Un jour, la demande d'électricité pour recharger les véhicules électriques pourrait submerger le réseau électrique, à moins que le secteur de l'électricité ne soit préparé à relever le défi.

Avec une flotte croissante de véhicules électriques sur la route, les planificateurs de réseau dépendent d'estimations précises des modèles de charge pour calculer la demande d'électricité. Une équipe de chercheurs de l'Université de Stanford a assemblé un modèle probabiliste évolutif pour la demande de charge qui peut être appliqué à un éventail flexible de populations et tenir compte d'un large éventail de facteurs. En Californie, le modèle a révélé que d'ici 2030, dans un scénario où la plupart des propriétaires de véhicules électriques choisissent de recharger leurs véhicules lorsqu'ils rentrent chez eux tous les soirs, la demande de recharge de pointe serait plus de deux fois plus élevée que si les conducteurs rechargeaient toute la journée à la maison, au travail. et les gares publiques. D'ici 2030, la recharge des véhicules électriques représentera une part importante de la demande d'électricité dans les économies avancées. Par conséquent, maintenir la demande de pointe aussi basse que possible réduirait le besoin de nouveaux générateurs et lignes de transmission.

"Nous voulions créer un cadre modèle pour la planification à long terme qui capture les modèles de charge des conducteurs réels et tient compte de l'incertitude", a déclaré Ram Rajagopal, auteur principal de l'étude, qui a été publiée dans l'édition du 1er mars de Applied Energy , Rajagopal est professeur associé au département de génie civil et environnemental de Stanford.

Les 7 millions de véhicules électriques d'aujourd'hui dans le monde devraient atteindre 400 millions d'ici 2040. Afin de soutenir cette augmentation de près de 60 fois, le monde doit apporter des mises à jour substantielles à l'infrastructure de soutien aux véhicules électriques, y compris la capacité de production, la transmission et la distribution, les technologies de réseau intelligent et environ 300 millions de bornes de recharge facilement accessibles.

Le passage des véhicules à essence aux véhicules électriques est essentiel pour décarboner l'activité humaine. Les possibilités pour les conducteurs de recharger leurs véhicules électriques doivent être pratiques et nombreuses pour que ce changement se produise. Les futures décisions politiques peuvent faciliter une recharge simple, fiable et abordable.

"Nous prévoyons que cela sera utilisé par les personnes du secteur des services publics, ainsi que par le gouvernement, qui souhaitent une approche basée sur les données pour étudier les scénarios futurs", a déclaré Siobhan Powell, co-chercheur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat. candidat au département de génie mécanique de Stanford.

Le modèle des chercheurs vise à donner aux planificateurs du réseau et aux décideurs politiques ces informations :où, quand, comment, combien et à quelle fréquence les conducteurs factureront. Sur un ordinateur portable ordinaire, le modèle pourrait simuler les données de charge de 100 millions de véhicules électriques en 10 minutes environ, ont déclaré les chercheurs.

Population plus diversifiée

Aujourd'hui, la majorité des recharges de véhicules électriques en Californie ont lieu dans des maisons unifamiliales. Cependant, les chercheurs prédisent que les personnes ayant moins accès à la recharge à domicile, comme les locataires d'appartements et les propriétaires de condominiums, passeront aux véhicules électriques et que la fraction de la recharge à domicile diminuera. Dans le même temps, les lieux de travail pourraient installer davantage de bornes de recharge et les services publics d'électricité pourraient encourager la recharge à différents moments de la journée. Le modèle peut tenir compte de plusieurs changements de facteurs.

"Dans le modèle, nous capturons le comportement du conducteur, ce qui inclut le moment où il charge, le moment de sa charge et la quantité d'énergie qu'il utilise. Nous capturons également l'emplacement, comme la maison ou le lieu de travail", a déclaré Gustavo Cezar, l'autre co-responsable. chercheur. Cezar est titulaire d'un doctorat. candidat en génie civil et environnemental, et ingénieur au sein du SLAC National Accelerator Laboratory de Stanford.

Certains des conducteurs d'aujourd'hui utilisent également des minuteries automatiques pour dicter quand leurs voitures se rechargent. Les minuteries suivent les prix de l'électricité et facturent les véhicules au moment le moins cher. Cependant, si un grand nombre de minuteries étaient utilisées, elles pourraient provoquer une augmentation de la demande d'électricité sur le réseau. À 23 h, la demande de recharge de véhicules électriques en Californie pourrait atteindre un pic de l'ordre de 8,725 GW en 2030. La demande de pointe quotidienne typique pour toute l'électricité en Californie est actuellement de l'ordre de 25 GW, de sorte que la recharge des véhicules électriques représenterait une grande partie de toute la demande d'électricité. .

Cela pourrait créer un certain nombre de problèmes, surtout si le réseau n'est pas équipé pour gérer ce niveau de demande. En comparaison, les scénarios sans contrôle de minuterie et où la charge était répartie sur la journée ont conduit à une demande de pointe inférieure à 4 GW.

"Les opérateurs de réseau doivent se soucier de la fiabilité et des coûts. Sans planification, dans le pire des cas, ils pourraient se retrouver avec une panne, ou même s'ils peuvent répondre à toute la demande, se retrouver avec des coûts élevés pour l'électricité", a déclaré Powell.

Les décisions politiques prises dans cet esprit pourraient inciter à recharger à un rythme plus distribué, ce qui pourrait freiner les investissements dans les infrastructures électriques tout en maintenant la fiabilité du réseau. Le cadre créé par les chercheurs peut également être augmenté pour inclure d'autres facteurs comme le jour de la semaine, la saison, les vacances ou la région.

Mais, a déclaré Cezar, le simple fait de passer aux véhicules électriques des voitures, des motos et des petits camions à combustion pourrait ne pas suffire à lui seul pour décarboner les véhicules légers. Il a déclaré que, parmi tous les discours sur le passage aux véhicules électriques, la pollution due à la production d'électricité qui les recharge retient trop peu l'attention.

"Ici en Californie, nous utilisons principalement l'énergie solaire pendant la journée, nous allons donc devoir nous procurer une production de combustibles fossiles pour alimenter la charge de charge pendant la nuit, en particulier si l'accent est mis sur la charge résidentielle", a-t-il déclaré. "La prochaine étape est trouver comment augmenter durablement le nombre de véhicules électriques."

Cezar a déclaré que l'équipe travaille à désagréger son modèle et à l'appliquer à des endroits plus étroits, comme les quartiers et les campus, pour aider les planificateurs à éviter de surcharger les systèmes de distribution d'électricité locaux.