Comment le réseau électrique gérera-t-il la hausse rapide des véhicules électriques ? Un rapport de la North American Electric Reliability Corporation souligne la nécessité de normes industrielles et de modèles fiables pour prédire l’impact sur le réseau.
Alors que le monde avance rapidement vers les énergies propres, le sort et la fonctionnalité du réseau électrique sont en jeu. De nombreux secteurs des énergies vertes sont en plein essor, mais l’augmentation du nombre de véhicules électriques (VE) sur les routes changera considérablement le réseau électrique et la façon dont il gère cette croissance. Les ingénieurs conçoivent souvent des modèles qui peuvent grandement améliorer les performances et stimuler l’innovation. Par exemple, des modèles de performance des batteries au lithium-ion ont aidé les ingénieurs à ajuster et à améliorer en continu ce composant central des performances des VE.
Cependant, il y a eu un manque significatif de développement de modèles de charge des VE. En fait, un seul modèle générique est disponible pour représenter la charge des VE et son impact sur les performances du réseau.
Recharge des véhicules électriques. Image avec l’aimable autorisation d’ Adobe Stock
Les ingénieurs doivent développer et mettre à jour des modèles tout en créant des normes universelles pour l’infrastructure de recharge afin de mieux prédire les charges électriques. La North American Electric Reliability Corporation (NERC) vient de publier un livre blanc soulignant de manière urgente les contributions possibles et encourageant la collaboration intersectorielle entre les fabricants de VE, les acteurs de l’industrie et les décideurs politiques afin de garantir que le réseau électrique puisse supporter la charge massive des flottes de VE dans les années à venir.
Défis auxquels est confrontée l’infrastructure locale du réseau
Les prévisions de croissance du marché des VE montrent un avenir où le moteur à combustion deviendra obsolète. Les mandats gouvernementaux visant à réduire les émissions de carbone ne feront qu’accélérer ce changement. La demande d’électricité sur le réseau va augmenter de manière exponentielle.
Prévisions des ventes de VE aux États-Unis. Image avec l’aimable autorisation de la U.S. EIA
Étant donné que près de la moitié des achats de véhicules seront des VE d’ici 2035, certains risques apparaîtront inévitablement lorsque le réseau sera mis à rude épreuve. L’augmentation totale de la demande d’électricité domestique d’ici 2035 sera d’environ 38 %, ce qui compliquera certainement la fonctionnalité du réseau.
Ces données globales fournissent peu d’informations sur la manière dont une croissance inégale du marché peut entraîner des charges et des contraintes locales considérablement différentes sur le réseau. Les ingénieurs ont besoin d’outils de surveillance du réseau et de communication avec les VE pour aider à prévenir les pannes du réseau causées par des demandes soudaines.
Dans de nombreux endroits, les alimentations locales ne pourront pas supporter cette croissance. Une récente étude examinant la manière dont l’infrastructure locale du réseau en Californie pourrait gérer une augmentation des charges a mis en évidence un besoin important de mises à niveau. Dans le territoire de PG&E, 443 circuits nécessiteront des améliorations, mais seules 88 sont actuellement prévues.
En Californie, les circuits d’alimentation les plus susceptibles d’être surchargés par la croissance des VE ne sont pas répartis de manière égale. Les experts craignent que ce stress imprévisible et inégal sur le réseau n’affecte de manière disproportionnée les zones déjà sujettes aux pannes et aux coupures de courant.
Modélisation, FIDVR et programmes V2G
Le livre blanc de la NERC évalue et prévoit le travail nécessaire. Il formule des recommandations générales en faveur d’une collaboration accrue entre les fabricants, les décideurs politiques et le personnel des services publics afin de garantir que toutes les parties travaillent ensemble pour protéger la résilience du réseau.
Une recommandation spécifique est que les équipements de charge des VE devraient idéalement continuer à fonctionner pendant les pannes importantes du réseau. Cependant, les fournisseurs de transmission doivent identifier les zones où les conditions de récupération de tension retardée induite par une défaillance (FIDVR) peuvent modifier les caractéristiques recommandées de maintien de la tension. Il s’agit d’un exemple spécifique du manque d’informations actuel. Ces lacunes en matière de connaissances poseront problème à moins d’être systématiquement comblées et diffusées à toutes les parties concernées.
Le livre blanc a également conclu que si les chargeurs de VE doivent cesser de charger, ils doivent le faire sans introduire de délai, en revenant aux niveaux de charge d’avant les perturbations dans un délai d’une seconde après la reprise de la tension.
Une autre recommandation majeure est le développement et la facilitation de la technologie véhicule-réseau (V2G), qui permet aux VE de devenir des sources d’énergie en exportant l’excès de capacité de la batterie vers le réseau, ce qui peut stabiliser la fonctionnalité du réseau. Les propriétaires de VE pourraient générer des revenus grâce à cette technologie V2G, ce qui inciterait de nombreux consommateurs à participer aux efforts de stabilisation du réseau.
La croissance du marché des VE est déjà une réalité, mais il est évident que l’infrastructure de recharge, les réglementations et les protocoles visant à protéger la résilience du réseau ne suivent pas le rythme. Les récentes recommandations de la NERC sont une étape importante vers la formalisation de la voie à suivre pour soutenir le développement des VE tout en protégeant le réseau électrique.