Un nouveau paysage : les bornes de recharge pour véhicules électriques

Par Ward Arms, ingénieur électricien légiste chez EFI Global, et Wes Hansen, ingénieur électricien légiste chez EFI Global.

Les véhicules électriques (VE) sont un mode de transport relativement nouveau dans la production de masse. Le fait qu'ils utilisent l'électricité pour se propulser signifie qu'une nouvelle infrastructure est progressivement mise en place, une infrastructure que peu de gens connaissent. Il est important d'étudier les facteurs liés aux technologies de recharge, notamment les niveaux de recharge, la durée et le coût d'utilisation, en plus de la fiabilité globale des stations de recharge. Une infrastructure publique de recharge, avec des normes appropriées en matière d'installation, d'exploitation, de maintenance et de sécurité, devra être mise en place à l'échelle nationale pour permettre l'adoption massive des VE. À mesure que cette infrastructure sera créée et que des normes seront établies pour l'utilisation publique et la sécurité, il y aura des conséquences en termes de pertes matérielles auxquelles il vaut mieux commencer à se préparer dès maintenant.

Les technologies de recharge varient considérablement.

Toutes les technologies de recharge ne se valent pas. La méthode de recharge la plus basique et la plus lente,le niveau 1, consiste en un chargeur portable vendu avec le véhicule. Elle est principalement utilisée dans les environnements résidentiels et se branche sur une prise standard de 120 V. Bien qu'elle recharge un VE à une vitesse relativement lente (3,5 à 6,5 miles par heure), elle utilise une faible puissance de sortie (1 kilowatt) et entraîne donc des coûts d'électricité moins élevés. En supposant que l'on parcourt généralement 1 200 miles par mois et que l'électricité coûte 15 cents par kW, le rechargement du véhicule électrique coûterait 52 dollars par mois.

Si un propriétaire de véhicule électrique souhaite bénéficier d'une recharge plus rapide, il peut se tourner vers un chargeurde niveau 2, qui peut être acheté et installé par un professionnel dans un garage, mais qui est également proposé à l'utilisation dans un lieu public moyennant des frais. Unchargeur de niveau 2permet une recharge 3 à 7 fois plus rapide, réduisant la durée totale de recharge de plus de 30 heures à environ 10 heures. Le coût horaire d'utilisation d'unchargeurpublicde niveau 2varie entre 1 et 5 dollars.

Enfin, les chargeurs à courant continu à charge rapide (DCFC), également appelés stations de charge rapide, sont nettement plus puissants que les deux précédents. Alors que certains chargeursde niveau 1ont un taux de charge de 3,5 miles par heure,les DCFCpeuvent faire la même chose en une minute (et peuvent même atteindre jusqu'à 20 miles). Logiquement, ceux-ci ont une puissance de sortie plus élevée (50 à 300 kW) et leur utilisation coûte plus cher (10 à 30 dollars par heure).

Absence de normes nationales et questions de fiabilité

Il n'existe encore aucune norme nationale pour l'installation, l'exploitation ou la maintenance des stations de rechargepour véhicules électriques. Ce n'est qu'au début de cette année que le gouvernement américain a pour la première fois abordé publiquement cette question. En juin, la Maison Blanche a annoncé un plan visant à élaborer de nouvelles normes pour le « tout premier réseau national de 500 000 chargeurs de voitures électriques », ajoutant que « sans normes strictes, les chargeurs seraient moins fiables, pourraient ne pas fonctionner pour toutes les voitures et ne disposeraient pas de méthodes de paiement communes ». Dans le cadre de l'infrastructure publique de recharge encore peu développée à ce jour, le Bureau conjoint de l'énergie et des transports a décrit une situation peu cohérente, déclarant qu'« il existe de grandes disparités entre les stations de recharge pour véhicules électriques en ce qui concerne des éléments clés tels que les pratiques opérationnelles, les méthodes de paiement, l'organisation des sites, l'affichage des prix de recharge, la vitesse et la puissance des chargeurs... ».

Il est tout aussi important, voire plus, d'établir des normes de sécurité. À l'heure actuelle, il n'existe aucune réglementation en matière de sécurité à laquelle les chargeurs doivent se conformer une fois installés, ce qui laisse place à toute une série de risques pour les biens et les personnes qui les utilisent.

Même lorsque les bornes de recharge publiques seront largement répandues, des questions subsisteront quant à leur fiabilité globale. Les conducteurs sont souvent confrontés à des situations où les bornes rechargent à des vitesses bien inférieures à celles annoncées. Les bornes de recharge sont censées être conçues pour résister à des conditions environnementales difficiles, mais cette théorie ne s'est pas vérifiée sur les marchés mondiaux des véhicules électriques, car de nombreux chargeurs sont défectueux à leur arrivée ou ne démarrent pas lorsqu'ils sont branchés.

Infrastructure de recharge des véhicules électriques et perte de biens immobiliers

Les inévitables essais et erreurs liés au développement et à la mise en œuvre d'une infrastructure publique solide pour la recharge des véhicules électriques auront des implications importantes pour le secteur des dommages matériels. Des facteurs tels que des défauts matériels, une mauvaise installation, un entretien inadéquat et les conditions environnementales ont déjà entraîné de nombreux cas de dommages matériels. En 2019, un défaut dans 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 superchargeurs installés à côté d'un hôtel a subi des dommages après avoir été installé dans une zone régulièrement inondée. Et en 2022, un important incendie s'est déclaré dans un parking, qui, selon les enquêteurs, aurait été causé par un court-circuit dans l'une des stations de recharge rapide. À mesure que les véhicules électriques se généralisent dans la société, les défaillances technologiques des chargeurs et les dommages matériels deviendront également plus fréquents.

Pannes électriques consécutives, et fréquentes

Examinons les raisons pour lesquelles les transformateurs et autres systèmes électriques extérieurs tombent souvent en panne. Tout d'abord, l'eau – provenant d'ouragans, de tornades ou d'accidents – peut provoquer des infiltrations, voire pire, des submersions. En fonction des 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, des incendies peuvent se déclarer à partir de connexions desserrées/incandescentes. Selon la National Fire Protection Association, une connexion incandescente se produit « lorsqu'un circuit présente une mauvaise connexion, telle qu'une vis desserrée au niveau d'une borne, l'augmentation de la résistance entraîne une augmentation de la chaleur au niveau du contact, ce qui favorise la formation d'oxyde... Un point de chauffage se développe à l'interface de l'oxyde, qui devient alors suffisamment chaud pour devenir incandescent ». Et lorsque des matériaux combustibles se trouvent suffisamment près du point chaud, ils peuvent s'enflammer. Un exemple à grande échelle de ce phénomène 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 risques de brûlures thermiques et d'incendie, tous liés à un desserrage de la vis de connexion neutre dans le centre de charge.

Parmi les autres causes fondamentales de défaillance des équipements électriques, on peut citer la détérioration des matériaux isolants due au frottement, à la déchirure ou à une contrainte électrique excessive, ainsi que les défaillances des transformateurs résultant d'une protection inadéquate contre les surtensions ou de défauts matériels, entre autres. Enfin, il peut y avoir des défauts de conception technique, dans lesquels, dans des conditions d'utilisation normales, un produit subit une défaillance systémique, blessant l'utilisateur ou endommageant des biens lors de l'utilisation du produit conformément à sa fonction prévue.

Garder une longueur d'avance

Lentement mais sûrement, les véhicules électriques et les bornes de recharge feront partie intégrante de la vie moderne. Il est essentiel non seulement de nous familiariser avec la technologie des véhicules électriques, mais aussi de nous préparer à l'impact d'un nouveau paysage technologique sur les pertes immobilières. Grâce à ces connaissances et à cette préparation, l'objectif est d'être prêt le moment venu, sans être surpris, sans avoir à rattraper notre retard, mais en s'adaptant rapidement pour répondre aux besoins de notre clientèle.

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