Voitures électriques : quelles opportunités pour le réseau et ses consommateurs ?
Résumé
Cette conférence, qui portait sur les opportunités et défis liés à l’intégration des voitures électriques dans le réseau électrique, est née de la visite organisée par LIEGE CREATIVE d’une délégation de doctorants de l’ULiège chez Laborelec - Engie, au printemps dernier, à l’occasion de laquelle le projet SMATCH (Smart Charging Platform) avait été présenté.
Thomas Stegen, Ingénieur de Recherche, Doctorant à la Faculté des Sciences Appliquées, au sein du laboratoire Smart-Microgrids (Institut Montefiore) de l’ULiège dont les recherches portent sur l’évaluation de l’impact de la transition énergétique sur le réseau basse tension, a introduit la conférence en posant le contexte.
Il a mis en lumière les impacts de la transition énergétique sur le réseau, notamment avec la montée en puissance des énergies renouvelables (photovoltaïque et éolien) et l’électrification croissante des usages (véhicules électriques, pompes à chaleur, batteries domestiques...). Ces évolutions entraînent une augmentation significative de la consommation d’électricité qui va encore s’accélérer, la transition des ménages n’étant qu’à ses débuts.
Par ailleurs, le réseau électrique, historiquement conçu pour des usages limités et unidirectionnels, doit désormais gérer des flux bidirectionnels (moyens de production et de consommation) et une demande accrue, ce qui pose des problèmes de surcharge et de congestion.
Sur base de ces constats, on ne peut envisager une transition durable et faisable, au niveau basse tension, qu’en se basant sur une utilisation plus intelligente de la production décentralisée qui réduirait les effets néfastes sur le réseaux de distribution. L’objectif consiste donc à minimiser les soucis liés aux pics d’énergie sur le réseau en aplanissant la courbe.
Frédéric China, Product Manager EMS chez Laborelec, centre de recherche du groupe Engie spécialisé dans l’étude de l’électricité, a ensuite fait le focus sur la mobilité électrique et les changements d’habitudes dans ce domaine.
Les voitures électriques représentent un défi particulier. Leur recharge simultanée peut générer des pics de puissance, augmentant les contraintes sur les infrastructures. Cependant, elles offrent aussi une opportunité grâce à leur flexibilité de charge. En utilisant des stratégies de charge intelligente, il est possible de déplacer la consommation vers les périodes où la demande est faible, ou où l’énergie renouvelable est abondante, réduisant ainsi les coûts et les besoins en infrastructures. Les voitures électriques peuvent être perçues comme des batteries mobiles, permettant une meilleure intégration des énergies renouvelables et contribuant à l’équilibrage du réseau.
Le smartcharging est un outil pour mettre en œuvre ces solutions. Il permet, localement, de diminuer des coûts d’infrastructure, gérer la balance des phases, éviter l’attribution de nouvelles capacités, améliorer l’expérience utilisateur, gérer les priorités de recharge, maximiser l’autoconsommation...
Les solutions proposées incluent le développement de systèmes d’agrégation, où de nombreux véhicules ou ménages mutualisent leur flexibilité pour maximiser les bénéfices collectifs. L’agrégation permet de continuer à répondre non seulement aux besoins locaux, mais aussi de présenter la flexibilité de l’ensemble d’une concession au réseau, ce qui permet de la valoriser davantage. Quand on développe ce type d’agrégation on réalise une centrale électrique virtuelle (VPP, Virtual Power Plant), un système qui intègre plusieurs sources et consommateurs d’énergie distribués pour fournir de l’électricité au réseau ou effacer des consommations.
Les consommateurs peuvent être incités à participer à ce modèle via soit une réduction des coûts (flexibilité implicite), soit des rémunérations (flexibilité explicite) pour leur contribution à l’équilibrage du réseau.
Le smartcharging bénéficie aux gestionnaires d’installations qui souhaitent installer des chargeurs pour leurs employés tout en limitant les coûts d'infrastructure, aux gestionnaires de réseaux qui peuvent limiter les problèmes de congestion du réseau et accélérer la transition énergétique, aux responsables d’équilibres (BRP) qui réduisent le risque de leur portefeuille.
Pour les consommateurs, le smartcharging représente une opportunité d’économiser sur leur facture énergétique et de générer des revenus supplémentaires avec pas ou très peu d’impact sur leurs besoins liés à la charge demandée au moment désiré.
Le logiciel SMATCH est une solution connectée directement aux bornes qui a été développé par Engie et est disponible depuis 2016. Elle permet de gérer efficacement la charge des véhicules électriques en optimisant les coûts tout en respectant les contraintes locales. Ce système est déjà déployé sur des milliers de bornes dans des pays comme les Pays-Bas et la Belgique, montrant des résultats prometteurs. SMATCH est un EMS (Energy Management System) dédié à la mobilité. Les EMS sont dédiés à des contextes précis et construits sur mesure.
Thomas Stegen a ensuite présenté un cas d’étude portant sur l’intérêt d’une communauté d’énergie (son domaine spécifique d’étude) comme autre type d’agrégation. En groupant plusieurs ménages, on peut en effet créer une complémentarité :
- Les flux positifs et négatifs s’annulent localement ;
- Le surplus d’énergie renouvelable peut être utilisé ;
- Il est plus simple de décaler sa consommation pour écrêter un pic global.
Et de souligner que pour une transition efficace, il est nécessaire que les intérêts soient convergents entre les deux acteurs principaux, à savoir l’utilisateur (facture diminuée, coordination avec les voisins, consommation écrêtée) et le réseau (incitants financiers adaptés, pertes minimisées et investissements nécessaires réduits).
Il s’agit ici d’un cas d’étude « recherche » qui vise uniquement une modélisation. On considère une automatisation du contrôle des charges (voitures électriques, systèmes de chauffage, gros électros) via une interface utilisateur simple et des signaux venant de l’opérateur de la communauté
Le modèle pour la voiture électrique a enfin été présenté plus en détails car il apporte le plus de flexibilité (charge énorme avec beaucoup de potentiel).
En conclusion, bien que l’intégration des voitures électriques au réseau électrique pose des défis techniques et organisationnels, nous pouvons affirmer qu’elle représente un atout majeur pour augmenter la flexibilité énergétique.
Annonce
L’arrivée progressive des voitures électriques provoque une augmentation importante de la consommation électrique des ménages. Cette évolution, accompagnée d’une électrification plus large des usages due à la transition énergétique, va impacter nos factures ainsi que l’infrastructure du réseau.
Ces difficultés pourraient néanmoins amener de nouvelles opportunités pour les consommateurs. En effet, le chargement de la voiture étant par nature très flexible, des solutions de gestion intelligente de la recharge permettraient de maximiser l’autoconsommation pour les clients et de ne pas surcharger les lignes électriques aux heures pleines pour le gestionnaire de réseau.
De telles solutions sont envisageables avec des algorithmes qui optimiseraient la facture énergétique des utilisateurs et minimiseraient les coûts de renforcement du réseau.
Cette rencontre-conférence permettra de mettre en exergue les différentes opportunités qui s’offrent aux consommateurs et au réseau, grâce aux développements technologiques rendant possible notamment d’optimiser ce contrôle en le coordonnant avec d’autres équipements (pompes à chaleur, charges flexibles...) et/ou en exploitant d’autres sources de revenus (marchés d’imbalance, de flexibilité...).