Bornes de recharge pour voitures électriques

Voitures hybrides, thermiques et électriques

Les voitures se divisent aujourd'hui en trois grandes catégories : thermiques, hybrides et électriques. Les voitures thermiques fonctionnent exclusivement avec des moteurs à combustion interne, alimentés par du carburant (essence ou diesel). Ces véhicules émettent du dioxyde de carbone (CO2) et des polluants atmosphériques, contribuant au réchauffement climatique et à la pollution de l'air.

Les voitures hybrides combinent un moteur thermique et un moteur électrique. Elles alternent entre ces deux sources d'énergie en fonction des conditions de conduite, ce qui permet de réduire les émissions de CO2 par rapport aux voitures purement thermiques, tout en offrant une autonomie plus grande que les voitures électriques. Toutefois, ces véhicules continuent d'utiliser des carburants fossiles.

Les voitures électriques sont propulsées exclusivement par un moteur électrique alimenté par une batterie rechargeable. Elles n'émettent pas de gaz d'échappement et sont donc considérées comme le choix le plus écologique à l'usage. Leur empreinte environnementale dépend de la source d'électricité utilisée pour recharger les batteries et du processus de fabrication, notamment des batteries.

Fonctionnement des voitures électriques

Les voitures électriques utilisent un moteur électrique qui convertit l’énergie électrique stockée dans une batterie en énergie mécanique pour entraîner les roues. Le moteur fonctionne selon le principe de l’induction électromagnétique, générant un champ magnétique qui fait tourner le rotor du moteur. Ce système est plus simple et plus efficace que les moteurs thermiques, car il a moins de pièces mobiles et ne nécessite pas de carburant pour fonctionner.

La batterie lithium-ion est la technologie la plus couramment utilisée pour alimenter les voitures électriques. Cette batterie se recharge en branchant le véhicule sur une borne de recharge. La batterie est composée de cellules qui stockent l’énergie sous forme d’ions lithium. Pendant la décharge, les ions se déplacent de l’anode vers la cathode, générant un flux d'électrons à travers le circuit qui alimente le moteur électrique.

Un autre composant clé est l'onduleur, qui convertit le courant continu (CC) de la batterie en courant alternatif (CA) pour le moteur. L’onduleur permet également de contrôler la vitesse et le couple du moteur en modifiant la fréquence du courant alternatif.

borne électrique

Crédit photo : Rossini Energy France

Composition et fonctionnement de la borne de recharge pour voitures électriques

Une borne de recharge pour voitures électriques est un dispositif conçu pour fournir de l'énergie électrique aux véhicules à batterie. Ces bornes se connectent au réseau électrique pour transférer l'énergie vers la voiture via un câble de charge. Il existe différents types de bornes, allant des bornes domestiques (souvent en courant alternatif, avec une puissance de 3,7 à 22 kW) aux bornes rapides et ultra-rapides (courant continu, jusqu'à 350 kW).

Les bornes de recharge sont composées de plusieurs éléments techniques. Le câble de recharge est essentiel pour connecter la borne au véhicule, et il existe plusieurs types de prises standards, telles que le type 1, type 2 (le plus courant en Europe) et le combo CCS pour la charge rapide. La borne inclut également un disjoncteur et un interrupteur différentiel pour protéger l'utilisateur contre les surcharges et les défauts électriques.

Souvent situées sur les autoroutes ou dans des stations de service, les bornes rapides utilisent des chargeurs DC, qui permettent de charger une batterie à environ 80 % en 30 minutes, contre plusieurs heures pour les bornes classiques. Ces bornes nécessitent un refroidissement actif pour dissiper la chaleur générée par la charge rapide.

Enjeux écologiques et en termes de performances des batteries pour voitures électriques

Les batteries au lithium-ion utilisées dans la majorité des véhicules actuels posent des questions quant à l'approvisionnement en matières premières, comme le lithium, le cobalt et le nickel, dont l'extraction cause un impact environnemental et social important.

Sur le plan des performances, les batteries ont fait des progrès significatifs en matière d’autonomie, de densité énergétique et de temps de recharge. Toutefois, leur durée de vie reste un défi, même si de nombreux constructeurs garantissent aujourd'hui leurs batteries jusqu'à 8 ans ou 160 000 kilomètres. La recyclabilité des batteries est également un enjeu clé pour réduire leur impact écologique à la fin de leur cycle de vie.

L’utilisation des bornes de recharge rapide, bien qu'efficace, peut réduire la durée de vie des batteries en raison des températures élevées générées lors de la charge. Par ailleurs, l'empreinte carbone globale des voitures électriques dépend largement de la source d'électricité utilisée pour recharger les batteries. Lorsque l’électricité provient de sources renouvelables, les avantages écologiques des voitures électriques sont maximisés.