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Recharger les véhicules électriques et hybrides

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Matthieu Glachant
, 
Marie Laure Thibault
, 
Laurent Faucheux

4 - Une analyse technico-économique de la recharge

Texte intégral

  • 12 CGDD (2011) « Les véhicules électriques en perspective : analyse coûts avantages et demande potenti (...)

1Comment dimensionner l’infrastructure de recharge ? Quelle doit être la densité des bornes ? Quelle répartition doit-on assurer entre la recharge normale, la recharge semi-rapide et rapide ? Dans cette partie, nous cherchons à répondre à ces questions en prenant pour point de départ des éléments sur le coût économique des différents modes de recharge. Ces éléments proviennent essentiellement de l’analyse coût-avantage publiée par le Commissariat Général au Développement Durable (CGDD, 2011)12.

4.1. Le coût unitaire des bornes

2Le tableau 5 fournit les éléments pour les différents types de points de recharge. Il montre une très grande hétérogénéité des coûts. La charge normale à domicile ou sur le lieu de travail est ainsi de huit à dix fois moins coûteuse qu’une charge normale sur une borne ouverte au public (voierie ou parking). Elle est même cent fois moins coûteuse que la solution la plus coûteuse : la charge rapide dans un lieu dédié. Remarquons également que ce tableau ignore la solution la plus coûteuse : les stations d’échange instantané de batteries, tel le « Quick Drop » développé par Better Place dont le coût serait d’environ 350 000 euros. En accès public, le coût d’une borne de charge semi-rapide est environ deux fois plus élevé que celui d’une charge lente.

Tableau 5 : les coûts unitaires de différents points de charge (€)

Type

Coût total

Prise domicile ou travail (3 kVA)

515

Voierie charge normale (3 kVA)

4 626

Voierie charge semi-rapide (23 kVA)

7 995

Parking charge normale (3 kVA)

3 802

Parking charge semi-rapide (23 kVA)

7 171

Lieu dédié charge rapide (43 kVA)

56650

Source : EDF Groupe Travail Livre Vert, repris par CGDD, 2011

4.2. Le calibrage de l’infrastructure de recharge

3Le coût total va bien sûr d’abord dépendre du nombre de bornes. Mais, compte tenu de l’hétérogénéité du coût unitaire des différents types de recharge, il sera également très influencé par la répartition des points entre charge normale, charge semi-rapide et rapide et de la part des bornes en accès public.

4Dans l’étude de 2011, le Commissariat général au développement durable (CGDD) analyse un scénario de déploiement avec un ratio de 1,1 points de charge par véhicule dont 0,8 point privé à charge lente (0,6 chez les particuliers et 0,2 dans les entreprises), 0,14 de point sur la voirie et 0,14 sur les parkings publics et 0,003 lieu dédié pour la charge rapide. Ces hypothèses sont très différentes de celles de l’étude menée par EDF en 2009 dans le cadre du groupe de travail de Jean-Louis Legrand. EDF teste deux scénarios de déploiement des points de charge. Le scénario 1 comporte une très grande majorité de points de charge lente et quelques points de charge rapide ; il ne comporte pas de stations d’échange de batteries. Ce scénario est adapté à un parc automobile constitué essentiellement de VEHR pour lesquels la charge rapide n’est pas adaptée. Le scénario 2 généralise la charge à 24 kW et 42 kW sur voirie, dans les parkings publics et dans les entreprises. Il comprend des stations d’échange de batteries. Il est adapté à un scénario « véhicule électrique pur ». Dans son esprit, le scénario 1 est le plus proche de celui de l’évaluation récente du CGDD sauf qu’il prévoit deux fois plus de points de charge par véhicule et une proportion de points de recharge partagés dont le coût unitaire est nettement plus élevé.

5Ces trois scénarios conduisent à des coûts de la recharge très différents : de 5 % du coût total de possession pour le scénario le moins ambitieux du CGDD de 2011 jusqu’à 40 % pour le scénario maximaliste d’EDF.

  • 13 Dans le cadre de la politique française, ces coûts seraient supportés par les collectivités locales (...)

6Si l’on se concentre sur le scénario CGDD qui est sans doute le plus réaliste, le coût de l’infrastructure serait de l’ordre de 3 000 € par véhicule en 2010 et il devrait baisser à 2 000 € en 2020. Cela correspond à un investissement cumulé sur la période 2010-2020 d’environ 30 milliards d’euros. Dans ce total, le coût de la borne à domicile est faible : 300 € par véhicule en 2010 et 180 € en 2020. Le coût de raccordement, qui serait à la charge d’ERDF dans le schéma prévu dans le plan gouvernemental, serait de 45 €. L’essentiel des coûts concerne donc les bornes publiques de recharge rapide ou normale : environ 2 500 € en 2010 et 1580 € en 202013.

Tableau 6 : comparaison du nombre de points par véhicule dans les scénarios 2011 du CGDD et les deux scénarios EDF de 2009

Scénario

CGDD *

Scénario 1

EDF

Scénario 2

EDF

Nb prises par véhicule

1,1

1,7

2

Prise domicile ou travail (3 kVA)

0,6

0,8

0,9

Voierie charge normale (3 kVA)

0,14

0.2

0

Voierie charge semi-rapide (23 kVA)

0

0,1

Parking charge normale (3 kVA)

0,365

0.56

0

Parking charge semi-rapide (23 kVA)

0.14

0,83

Lieu dédié charge rapide (43 kVA)

0,003

0

0,17

Stations d’échange (ex : Quick Drop)

0

0

650 stations

Coût en % du coût total possession

5 %

18 %

40 %

* Le scénario prévoit 93 % de recharge normale et 7 % de recharge semi-rapide. Source : CGDD, 2011

4.3. Le coût de la recharge normale publique

7Nous avons vu que le coût de la recharge normale sur les bornes en accès partagé était huit à dix fois plus élevé que celui de la recharge normale privée. Les usagers n’ayant pas de parking privé (au domicile ou au travail) génèrent ainsi des coûts d’infrastructure nettement plus importants d’autant que la recharge normale correspondrait à 90 % de la recharge totale. Le Livre Vert qui compare les coûts de possession d’un VE dont la recharge principale s’effectue sur la voirie, un VE dont la recharge s’effectue à domicile et un véhicule thermique estime que la recharge principale sur la voierie augmente le coût total de possession d’environ 35 %.

4.4. Quelles conséquences pour le calibrage de l’infrastructure de transport ?

8Ces données technico-économiques ont deux implications pour l’efficacité des politiques publiques en matière d’infrastructure de recharge.

Ne pas déployer de bornes de recharge publiques

9Les bornes de recharge normale sur la voirie ou dans les parkings publics sont dix fois plus chères que la recharge à domicile ou sur le lieu de travail. Cette constatation peut susciter des réticences car ne pas déployer de recharge lente partagée conduira de facto les usagers ne disposant pas de parking individuel à ne pas adopter le VE. Mais c’est précisément l’effet recherché. Le bénéfice est potentiellement important car la recharge principale assurerait plus de 90 % du besoin total de recharge.

10En outre, l’effet négatif sur le niveau de diffusion des VEx nous semble limité compte tenu du réservoir d’adopteurs potentiels disposant d’un parking privé : plus de 80 % d’après le Livre Vert dans une agglomération de 500000 habitants comme par exemple Rouen (voir figure 3).

11Le Livre Vert annonce que la recharge semi-rapide ou rapide concernerait 5 % de l’usage sans justifier ce chiffre. Or, ce pourcentage n’est pas une donnée exogène du problème. De notre point de vue, il s’agit d’un paramètre central à définir dans une politique publique rationnelle de déploiement de l’infrastructure puisqu’il déterminera le coût global de l’infrastructure.

Figure 3 : structure du stationnement principal (généralement de nuit) dans une agglomération de 500000 habitants (en pourcentage)

Figure 3 : structure du stationnement principal (généralement de nuit) dans une agglomération de 500000 habitants (en pourcentage)

Limiter au maximum la part de la recharge semi-rapide et rapide en accès public

12La démarche économique à adopter est la suivante :

  • évaluer le coût complet d’une borne en accès public ;

  • évaluer les besoins des utilisateurs potentiels ;

  • évaluer l’utilité de la recharge en accès public. En théorie économique, cette utilité s’identifie au consentement de l’usager à payer pour l’accès à une borne.

13Il convient alors de ne déployer que les bornes dont le coût complet est inférieur à l’utilité retirée par ses utilisateurs. Nous allons considérer successivement ces différentes étapes.

Le coût complet

14Nous avons déjà largement évoqué le coût des bornes de recharge. Mais la connaissance de ce coût ne permet pas de déduire directement le coût d’une recharge (c’est-à-dire le coût d’un « plein »). Ce coût de la recharge va notamment dépendre de la fréquence d’utilisation des bornes. Pour une recharge semi-rapide, le Livre Vert l’évalue à 24 € en faisant l’hypothèse d’une fréquence d’utilisation de 2 à 3 pleins par semaine, et 36 € pour une recharge rapide (avec une fréquence de 3 à 6 utilisations par semaine). Sans pouvoir aller plus loin, remarquons que ces fréquences estimées dans le Livre Vert à partir de la simulation de déploiement du VEx dans l’agglomération hypothétique de 500000 habitants paraissent extrêmement faibles.

La recharge semi-rapide et rapide des adopteurs potentiels

15Le Livre Vert évoque trois points pour justifier la recharge semi-rapide et rapide : elle permet les déplacements non prévus ; elle est nécessaire à ceux qui effectuent un kilométrage journalier important (taxis, livreurs, etc.) ; enfin, elle permet de « rassurer » les adopteurs potentiels. L’idée est que les particuliers n’achèteront un VEx que s’ils ont l’assurance d’un réseau suffisamment dense de bornes publiques. Par ailleurs, la recharge semi-rapide ou rapide n’est nécessaire que pour les véhicules électriques (par opposition aux véhicules hybrides rechargeables).

16Le dernier point nous semble sujet à caution : il s’agit d’augmenter la densité des bornes publiques comme mesure d’incitation à l’adoption. En caricaturant, des bornes très coûteuses sont installées, non pas pour être utilisées mais pour rassurer. Or il existe déjà un instrument conçu directement dans ce but : le bonus à l’achat de 5 000 euros. Ce bonus n’est peut-être pas suffisant. Mais l’augmenter semble être une solution plus rationnelle qu’installer des bornes publiques supplémentaires. Pour illustrer ce point, il est possible de se livrer à un calcul rapide. Le rapport du CGDD prévoit en matière de recharge semi-rapide 0,04 prise par véhicule dans les parkings publics, 0,04 sur la voierie et 0,025 sur les parkings d’hypermarchés, de centres commerciaux et d’hôtels. Il prévoit en outre 0,003 bornes de recharge rapide. En combinant ces données avec celles du tableau 4, cela correspond à un coût de 1 000 euros par véhicule. Il serait peut-être préférable d’allouer une partie de ce budget à une augmentation du bonus. Si l’on considère qu’augmenter le bonus n’est pas possible, d’autres mesures sont à envisager et à comparer avec la densification de l’infrastructure publique. On peut, par exemple, proposer aux utilisateurs un système d’assistance gratuite en cas de panne électrique.

L’utilité des consommateurs

17Nous venons de discuter les besoins. Leur existence est à l’origine d’un consentement à payer des usagers de la recharge qui en mesure l’intensité. À notre connaissance, il n’existe pas d’études mesurant ce que tel ou tel usager serait prêt à payer pour une recharge publique. De notre point de vue, cela doit être un point essentiel d’enquête, notamment dans les expérimentations prévues dans le cadre des projets « Investissements d’Avenir ». Cela nécessite de faire varier dans les expérimentations les densités de bornes et les tarifs à l’accès.

18Sans l’information sur le consentement à payer des utilisateurs pour l’accès à la recharge rapide ou semi-rapide, il n’est pas possible de sélectionner la densité de bornes économiquement rationnelle.

19La démarche économique que nous suggérons n’est pas celle du Livre Vert qui conseille aux collectivités de procéder en quatre étapes :

  • la quantification du nombre de véhicules électriques qui vont circuler et la prévision des besoins de tirage en électricité nécessaires pour les faire rouler ;

  • l’identification de la structure de stationnement principal pour en déduire le nombre de bornes publiques de recharge normale ;

  • la répartition de la recharge électrique dans le temps et l’espace pour en déduire une courbe de charge type au cours de la journée ;

  • la défi du nombre de points de recharge nécessaires pour les différents types (normale, rapide et semi-rapide) en s’appuyant sur un scénario d’utilisation des bornes par les usagers prévoyant 90 % de recharge normale (privée ou publique) et 10 % de recharge semi- rapide ou rapide.

20Cette séquence met l’accent sur la problématique de la courbe de charge que nous avons volontairement écarté jusqu’ici. En revanche, elle ignore complètement la comparaison des coûts de la borne avec ses bénéfices. Cela conduit à considérer que les usagers ne disposant pas d’un lieu privé de recharge normale doivent bénéficier d’un nombre de bornes équivalent à celui des usagers disposant d’un lieu de recharge privé. Cela conduit également à considérer comme une donnée du problème à résoudre la répartition entre recharge normale et recharge semi-rapide et rapide alors que le calcul de cette répartition doit être un résultat de cette analyse.

4.5. Que retenir ?

21L’examen des données technico-économiques et leur impact sur le coût des différents types de recharge montre qu’il n’est pas économiquement rationnel de déployer des bornes de recharge normale (lente) sur la voie publique ou sur les parkings. Elles sont en effet dix fois plus chères que la recharge à domicile ou sur le lieu le travail. Cela conduira ceux ne disposant pas de stationnement privé à ne pas acheter de VEx. Mais d’après les simulations du Livre Vert sur une agglomération fictive de 500 000 habitants, cette population ne représente que 20 % des adopteurs potentiels.

22La recharge publique doit donc être semi-rapide ou rapide. Comme le coût des bornes de recharge semi-rapide et rapide est élevé (de 7 000 à 56 000 € par borne), il convient de limiter leur densité autant que possible. Dans ce but, nous suggérons l’utilisation d’une analyse coût-bénéfice traditionnelle comparant le coût complet de la recharge avec l’utilité pour les usagers. Cette utilité se mesure par leur consentement à payer pour l’accès aux bornes de recharge semi-rapide et rapide. Ne doivent alors être installées que les bornes dont le coût est inférieur à cette utilité. Dans son esprit, cette démarche est très différente de celle proposée par le Livre Vert sur les infrastructures de recharge.

23À notre connaissance, il n’existe pas de données sur les consentements à payer des usagers pour la recharge semi-rapide et rapide et sur l’élasticité prix de la demande. Il est prioritaire de générer ces données dans le cadre des expérimentations prévues. Celles-ci doivent faire varier la densité des bornes et les niveaux de tarification. En leur absence, une démarche économiquement rationnelle n’est pas possible.

Notes

12 CGDD (2011) « Les véhicules électriques en perspective : analyse coûts avantages et demande potentielle », Études et documents, n° 41, mai, 62 pages.

13 Dans le cadre de la politique française, ces coûts seraient supportés par les collectivités locales pour les prises en voierie et les concessionnaires gérant les parkings publics.

Table des illustrations

Titre Figure 3 : structure du stationnement principal (généralement de nuit) dans une agglomération de 500000 habitants (en pourcentage)
URL http://books.openedition.org/pressesmines/docannexe/image/2243/img-1.png
Fichier image/png, 89k

© Presses des Mines, 2013

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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