à la fiabilité globale des stations. Les conducteurs font souvent face à des situations où les stations rechargent à des vitesses beaucoup plus lentes que ce qui est annoncé. Les bornes de recharge sont censées être conçues pour résister à des conditions environnementales difficiles, mais cette théorie n’a pas tenu sur les marchés mondiaux des véhicules électriques, car plusieurs chargeurs sont brisés à l’arrivée ou ne démarrent pas la charge lorsqu’ils sont branchés.

Infrastructure de recharge pour VE et pertes matérielles

L’inévitable essai-erreur de développer et de mettre en œuvre une infrastructure publique solide de recharge pour VE aura de lourdes conséquences pour l’industrie des pertes de biens. Des facteurs tels que des défauts matériels, une mauvaise installation, un entretien inadéquat et des conditions environnementales ont déjà entraîné de nombreux cas de perte matérielle. En 2019, une panne à l’intérieur d’une unité de recharge a provoqué l’explosion de son panneau avant en aluminium alors que le chargeur était déconnecté d’un véhicule. En 2020, un groupe de supercompresseurs construits à côté d’un hôtel a subi une perte après avoir été installés dans une zone qui subit régulièrement des inondations. Et en 2022, un important incendie dans un stationnement s’est déclaré, ce qui, selon les enquêteurs, aurait probablement résulté d’un court-circuit dans l’une des stations de recharge rapide. À mesure que les VE deviennent de plus en plus omniprésents dans la société, les défaillances technologiques et les pertes matérielles des chargeurs aussi.

Les pannes électriques sont consécutives, et pas rares

Voyons pourquoi les transformateurs et autres systèmes électriques extérieurs tombent souvent en panne. Premièrement, l’eau – causée par des ouragans, des tornades ou des accidents – peut provoquer une intrusion d’eau, ou pire, une immersion. Selon les contaminants présents dans l’eau, l’exposition peut provoquer des courts-circuits instantanés et/ou compromettre l’isolation électrique et les métaux sensibles. De plus, les incendies peuvent jaillir à cause de connexions lâches ou incandescentes. Selon la National Fire Protection Association, une connexion lumineuse se produit « lorsqu’un circuit a une mauvaise connexion, comme une vis lâche à une borne, une résistance accrue provoque un chauffage accru au contact, ce qui favorise la formation d’oxyde ... Un point de chauffage se développe à cette interface d’oxyde qui devient alors assez chaud pour briller. » Et lorsque les matériaux combustibles sont assez proches du point chaud, ils peuvent s’enflammer. Un exemple à grande échelle s’est produit en juin 2022, lorsque la société d’automatisation numérique et de gestion de l’énergie Schneider Electric a rappelé 1,4 million de panneaux électriques en raison de brûlures thermiques et de risques d’incendie, tous impliquant une connexion à vis neutre lâche à l’intérieur du centre de charge.

D’autres causes fondamentales de défaillances d’équipements électriques incluent la dégradation des matériaux isolants causée par friction, déchirure ou stress électrique excessif, ainsi que des défaillances de transformateurs dues à une protection inadéquate contre les surtensions électriques ou les défauts de matériau, entre autres. Enfin, il peut y avoir des défauts de conception technique – où, dans une utilisation typique, un produit subit une défaillance systémique, blessant l’utilisateur ou la propriété lors de l’utilisation d’un produit dans sa fonction prévue.

Garder une longueur d’avance

Petit à petit, les VE et les stations de recharge deviendront des éléments incontournables de la vie moderne. Il est essentiel non seulement de se familiariser avec la technologie des VE, mais aussi de se préparer à l’impact qu’un nouveau paysage technologique aura sur les pertes matérielles. Avec autant de connaissances et de préparation, l’objectif est d’être prêt quand le moment viendra, sans être surpris – sans difficulté à rattraper son retard, mais plutôt en s’adaptant rapidement aux besoins de notre clientèle.

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