Pour la fiabilité du réseau, une étude du PNNL montre qu'une planification préalable et des stratégies intelligentes de recharge des véhicules électriques pourraient aider les villes et les services publics à lisser la courbe du canard et à éviter de nouvelles infrastructures coûteuses
Publié à l'origine sur le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)
Par Lynne Roeder,
RICHLAND, Wash.—Les véhicules électriques arrivent—en masse. Comment les services publics locaux, les planificateurs de réseau et les villes peuvent-ils se préparer ? C'est la question clé à laquelle répond une nouvelle étude menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory pour l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy’s Vehicle Technologies Office 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 Infrastructures électriques du PNNL et le auteur principal de l'étude. "Ce n'est pas une question de si, mais de 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 intelligentes pour les véhicules électriques.
Électrification des transports :serons-nous prêts ?, L'étude de PNNL montre que la croissance des véhicules électriques au-delà de 24 millions de véhicules jusqu'en 2028 pourrait commencer à pincer le réseau de l'ouest des États-Unis. Mike Perkins | PNNL
Selon EV Hub, environ 1,5 million de véhicules électriques, principalement des voitures et des VUS, sont actuellement en circulation aux États-Unis Les chercheurs du PNNL ont évalué la capacité du réseau électrique dans l'ouest des États-Unis au cours de la prochaine décennie, alors que des flottes croissantes de véhicules électriques de toutes tailles, y compris camions, branchez-vous sur des bornes de recharge dans les maisons et les entreprises et sur les voies de transport.
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 davantage de centrales électriques et de lignes de transmission.
La bonne nouvelle est que jusqu'en 2028, le système électrique global, de la génération à la transmission, semble sain jusqu'à 24 millions de véhicules électriques, soit environ 9 % du trafic actuel de véhicules légers aux États-Unis.
Cependant, à environ 30 millions de véhicules électriques, les choses deviennent risquées. Au niveau local, des problèmes peuvent survenir à des nombres encore plus faibles d'adoption de VE. En effet, un VE à recharge rapide peut consommer jusqu'à 50 foyers. Si, par exemple, chaque maison dans un cul-de-sac possède un VE, un seul transformateur de puissance ne pourra pas gérer la charge de plusieurs VE en même temps.
Comme détaillé dans le rapport, la planification actuelle du réseau ne tient pas suffisamment compte d'un afflux massif de véhicules électriques. Cette omission exacerbe une situation déjà stressante :la redoutable courbe de canard.
La courbe de canard est un profil de charge sur 24 heures 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 en électricité 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. Cette oscillation 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 véhicules électriques branchés pour se recharger le soir, la montée en puissance devient encore plus abrupte et fait grimper les coûts d'électricité.
Selon l'étude, les stratégies de recharge intelligentes - en évitant de recharger pendant les heures de pointe le matin et en début de soirée - peuvent lisser les pics de demande et remplir la courbe du canard. L'approche a deux avantages. Premièrement, il tirerait parti d'une énergie solaire relativement propre pendant la journée. Cela réduirait ou éliminerait également les fortes rampes le soir lorsque l'énergie solaire faiblit et que d'autres sources interviennent pour combler la différence.
À partir des données du WECC, l'équipe a développé et modélisé des scénarios plausibles pour 2028. Les scénarios ont été examinés avec des chefs d'entreprise et comprenaient un mélange de véhicules légers (passagers), moyens (camions de livraison et camionnettes) et lourds (semis et fret) véhicules utilitaires sur la route - la première fois que les trois catégories de véhicules ont été 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 interétatiques tous les 50 miles pour les trois catégories de véhicules.
Les scénarios comprenaient l'évolution du réseau et sa capacité aux niveaux étatique 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 des véhicules électriques sont apparus le plus souvent dans certaines régions de la Californie, notamment à Los Angeles, qui prévoit de passer au tout électrique avec sa flotte urbaine d'ici 2030. Le pincement 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 45 minutes, au lieu des 15 à 20 ampères tirés sur 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 du PNNL. Selon lui, la recharge rapide des véhicules et l'intégration des charges mobiles (les flottes en mouvement) sont parmi les plus grands défis pour les planificateurs aujourd'hui.
"Ils n'avaient jamais vraiment eu à penser aux véhicules électriques auparavant, mais certaines villes étudient déjà des commandes intelligentes et d'autres moyens de modifier leurs systèmes de distribution et leurs opérations", a déclaré Stiles. "La clé est de comprendre maintenant comment éviter de grosses dépenses en capital à l'avenir. L'ajout d'un nouveau transformateur ici et là est très différent de la révision d'une sous-station. »
Mais le défi ne se limite pas à de vastes zones comme Los Angeles. Kintner-Meyer a déclaré que les petites villes aux ressources limitées ont besoin d'aide pour planifier leur infrastructure de recharge et leur capacité d'hébergement. C'est la prochaine étape.
Dans une étude de suivi, les chercheurs examineront de plus près les moyens d'intégrer les véhicules électriques dans les systèmes de distribution d'électricité locaux et régionaux à travers le pays.
"Nous avons les données et la méthode pour exécuter des scénarios de simulation", a déclaré Kintner-Meyer. "Avec les données des services publics sur les départs et l'infrastructure, nous pouvons construire les modèles, puis les transmettre afin qu'ils puissent prendre une longueur d'avance."
Des détails supplémentaires sur l'étude peuvent être trouvés dans le rapport, "Véhicules électriques à l'échelle - Analyse de la phase I :Impacts de l'adoption élevée des véhicules électriques sur le réseau électrique de l'ouest des États-Unis" écrit par Kintner-Meyer et ses collègues du PNNL Sarah Davis, Dhruv Bhatnagar, Sid Sridhar, Malini Ghosal et Shant Mahserejian.
Le Pacific Northwest National Laboratory s'appuie sur des capacités de signature en chimie, en sciences de la Terre et en analyse de données pour faire progresser la découverte scientifique et créer des solutions aux défis les plus difficiles du pays en matière de résilience énergétique et de sécurité nationale. Fondée en 1965, PNNL est exploitée par Battelle pour l'Office of Science du Département américain de l'énergie. L'Office of Science du DOE est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s'efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d'informations, visitez le centre d'actualités de PNNL. Suivez-nous sur Facebook, Instagram, LinkedIn et Twitter.
Publié :29 juillet 2020
Image en vedette, EV Child Advocate Chargeant le EV de sa famille, Zach Shahan, CleanTechnica
