Minimiser l’impact des véhicules électriques sur le réseau : Une planification minutieuse de l’emplacement des bornes de recharge pourrait réduire ou éliminer le besoin de nouvelles centrales électriques, selon une nouvelle étude

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Les plans nationaux et mondiaux de lutte contre le changement climatique incluent l’augmentation de l’électrification des véhicules et du pourcentage d’électricité produite à partir de sources renouvelables. Mais certaines projections montrent que ces tendances pourraient nécessiter de nouvelles centrales électriques coûteuses pour répondre aux charges de pointe le soir lorsque les voitures sont branchées après la journée de travail. De plus, la surproduction d’électricité des fermes solaires pendant la journée peut gaspiller une précieuse capacité de production d’électricité.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs du MIT ont découvert qu’il est possible d’atténuer ou d’éliminer ces deux problèmes sans avoir besoin de systèmes technologiques avancés d’appareils connectés et de communications en temps réel, ce qui pourrait augmenter les coûts et la consommation d’énergie. Au lieu de cela, encourager le placement de bornes de recharge pour véhicules électriques (VE) de manière stratégique, plutôt que de les laisser surgir n’importe où, et mettre en place des systèmes pour initier la recharge des voitures à des heures différées pourrait potentiellement faire toute la différence.

L’étude, qui sera publiée dans la revue Rapports de cellule Sciences physiquesest de Zachary Needell PhD ’22, postdoc Wei Wei, et le professeur Jessika Trancik de l’Institut pour les données, les systèmes et la société du MIT.

Dans leur analyse, les chercheurs ont utilisé des données recueillies dans deux exemples de villes : New York et Dallas. Les données ont été recueillies à partir, entre autres sources, d’enregistrements anonymisés collectés via des appareils embarqués dans des véhicules et d’enquêtes qui ont soigneusement échantillonné des populations pour couvrir des comportements de déplacement variables. Ils ont montré les heures de la journée où les voitures sont utilisées et pendant combien de temps, et combien de temps les véhicules passent dans différents types d’endroits – résidentiel, lieu de travail, shopping, divertissement, etc.

Les résultats, dit Trancik, « complètent le tableau sur la question de savoir où localiser stratégiquement les chargeurs pour soutenir l’adoption des véhicules électriques et également soutenir le réseau électrique ».

Une meilleure disponibilité des bornes de recharge sur les lieux de travail, par exemple, pourrait aider à absorber l’électricité de pointe produite à midi par les installations d’énergie solaire, qui pourrait autrement être gaspillée car il n’est pas économique de construire suffisamment de batteries ou d’autres capacités de stockage pour économiser tout pour plus tard dans la journée. Ainsi, les chargeurs sur le lieu de travail peuvent offrir un double avantage, en aidant à réduire la charge de pointe du soir due à la recharge des véhicules électriques et en utilisant également la production d’électricité solaire.

Ces effets sur le système d’alimentation électrique sont considérables, surtout si le système doit répondre aux demandes de recharge d’un parc de véhicules personnels entièrement électrifiés parallèlement aux pics d’autres demandes d’électricité, par exemple les jours les plus chauds de l’année. S’ils ne sont pas atténués, les pics de la demande de recharge de véhicules électriques en soirée pourraient nécessiter l’installation de plus de 20 % de capacité de production d’électricité en plus, selon les chercheurs.

« Une charge lente sur le lieu de travail peut être préférable à des technologies de charge plus rapides pour permettre une meilleure utilisation des ressources solaires de midi », a déclaré Wei.

Pendant ce temps, avec la recharge à domicile retardée, chaque chargeur de VE pourrait être accompagné d’une application simple pour estimer le temps de commencer son cycle de charge afin qu’il se recharge juste avant qu’il ne soit nécessaire le lendemain. Contrairement à d’autres propositions qui nécessitent un contrôle centralisé du cycle de charge, un tel système ne nécessite aucune communication d’informations entre les appareils et peut être préprogrammé – et peut accomplir un changement majeur dans la demande sur le réseau causé par l’augmentation de la pénétration des véhicules électriques. La raison pour laquelle cela fonctionne si bien, dit Trancik, est due à la variabilité naturelle des comportements de conduite entre les individus d’une population.

Par « recharge à domicile », les chercheurs ne font pas uniquement référence aux équipements de recharge dans les garages individuels ou les aires de stationnement. Ils disent qu’il est essentiel de rendre les bornes de recharge disponibles dans les emplacements de stationnement sur rue et dans les aires de stationnement des immeubles d’habitation également.

Selon Trancik, les résultats soulignent l’intérêt de combiner les deux mesures – la recharge sur le lieu de travail et la recharge différée à domicile – pour réduire la demande d’électricité de pointe, stocker l’énergie solaire et répondre de manière pratique aux besoins de recharge des conducteurs tous les jours. Comme l’équipe l’a montré dans des recherches antérieures, la recharge à domicile peut être un élément particulièrement efficace d’un ensemble stratégique de points de recharge ; la recharge sur le lieu de travail, ont-ils constaté, n’est pas un bon substitut à la recharge à domicile pour répondre aux besoins des conducteurs tous les jours.

« Étant donné qu’il y a beaucoup d’argent public consacré à l’expansion de l’infrastructure de recharge », explique Trancik, « comment motivez-vous l’emplacement de manière à ce qu’il soit intégré de manière efficace et efficiente dans le réseau électrique sans nécessiter beaucoup d’extension de capacité supplémentaire ?  » Cette recherche offre des indications aux décideurs sur les points sur lesquels concentrer les règles et les incitations.

« Je pense que l’une des choses fascinantes à propos de ces découvertes est qu’en étant stratégique, vous pouvez éviter de nombreuses infrastructures physiques dont vous auriez autrement besoin », dit-elle. « Vos véhicules électriques peuvent déplacer une partie du besoin de stockage d’énergie stationnaire, et vous pouvez également éviter d’avoir à augmenter la capacité des centrales électriques, en considérant l’emplacement des chargeurs comme un outil de gestion des demandes – où elles se produisent et quand ils se produisent. »

Une charge à domicile retardée pourrait faire une différence surprenante, a découvert l’équipe. « Il s’agit essentiellement d’inciter les gens à commencer à charger plus tard. Cela peut être quelque chose qui est préprogrammé dans vos chargeurs. Vous incitez les gens à retarder un peu le début de la charge, de sorte que tout le monde ne charge pas en même temps, et cela adoucit le culminer. »

Un tel programme exigerait un engagement préalable de la part des participants. « Vous auriez besoin d’avoir suffisamment de personnes s’engageant dans ce programme à l’avance pour éviter l’investissement dans l’infrastructure physique », a déclaré Trancik. « Donc, si vous avez suffisamment de personnes qui s’inscrivent, vous n’avez essentiellement pas besoin de construire ces centrales électriques supplémentaires. »

Il n’est pas certain que tout cela s’alignerait parfaitement, et il serait crucial de mettre en place la bonne combinaison d’incitatifs. « Si vous voulez que les véhicules électriques agissent comme une technologie efficace de stockage de l’énergie solaire, alors le [EV] le marché doit croître assez rapidement pour pouvoir le faire », déclare Trancik.

Pour utiliser au mieux les fonds publics pour y parvenir, dit-elle, « vous pouvez inciter les installations de recharge, qui passeraient idéalement par un processus concurrentiel — dans le secteur privé, vous auriez des entreprises qui soumissionnent pour différents projets, mais vous pouvez inciter l’installation la facturation sur les lieux de travail, par exemple, pour profiter de ces deux avantages. » Les chargeurs auxquels les gens peuvent accéder lorsqu’ils sont garés près de leur résidence sont également importants, ajoute Trancik, mais pour d’autres raisons. La recharge à domicile est l’un des moyens de répondre aux besoins de recharge tout en évitant les perturbations gênantes des activités de déplacement des personnes.

L’étude a été soutenue par le programme opérationnel pour la compétitivité et l’internationalisation du Fonds européen de développement régional, le programme d’opérations régionales Lisbonne Portugal et la Fondation portugaise pour la science et la technologie.

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