Intégration réseau de l’électromobilité

La part des véhicules électriques augmente rapidement. Cela n’est pas surprenant, car la voiture électrique est l’option la plus prometteuse pour un transport individuel sans CO2. Mais quel sera l’impact de l’augmentation de processus de recharge sur le réseau de distribution d’électricité?

Texte: Dr Andreas Beer, Dr Maurus Bachmann

■ Andreas Beer est directeur de l’association Smart Grid Suisse ainsi que de la société Alevar GmbH. Il intervient comment chargé de cours et expert dans plusieurs hautes écoles spécialisées. ■ Maurus Bachmann est directeur de l’association Smart Grid Suisse. Il est un expert en matière de réseau intelligent (smart grid) et de numérisation.

Le réseau de distribution électrique s’est développé au fil des ans. Il est constamment élargi et renouvelé. Son développement tient compte du fait que les utilisateurs du réseau ne prélèvent jamais la puissance maximale tous en même temps. Le réseau local, les postes de transformation et le réseau à moyenne et haute tension sont dimensionnés pour une puissance bien inférieure à la somme des puissances de raccordement connectées. Cela permet de réduire les coûts au profit de tous les utilisateurs.

Avec la mobilité électrique, de nouveaux modèles de consommation voient le jour. La majorité des processus de recharge est liée au rythme du monde du travail: la voiture est branchée pour être rechargée le matin à l’arrivée sur le lieu de travail et le soir au retour à la maison. De tels processus de charge nécessitent une puissance de charge élevée, avec un taux de simultanéité élevé. Quoi qu’il en soit, ils nécessitent une expansion du réseau électrique à différents niveaux de tension.

Gestion de la charge optimisant le réseau

Afin de fournir à temps la capacité de réseau requise, il faut procéder à des extensions sur des sections de réseau existantes. Les installations de réseau actuelles doivent être

remplacées avant d’atteindre la fin de leur vie, ce qui génère des coûts supplémentaires

Profil de charge du réseau sans la mobilité électrique Profil de charge du réseau avec la mobilité électrique Recharger à domicile

Recharger sur le lieu de travail ■ Profil de charge typique d’une zone de réseau avec et sans mobilité électrique au cours de la journée. élevés. Si on exerce une influence sur les

processus de charge, c’est-à-dire si on diminue les capacités de charge simultanées, il est possible de réduire l’expansion nécessaire du réseau et donc les coûts supplémentaires. Tous les conducteurs de véhicules

ont-ils vraiment besoin de la pleine puissance en même temps? Le potentiel d’optimisation du réseau résulte de la volonté de

payer pour la puissance de charge élevée disponible à tout moment par rapport à la volonté de changer le comportement de charge ou d’accepter le contrôle de la charge. En d’autres termes: ceux qui veulent tirer beaucoup d’énergie du réseau et ceux qui sont moins flexibles quant au moment de la recharge paieront plus.

Rôles impliqués Différents rôles sont impliqués dans la mise en œuvre de la gestion de la charge optimisant le réseau. Les incitations tarifaires du

gestionnaire de réseau ne touchent pas directement les utilisateurs de véhicules. En

particulier dans les garages partagés des maisons de location, un opérateur d’infrastructure de recharge agit entre le gestionnaire du réseau et l’utilisateur du véhicule. Il fournit aux utilisateurs de véhicules

l’infrastructure de recharge, y compris un système de gestion locale de la charge et un modèle de tarification. Il est le partenaire contractuel du gestionnaire du réseau en ce qui concerne le raccordement au réseau et l’utilisation du réseau. Il paramètre le système local de gestion de la charge.

■ Les processus de recharge amènent les réseaux électriques aux limites de leur capacité.

Mesures urgentes Il est nécessaire d’agir, car les réseaux électriques dont la mobilité électrique aura besoin dans 20 ou 30 ans sont planifiés et construits aujourd’hui. Afin de concevoir de manière optimale l’expansion nécessaire, trois mesures principales sont possibles: 1. Une contribution aux coûts du réseau correspondant à la capacité de connexion commandée favorise un dimensionnement optimisé de la connexion lors de sa création déjà. 2. La charge du réseau peut ainsi être spécifiquement influencée en raison de la contrôlabilité. Afin de créer les conditions

techniques nécessaires, celles-ci sont précisées dans les conditions de raccordement ou les directives d’usine, tout comme les paramétrages de l’infrastructure de recharge destinés à optimiser le réseau. 3. Des tarifs d’utilisation du réseau appropriés entraînent un changement de comportement en matière de recharge optimisant le réseau et favorisent l’acceptation des systèmes de gestion. Les tarifs réseau, une incitation importante pour le comportement La tarification du réseau incite à un comportement optimisant le réseau. Jusqu’à présent, elle était basée sur la seule mesure disponible: la quantité d’énergie «calculée» en kilowattheures. Le client privé ne savait pas quand l’énergie avait été prélevée et avec quelle puissance. A l’avenir, l’utilisation de systèmes de mesure intelligents (smart meters) permettra de disposer en temps réel du schéma de consommation détaillé (profil de charge) de chaque utilisateur du réseau avec une déclinaison par 15 minutes. Cela permet de fixer des tarifs en fonction du temps et de la puissance de charge, qui reflètent mieux la charge du réseau et fournissent les incitations nécessaires à un comportement d’optimisation du réseau. Souvent, les incitations tarifaires du gestionnaire de réseau ne parviennent pas directement aux utilisateurs de véhicules, mais passent par l’exploitant de l’infrastructure de recharge. Toutefois, des incitations tarifaires pertinentes sont un prérequis pour que l’opérateur de l’infrastructure de recharge fournisse des modèles de tarification appropriés aux utilisateurs.

Aussi vite que nécessaire et pas aussi vite que possible Les processus de charge des véhicules électriques génèrent des pics de puissance dans le réseau de distribution et nécessitent souvent une extension du réseau. Celle-ci peut être limitée si les véhicules électriques sont chargés «aussi vite que nécessaire» et pas «aussi vite que possible». Cela suppose néanmoins que les utilisateurs soient disposés à adapter leur comportement en matière de recharge. En plus des exigences techniques, leur consentement est requis pour assurer une gestion intelligente de la charge. Des incitations tarifaires appropriées les motiveront à ajuster leurs habitudes de consommation ou à accepter une gestion de la charge.

www.smartgrid-schweiz.ch

Lien vers le livre blanc complet: bit.ly/2NdDEgF