Recharger la voiture électrique tout en roulant sur l'autoroute - cela peut sembler utopique. Pourtant, c'est exactement ce qui est déjà testé sur une piste d'essai d'un kilomètre dans l'Oberpfalz. "La transmission d'énergie inductive pendant la conduite peut lever la limitation d'autonomie pour les voitures électriques, réduire les besoins en surface et en investissements pour des systèmes de charge ultra-rapides et à long terme atténuer la dépendance des OEM allemands vis-à-vis des fournisseurs de batteries chinois", souligne Jörg Franke, directeur du FAPS (chaire d'automatisation de la production et de systématique de production) à l'Université d'Erlangen-Nuremberg. Le professeur WGP (Société scientifique pour la technologie de production) est le père spirituel du projet du sud de l'Allemagne pour l'électrification des routes nationales. "La technologie IPT réduit la consommation de ressources par rapport aux grandes batteries et peut conférer à l'industrie allemande un avantage concurrentiel global significatif - si elle est utilisée de manière cohérente."
Sur l'A6 entre Nuremberg et Amberg, des bobines d'induction ont été intégrées dans le revêtement en asphalte, et depuis quelques mois, des tests sont réalisés avec des véhicules d'essai spécialement équipés.
"Cet automne, nous organiserons un essai officiel avec différents types de véhicules", rapporte le Prof. Florian Risch, chef de projet au FAPS. Risch est également responsable du département du centre E|Road ouvert en avril de cette année à Hallstadt. Dans ce centre technologique du Fraunhofer IISB (Systèmes intégrés et technologie des composants) et du FAPS, des systèmes de transmission d'énergie sans contact (IPT, Inductive Power Transfer) pour des applications statiques, comme dans les parkings, semi-dynamiques, comme dans les stations de taxis ou les arrêts de bus, ainsi que la transmission d'énergie inductive dynamique sur les routes sont recherchés.
"Le centre est unique au monde", déclare Risch, "car ici, pour la première fois, des environnements de production flexibles, des laboratoires de développement et des systèmes d'essai sont réunis sous un même toit."
Principe simple réalisable relativement rapidement
Jörg Franke s'enthousiasme pour le sujet depuis qu'il a conduit un bus électrique à charge inductive en Corée en 2010. "La possibilité de transmission d'énergie sans contact a déjà été démontrée de manière impressionnante par Nikola Tesla à la fin du 19ème siècle", rapporte le professeur d'Erlangen. "En environ 15 ans, la transmission d'énergie inductive a été optimisée grâce à l'électronique de puissance moderne et à des circuits oscillants parfaitement accordés." Des bobines d'induction sont intégrées dans le revêtement de la route de l'autoroute. Elles génèrent un champ magnétique alternatif qui induit une tension dans des bobines sous le châssis des voitures d'essai lorsqu'elles passent dessus. De cette manière, l'énergie est transférée des bobines de la route à la voiture. Les bobines pour la piste d'essai ont été développées et fournies par la start-up Seamless Energy Technology de Nuremberg, une spin-off du FAPS. Sont également impliquées l'entreprise israélienne Electreon Wireless ainsi que l'entreprise de construction routière Eurovia. Le projet a débuté en 2022 - financé par le ministère fédéral de l'Économie.
Pendant la conduite sur l'autoroute, l'état de charge de la batterie est stabilisé par au moins une charge de maintien ; selon la puissance de charge disponible, l'état de charge (SoC) peut même être augmenté. Ainsi, suffisamment d'énergie est disponible pour la dernière partie du trajet jusqu'à la destination pour la conduite entièrement électrique. "Il n'est donc pas nécessaire d'électrifier l'ensemble du système routier allemand, les principaux axes de circulation suffisent", raconte Franke.
Il serait également possible de mettre en œuvre l'ensemble dans un délai relativement court, car "les revêtements en asphalte doivent de toute façon être renouvelés tous les dix ans." À cette occasion, les bobines d'induction pourraient être intégrées.
Synergies pour la conduite autonome
L'approvisionnement énergétique efficace pourrait non seulement donner un coup de fouet à la mobilité électrique en difficulté, mais aussi à la conduite autonome. "En Chine et aux États-Unis, des flottes plus importantes de robotaxis autonomes et de systèmes de navette sont déjà en service régulier et réalisent des gains de productivité significatifs grâce à une utilisation optimisée du temps et des ressources", rapporte Risch. "En Europe, il y a encore un besoin de rattrapage considérable, surtout compte tenu de la pénurie croissante de main-d'œuvre qualifiée. Et en regardant vers l'avenir, il est logique que les véhicules électriques autonomes organisent eux-mêmes leur approvisionnement en énergie, sans qu'un humain doive les brancher manuellement à une station de charge." Des véhicules de transport sans conducteur dans l'industrie peuvent également fonctionner et se charger depuis longtemps avec la transmission d'énergie inductive.
Coûts nettement inférieurs à ceux des tendances actuelles
Les coûts de la technologie IPT sont relativement bas par rapport à des solutions comme le système de charge en mégawatt (MCS) et la production de batteries propre. Nous estimons un investissement d'environ un million d'euros par kilomètre et par voie", calcule Franke. "Avec environ 13 000 km d'autoroutes et de voies électrifiées dans les deux sens, nous arriverions à un total d'environ 30 milliards d'euros. Cela ne représenterait que trois pour cent du paquet d'infrastructure de 1000 milliards d'euros", explique le chercheur WGP. "Répartis sur le cycle de rénovation des revêtements de route de dix ans, environ 3 milliards d'euros devraient être investis chaque année pour l'électrification des autoroutes."
Cette somme pourrait être financée par une redevance d'infrastructure sur chacun des environ 15 milliards de kilomètres parcourus par des camions sur les autoroutes allemandes, d'un montant de 20 centimes, ce qui correspondrait à peu près aux frais de péage pour les camions. Étant donné que les exploitants de flottes pourraient économiser environ 20 centimes de coûts énergétiques par kilomètre lors du passage à la propulsion électrique, cette mesure serait non seulement un puissant moteur pour le transport lourd électrique, mais aussi une puissante opportunité d'améliorer la compétitivité des entreprises de transport allemandes et des OEM de camions sur le marché international.
Autonomie géopolitique au lieu de dépendances
Plus que les coûts, ce sont les incertitudes géopolitiques qui pèsent lourd. "La question décisive est de savoir si nous voulons utiliser stratégiquement le renouvellement de notre infrastructure, qui est de toute façon nécessaire, pour réduire en même temps la dépendance aux producteurs de batteries asiatiques", déclare Risch. "Dans la fabrication de cellules, ces fournisseurs ont déjà réalisé d'importants effets d'échelle et des avancées technologiques qui se traduisent par des coûts de production durablement plus bas. Une course de rattrapage dans la concurrence des prix semble donc peu réaliste ; au contraire, la différence devrait encore augmenter. En même temps, de plus en plus de matériaux de batterie différents sont nécessaires, tandis que les batteries utilisées deviennent de plus en plus grandes. Cela augmente non seulement le besoin en matières premières - en particulier pour le lithium, le cobalt et le nickel - mais aussi la dépendance aux chaînes d'approvisionnement mondiales et donc la vulnérabilité de l'ensemble du système de valeur européen." Pour les bobines d'induction, des matériaux plus accessibles et moins chers comme le cuivre et l'aluminium sont nécessaires.
Enfin, cette technologie représente pour l'Allemagne aussi une chance de jouer un rôle de leader international. "Dans toute l'Europe, des projets pertinents sont actuellement initiés et continuellement développés. En Suède et en France, un grand intérêt se manifeste déjà", explique Risch. "L'intérêt large dans plusieurs États européens est cependant idéal, car cette initiative doit dès le départ être une approche paneuropéenne visant à un transfert de connaissances et à une diffusion technologique à long terme."
Contact :
