Les véhicules électriques arrivent en masse. Comment les services publics locaux, les gestionnaires de l'énergie et les villes peuvent-ils se préparer ? C'est la question clé abordée par une nouvelle étude menée par des chercheurs du PNNL, Pacific Northwest National Laboratory.
"Bien que nous ne sachions pas exactement quand nous atteindrons le point de basculement, les flottes de véhicules à recharge rapide changeront la façon dont les villes et les services publics gèrent leurs réseaux et infrastructures énergétiques." Il l'énonce Michael Kintner Meyer, ingénieur en systèmes électriques et auteur principal de l'étude. "Ce n'est pas une question de si, mais quand."
L'étude, publiée aujourd'hui, intègre et incorpore de nombreux facteurs jamais évalués ensemble, tels que les camions électriques pour la livraison et le transport long-courrier, ainsi que les stratégies de recharge intelligente. Des problèmes qui semblent encore hors de portée des décideurs, mais ceux du timing annoncé sont dramatiquement proches.
L'électrification des transports arrive.
Comme toute révolution qui se respecte, même la révolution électrique finira par faire rouler des têtes. Selon EV Hub, il existe déjà plusieurs millions de véhicules électriques, principalement des voitures et des SUV, sur les routes de la planète. Les chercheurs se sont évidemment concentrés sur les seuls États-Unis, évaluant la capacité du réseau électrique au cours de la prochaine décennie.
Nos réseaux pourront-ils gérer les flottes croissantes de véhicules électriques de toutes tailles, y compris les camions, qui peuvent être connectés à des bornes de recharge pour les maisons, les entreprises et les routes de courte et longue distance?
L'analyse du PNB a révélé la charge maximale des véhicules électriques que le réseau pourrait gérer sans avoir à construire de nouvelles centrales électriques et de nouvelles lignes de transmission.
Révolution électrique, bonnes et mauvaises nouvelles.
La bonne nouvelle est que jusqu'en 2028, l'ensemble du système d'alimentation électrique, de la génération à la transmission, supporte jusqu'à 24 millions de véhicules électriques, soit environ 9 % du trafic automobile actuel aux États-Unis. Si nous voulions déménager en Italie (je fais confiance pour documenter), le chiffre correspondrait à environ 4,5 millions de véhicules. La mauvaise nouvelle, bien sûr, est peu de temps après.
Avec environ 30 millions de véhicules électriques, les choses deviennent risquées. Localement, des problèmes peuvent survenir. Beaucoup ne le savent pas, certains le savent: un véhicule électrique à recharge rapide peut absorber la même charge que 50 maisons. Si chaque maison d'une rue avait un véhicule électrique, un transformateur de puissance ne pourrait pas gérer la charge de tout le monde en même temps.
Lisser la courbe du canard
Comme détaillé dans le rapport, la planification actuelle du réseau ne tient pas suffisamment compte un afflux massif de véhicules électriques. Cette omission aggrave une situation déjà stressante: le redoutable courbe de canard.
La courbe de canard est un profil de charge de 24 heures sur le système électrique et se produit généralement dans les zones avec de nombreuses installations photovoltaïques. La courbe est basée sur une charge modérée le matin, une charge faible pendant la journée lorsque les unités solaires alimentent le réseau en électricité et une charge élevée la nuit lorsque les gens rentrent du travail et que le soleil se couche.
À mesure que la demande augmente, la tension chute. Et avec plus de véhicules électriques se connectant pour se recharger le soir, le gain d'altitude devient encore plus raide et augmente les coûts d'électricité.
Stratégies de charge intelligentes
Éviter de charger aux heures de pointe du matin et en début de soirée peut lisser la demande de pointe et remplir la courbe du canard, selon l'étude. L'approche a deux aspects positifs. En premier lieu, bénéficierait d'une énergie solaire relativement "propre" pendant la journée. Cela réduirait ou éliminerait également la forte pointe du soir, lorsque l'énergie solaire diminue et que d'autres sources viennent compenser la différence.
Les scénarios plausibles soulignent la nécessité de planifier le réseau énergétique.
L'équipe de recherche a développé et modélisé des scénarios plausibles pour 2028. Les scénarios incluent un mélange de véhicules routiers légers (passagers), moyens (camions et fourgonnettes) et lourds (fret) - c'est la première fois que les trois catégories de véhicules sont incluses dans cette analyse. Un modèle de fret routier a également été développé avec des bornes de recharge sur autoroute tous les 80 kilomètres pour les trois classes de véhicules.
Les scénarios ont pris en considération l'évolution du réseau énergétique et sa capacité au niveau national et régional. L'équipe s'est concentrée sur les scénarios présentant le plus grand potentiel d'impact sur le réseau.
Les goulots d'étranglement dus à la nouvelle recharge des véhicules électriques sont évidemment apparus surtout dans les zones... avec plus de véhicules électriques.
En Californie, par exemple. Los Angeles prévoit de devenir entièrement électrique avec sa flotte urbaine d'ici 2030. Le pic est venu 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 jusqu'à 45 minutes, au lieu des 15-20 ampères pendant 6 à 8 heures de la plupart des véhicules électriques d'aujourd'hui.
Les véhicules à recharge rapide sont parmi les plus grands défis pour les planificateurs d'aujourd'hui
Les législateurs, les planificateurs, les visionnaires et les décideurs n'ont jamais vraiment eu à penser aux véhicules électriques auparavant. Maintenant, ils devront changer rapidement les systèmes de distribution et les opérations. La clé est de comprendre maintenant comment éviter de grandes dépenses en capital à l'avenir. Et le défi ne se limite pas aux grandes villes. Les plus petits, aux ressources limitées, ont besoin d'aide pour construire leur propre infrastructure de recharge et la capacité de produire de l'énergie.
