Mais les automobilistes soucieux de l’environnement veulent désormais savoir avec quel courant leur voiture est rechargée. Si la Suisse produit presque exclusivement de l’électricité renouvelable, une partie du courant qui sort de nos prises provient tout de même de l’étranger et donc, entre autres, de centrales à charbon qui émettent beaucoup de CO2.
Une solution existe pourtant: recharger sa voiture grâce à une installation solaire posée sur son propre toit. Cela dit, dès que l’on exploite une centrale photovoltaïque sans stockage intermédiaire, on se retrouve confronté au fait d’être en déplacement pendant la journée, juste quand le soleil brille le plus. Une question se pose donc logiquement: dans quelles conditions une voiture électrique pourrait-elle être rechargée grâce à l’énergie solaire que l’on produit soi-même sans qu’il soit nécessaire de modifier son comportement de conducteur?
La lumière du soir et du matin suffit
Cette question a retenu l’attention d’une équipe de chercheurs de l’Institut de cartographie et de géoinformation de l’EPFZ. Cette dernière est parvenue à une conclusion surprenante: une voiture électrique peut en grande partie être alimentée par l’énergie solaire, quand bien même elle n’est chargée que le soir et le matin. La condition est d’avoir un chargeur intelligent.
Cette recherche a passé en revue quatre scénarios. Dans le premier, le véhicule est simplement branché lorsque l’on est à la maison. Dans ce cas, sans surprise, «l’électricité solaire ne permet pas de couvrir les besoins», explique le doctorant Henry Martin, membre de l’équipe de recherche. La raison tient au fait que les voitures électriques se chargent le plus rapidement possible et puisent l’électricité d’où elle vient, donc en grande partie du réseau plutôt que de l’installation solaire.
Le deuxième scénario recourt à l’utilisation d’un système de charge intelligent: celui-ci ralentit la charge et privilégie l’électricité provenant de l’installation solaire. «Nous avons constaté que la voiture peut ainsi être rechargée à 56% par le biais de l’électricité solaire, surtout grâce à la lumière du soir et du matin. Mais il y a bien sûr de grandes différences selon les saisons», constate Henry Martin, qui précise que les données utilisées ont été récoltées durant dix mois.
Avoir sa propre installation solaire: un bon choix
La troisième variante a permis d’atteindre un impressionnant 90% d’électricité renouvelable provenant de son propre toit. En l’occurrence, il faut avoir le courage de rouler même avec une batterie presque vide et de ne charger que lorsque l’électricité solaire est disponible. «On surestime l’énergie dont une voiture électrique a besoin en semaine», souligne Henry Martin. Sur une semaine, les participants à l’étude n’ont en effet parcouru en moyenne que quelque 250 kilomètres avec leur voiture électrique.
Le quatrième scénario – avec l’utilisation d’un accumulateur intermédiaire – permettrait certes d’utiliser 100% d’électricité solaire, mais le gain serait nul, eu égard aux émissions de CO2 liées à la fabrication de l’accumulateur.
D’après Henry Martin, cette étude met en lumière deux types d’avantages: s’agissant des propriétaires de voitures électriques, il est judicieux d’envisager une installation solaire individuelle avec un système de recharge intelligent, même sans stockage intermédiaire. Quant aux fabricants de stations de recharge intelligentes, cette étude doit les inciter à développer des systèmes intelligents qui tiennent notamment aussi compte des prévisions météorologiques.
Wer umweltbewusst unterwegs ist, will wissen, mit welchem Strom das Auto geladen wird. Zwar produziert die Schweiz fast ausschliesslich erneuerbaren Strom. Ein Teil des Safts, der aus der Steckdose fliesst, kommt aber aus dem Ausland – und damit unter anderem von CO2-intensiven Kohlekraftwerken.
Eine mögliche Lösung: Ich lasse das Auto von der Solaranlage auf dem eigenen Dach laden. Sobald ich jedoch eine Photovoltaik-Anlage ohne Zwischenspeicher betreibe, stehe ich vor einem Problem: Just tagsüber, wenn die Sonne am stärksten scheint, bin ich oft unterwegs. Die spannende Frage lautet deshalb: Unter welchen Bedingungen liesse sich ein E-Auto trotzdem mit eigenem Solarstrom laden, ohne dass das eigene Fahrverhalten umgestellt werden muss?
Abend- und Morgenlicht reicht aus
Diese Frage hat sich auch ein Forscherteam des Instituts für Kartographie und Geoinformation an der ETH Zürich gestellt – und ist zu einem überraschenden Schluss gelangt: Ein E-Auto lässt sich zu einem grossen Teil mit Solarstrom füttern, selbst wenn es nur abends und am Morgen geladen wird. Die Bedingung ist ein smartes Ladegerät.
Untersucht wurden in der Studie vier Szenarien. Im ersten Szenario wird das Fahrzeug einfach eingestöpselt, wenn man zuhause ist. Wenig überraschend: «In diesem Fall deckt man fast gar nichts mit Solarstrom», sagt Henry Martin, Doktorand und Mitglied des Forschungsteams. Der Grund: E-Autos laden zu schnell und beziehen den Strom, woher er gerade kommt – also weitgehend aus dem Netz statt von der Solaranlage.
Anders sieht das zweite Szenario bei Verwendung eines smarten Ladesystem aus: Dieses drosselt das Laden und bevorzugt den Strom von der Solaranlage. «Wir stellten fest, dass sich das Auto so zu 56 Prozent mit Solarstrom laden lässt – vor allem mit Abend- und Morgenlicht», sagt Martin. Die Zahl beziehe sich auf die zehn Monate, während denen die Daten erhoben wurden. Saisonal gebe es natürlich grosse Unterschiede, so Martin.
Die eigene Solaranlage macht Sinn
Eindrückliche 90 Prozent Solarstrom wurden im dritten Szenario berechnet: Wer den Mut hat, auch mit fast leerem Akku zu fahren und nur dann zu laden, wenn Solarstrom vorhanden ist, lädt fast nur mit der erneuerbaren Energie vom eigenen Dach. «Man überschätzt die Energie, die ein E-Auto unter der Woche braucht», verdeutlicht Martin. Die Studienteilnehmenden legten in der Woche im Schnitt rund 250 Kilometer mit dem E-Auto zurück.
Das vierte Szenario – mit der Nutzung eines Zwischenspeichers – würde zwar zu hundert Prozent Solarstrom führen. Der Gewinn wäre aber gegenüber den CO2-Emissionen für die Herstellung des Speichers mehr als weg.
Martin sieht zweierlei Nutzen in der Studie: Für E-Auto-Besitzende macht es zusammen mit einem Smart-Charging-System Sinn, eine eigene Solaranlage in Betracht zu ziehen, selbst ohne Zwischenspeicher. Und für Hersteller von Smarten Ladestationen sei die Studie ein Ansporn, intelligente Systeme zu entwickeln, die zum Beispiel auch die Wetterprognosen berücksichtigen.
