La planification des VÉ peut aider les villes à éviter des investissements importants dans les infrastructures de réseau à l’avenir. 
​Crédit: Mike Perkins, PNNL

Pour la fiabilité du réseau, l’étude PNNL a démontré qu’une planification préalable et des stratégies de recharge intelligentes pour les véhicules électriques pourraient aider les villes et les services publics à niveler la courbe de canard (la courbe de canard est un graphique de la production d’électricité au cours d’une journée qui démontre le déséquilibre temporel entre la demande de pointe et la production d’énergie renouvelable) et à éviter de créer de nouvelles infrastructures coûteuses.
Les véhicules électriques arrivent en masse. Comment les services publics locaux, les planificateurs de réseaux et les villes peuvent-ils se préparer? C’est la question clé abordée dans une nouvelle étude menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory pour l’Office of Energy Efficiency and Renewable Energy Technologies du véhicule du département américain de l’énergie.

«Bien que nous ne sachions pas exactement quand le point de basculement se produira, les flottes de véhicules à recharge rapide vont changer la façon dont les villes et les services publics gèrent leur infrastructure électrique», a déclaré Michael Kintner-Meyer, ingénieur en systèmes électriques au sein du groupe d’infrastructure électrique de PNNL et l’auteur principal de l’étude. « Ce n’est pas une question de savoir si cela se produira, mais quand. »

L’étude, publiée aujourd’hui, intègre plusieurs facteurs non évalués auparavant, tels que les camions électriques pour la livraison et les longs trajets, ainsi que les stratégies de recharge intelligente des véhicules électriques.

Au cours de la prochaine décennie, les véhicules électriques de toutes tailles se connecteront de plus en plus aux bornes de recharge dans les maisons, les entreprises et sur les voies de transport.

L’électrification des transports est à nos portes

Selon le groupe EV Hub, environ 1,5 million de véhicules électriques, principalement des voitures et des VUS, sont actuellement en circulation aux États-Unis. Les chercheurs de PNNL ont évalué la capacité du réseau électrique dans l’ouest des États-Unis au cours de la prochaine décennie, car des flottes croissantes de véhicules électriques de toutes tailles, y compris des camions, se branchent sur des bornes de recharge dans les maisons et les entreprises et sur les itinéraires routiers.

Pour leur étude, les auteurs ont utilisé les meilleures données disponibles sur la capacité future du réseau du Western Electricity Coordinating Council, ou WECC. L’analyse a révélé la charge électrique maximale que le réseau pourrait supporter sans construire plus de centrales électriques et de lignes de transmission.

La bonne nouvelle est que jusqu’en 2028, le réseau électrique, de la production à la transmission, semble en bonne santé pour fournir jusqu’à 24 millions de véhicules électriques, soit environ 9% du trafic actuel des véhicules légers aux États-Unis.

Cependant, à environ 30 millions de véhicules électriques, la situation pourrait se compliquer. Au niveau local, des problèmes pourront éventuellement survenir même avec un taux moindre d’adoption de VÉ. En effet, un véhicule électrique à recharge rapide peut tirer autant d’énergie que 50 maisons. Si, par exemple, dans un secteur restreint chaque maison a son VÉ, il se peut que le transformateur de puissance normale ne puisse gérer la recharge simultanée de plusieurs VÉ.

Nivelage de la courbe du canard.

Tel que mentionné dans le rapport, la planification actuelle du réseau ne tient pas suffisamment compte d’un afflux massif de VÉ. Cette omission exacerbe une situation déjà stressante, la redoutable courbe de canard.

La courbe de canard est un profil de 24 heures de charge sur le système électrique, et se produit généralement dans les zones avec de nombreuses installations photovoltaïques ou solaires sur les toits. La courbe est basée sur une charge modérée le matin, une charge faible pendant la journée lorsque les unités solaires alimentent le réseau électrique et une charge élevée la nuit lorsque les gens rentrent du travail et que le soleil se couche.

Lorsque la demande augmente, la tension chute. Ce changement sévère est difficile pour les opérations du système qui n’ont pas été conçues pour s’allumer et s’éteindre comme un interrupteur d’éclairage. Et avec plus de VÉ qui se branchent pour se recharger le soir, la montée en puissance est accrue et augmente les coûts d’électricité.

Selon l’étude, des stratégies de recharge intelligentes comme éviter de recharger pendant les heures de pointe le matin et en début de soirée peuvent niveler les pics de demande et niveler la courbe de canard. L’approche a deux avantages. Premièrement, elle profiterait d’une énergie solaire relativement propre pendant la journée. Cela réduirait ou éliminerait également les changements brusques en soirée lorsque l’énergie solaire s’estompe et que d’autres sources interviennent pour compenser la différence.

Des scénarios plausibles soulignent le besoin de planification

En s’appuyant sur les données du WECC, l’équipe a développé et modélisé des scénarios plausibles pour 2028. Les scénarios ont été évalués par des chefs d’entreprises et comprenaient un mélange de véhicules légers (passagers), moyens (camions et fourgonnettes de livraison) et lourds (semi-remorques et cargo) des véhicules de service sur la route. C’est la première fois que les trois catégories de véhicules sont incluses dans une telle analyse. PNNL a également développé un modèle de transport pour le fret sur la route, avec des bornes de recharge sur les autoroutes inter-États tous les 80 km pour les trois classes de véhicules.

Les scénarios incluaient l’évolution du réseau et sa capacité aux niveaux national et régional. L’équipe s’est concentrée sur les scénarios présentant le plus grand potentiel d’impacts sur le réseau.

Les goulots d’étranglement dus à la nouvelle recharge de véhicules électriques sont apparus surtout dans les régions de la Californie, y compris Los Angeles, qui prévoit de passer au tout électrique avec sa flotte urbaine d’ici 2030. Le problème provenait principalement de la croissance des voitures à recharge rapide et des flottes commerciales de camions électriques. Ces véhicules peuvent tirer 400 ampères sur un circuit pendant 45 minutes, au lieu des 15 à 20 ampères tirés en 6 à 8 heures par la plupart des véhicules électriques aujourd’hui.

Dennis Stiles supervise le portefeuille de recherche sur l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables de PNNL. Il a déclaré que les véhicules à recharge rapide et l’intégration de recharges mobiles pour flottes sont parmi les plus grands défis pour les planificateurs aujourd’hui.

«Les administrations municipales n’avaient jamais vraiment eu à penser aux véhicules électriques auparavant, mais certaines villes recherchent déjà des systèmes de gestion intelligents et d’autres moyens de modifier leurs systèmes de distribution et leurs opérations», a déclaré Stiles. «La clé est de savoir maintenant comment éviter des dépenses en capital importantes à l’avenir. L’ajout d’un nouveau transformateur ici et là est bien différent d’une restructuration de sous-stations. »

Prendre une longueur d’avance

Mais le défi ne se limite pas aux grandes zones comme Los Angeles. Kintner-Meyer a déclaré que les petites villes aux ressources limitées auront besoin d’aide pour planifier leur infrastructure de recharge et leur capacité d’hébergement. C’est la prochaine étape.

Pour la prochaine étude, les chercheurs examineront de plus près les moyens d’intégrer les VÉ dans les systèmes de distribution d’énergie locaux et régionaux à travers le pays.

«Nous avons les données et la méthode pour exécuter des scénarios hypothétiques», a déclaré Kintner-Meyer. «Avec les données des services publics sur les lignes d’alimentation et l’infrastructure, nous pouvons créer les modèles puis les partager afin que les administrations puissent prendre une longueur d’avance.»

Sci Tech Daily

Contribution: André H. Martel

Rabais sur assurance pour voiture électrique!