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Chargement bidirectionnel des véhicules électriques
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Énergie
Mobilité
La recharge bidirectionnelle des véhicules électriques (VE) fait référence aux chargeurs de VE qui permettent non seulement de recharger la batterie du VE, mais aussi de prélever de l'énergie sur la batterie de la voiture et de la renvoyer au réseau en cas de besoin.
Une énergie abordable et propre
Travail décent et croissance économique
Industrie, innovation et infrastructure
Consommation et production responsables
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Description
La plupart des voitures restent garées 90 à 95 % du temps. Avec l'accélération du passage aux véhicules électriques (VE), les batteries des VE offrent un énorme potentiel en termes d'utilisation de leur vaste capacité de stockage collective comme solution flexible pour soutenir le réseau, qui peut être taxé par un approvisionnement intermittent en énergie renouvelable. La recharge bidirectionnelle des véhicules électriques (V2X) fait référence aux chargeurs de VE qui permettent non seulement de recharger la batterie du VE, mais aussi de prélever de l'énergie sur la batterie de la voiture et de la renvoyer vers le réseau en cas de besoin.
Il existe deux principaux récepteurs de l'énergie d'un véhicule électrique : le réseau (V2G) et l'électricité d'une maison ou d'un bâtiment (V2H). La recharge bidirectionnelle crée une plus grande synergie entre le secteur des transports propres et les sources d'énergie renouvelables, car les batteries des véhicules peuvent stocker l'énergie excédentaire créée par des sources renouvelables variables, telles que le vent et le soleil, puis fournir de l'électricité au réseau ou à la maison lorsque la demande est élevée ou que la production d'énergie est faible. Cela permet de réduire les coupures, de limiter les investissements dans l'infrastructure du réseau et d'améliorer l'intégration des énergies renouvelables. En outre, la recharge V2H peut servir de source d'énergie de secours en cas de coupure de courant, et la recharge V2G peut fournir aux propriétaires de véhicules un revenu supplémentaire grâce à l'arbitrage des prix de l'énergie variables dans le temps.
Problèmes à résoudre
Congestion du réseau
Augmentation de la consommation d'énergie
Fluctuation de la production d'énergies renouvelables
Pics irréguliers de consommation d'énergie
Avantages
Les avantages montrent de manière tangible comment la mise en œuvre d'une solution peut améliorer la ville ou le lieu.
L'objectif principal de la recharge bidirectionnelle des véhicules électriques est d'accroître la flexibilité du réseau. Elle augmente ainsi les flux de revenus potentiels grâce à l'arbitrage ou à la fourniture de services auxiliaires et à l'intégration de l'énergie solaire photovoltaïque, ainsi qu'à l'autonomie en cas de panne d'électricité, tout en permettant l'optimisation des micro-réseaux intelligents. En outre, la solution permet d'obtenir les avantages énumérés ci-dessous. Alors que certains avantages sont susceptibles d'être atteints avec une mise en œuvre de base de la solution, la réalisation des avantages potentiels supplémentaires dépend des fonctions mises en œuvre dans le cadre d'un projet spécifique.
Principaux avantages
Améliorer l'efficacité de l'approvisionnement en énergie
Économiser les pics de demande d'énergie
Améliorer la stabilité du réseau
Avantages potentiels
Réduire l'utilisation des fossiles
Diminution de la consommation d'énergie dans les bâtiments
Augmentation de la part des énergies renouvelables
Réduire les émissions de GES
Fonctions
Les fonctions t'aident à comprendre ce que les produits peuvent faire pour toi et lesquels t'aideront à atteindre tes objectifs.
Chaque solution a au moins une fonction obligatoire, qui est nécessaire pour atteindre l'objectif de base de la solution, et plusieurs fonctions supplémentaires, qui sont des caractéristiques qui peuvent être ajoutées pour fournir des avantages supplémentaires.
Fonctions obligatoires
Chargement véhicules électriques
La recharge bidirectionnelle permet de recharger les véhicules électriques
Stockage l'électricité dans la batterie de la voiture
Le chargement bidirectionnel permet non seulement de charger, mais aussi de stocker l'électricité dans la batterie d'une voiture.
Alimentation l'énergie de la batterie est réinjectée dans le réseau
La recharge bidirectionnelle permet de réinjecter de l'énergie dans le réseau.
Gestion l'offre et la demande d'énergie
Produits qui gèrent l'offre et la demande d'énergie
Fournir la flexibilité par rapport au réseau (V2G)
Un contrôle adéquat permet d'apporter de la flexibilité au réseau.
Fonctions potentielles
Fournir alimentation de secours (V2H)
Produits et services permettant d'utiliser le VE comme source d'énergie de secours
L'utilisation la batterie du VE pour l'équilibrage et le contrôle de la fréquence
Produits et services permettant d'utiliser la batterie du VE pour équilibrer et contrôler les fréquences
Informer clients
Produits qui informent le client sur les services
Payer pour l'énergie réinjectée dans le réseau
Services permettant le paiement de l'énergie réinjectée dans le réseau
Produits offrant ces fonctions
Solution d'optimisation des véhicules en réseau de CENERO
Les systèmes de propulsion électrique vont considérablement façonner et modifier l'avenir de la mobilité. Notre concept d'optimisation V2G démontre la charge bidirectionnelle pour améliorer la stabilité du réseau.
Une variante est généralement quelque chose qui est légèrement différent d'autres choses similaires. Dans le contexte des solutions, les variantes sont des options différentes ou éventuellement des sous-domaines/branches par lesquels la solution peut être mise en œuvre, par exemple des options technologiques différentes.
Les variantes de la recharge bidirectionnelle concernent la question de savoir si l'énergie va du véhicule au réseau (V2G) ou à un bâtiment ou à une maison (V2B ou V2H).
Description
Le réseau intelligent contrôle la recharge des véhicules et renvoie l'électricité au réseau. Le gestionnaire du réseau de transport peut être disposé à acheter de l'électricité aux clients lors des pics de demande ou à utiliser la capacité de la batterie du VE pour des services auxiliaires tels que l'équilibrage et le contrôle de la fréquence.
Contexte de la ville de soutien
Les villes ayant un profil de production solaire photovoltaïque (PV) élevé bénéficient davantage de la recharge bidirectionnelle que celles ayant un profil de production éolienne élevé, car l'énergie solaire est produite et stockée pendant la journée et peut ensuite être distribuée la nuit lorsque le véhicule est connecté au réseau. Parmi les autres facteurs de soutien figurent la tarification dynamique de l'électricité et des marchés de services auxiliaires compétitifs. (IRENA, 2019)
Cas Pratique
Mobilité
Énergie
Chargement de véhicule à X (V2X) pour les véhicules électriques
À Barcelone, une forme innovante de recharge de véhicule à véhicule (V2X) pour les véhicules électriques a été mise en place. Cela peut augmenter la pénétration des énergies renouvelables, le stockage de l'énergie, la flexibilité du réseau et faciliter l'optimisation de la gestion de l'énergie.
Le projet Parker a testé la validité d'une flotte d'entreprise dotée de services V2G (Vehicle to Grid) pour soutenir le réseau électrique et favoriser une plus grande intégration des énergies renouvelables, tout en générant des revenus.
Les véhicules fournissent de l'énergie supplémentaire au bâtiment ou à la maison. Cela n'affecte pas directement les performances du réseau, mais fournit plutôt une alimentation de secours. Il peut également aider le propriétaire du véhicule à éviter les frais liés à la demande ou à augmenter la part d'utilisation de l'électricité produite sur place par la production décentralisée.
Contexte de la ville de soutien
À la suite de la catastrophe de Fukushima, le V2H commercial est disponible au Japon depuis 2012 pour fournir de l'électricité d'urgence en cas de panne de courant. Le déploiement commercial n'a pas encore été atteint ailleurs.
Contexte de la ville
Quels sont les facteurs de soutien et les caractéristiques d'une ville pour lesquels cette solution est adaptée ? Quels sont les facteurs qui faciliteraient la mise en œuvre ?
Alors que les villes produisent de plus en plus d'énergie renouvelable pour atteindre leurs objectifs de neutralité carbone, la recharge bidirectionnelle offre un système de stockage d'énergie moins coûteux pour équilibrer et optimiser le réseau. Toutefois, pour que la recharge bidirectionnelle soit un succès dans une ville, il faut que des réglementations et des politiques soutiennent cette solution :
Pour que la technologie V2G soit suffisamment attrayante pour être déployée à grande échelle, les propriétaires de VE doivent pouvoir "empiler" les flux de revenus provenant des services de flexibilité fournis par la batterie de leur voiture. Un projet pilote danois a permis de dégager des flux de revenus de 1 860 euros par an en moyenne(Andersen, 2021).
Il faut également un niveau élevé de déploiement de VE dans la ville avec les mêmes capacités V2X pour permettre l'agrégation des batteries de VE afin de créer une sorte de centrale électrique virtuelle.
Les stations de recharge des VE et les réseaux de distribution doivent être interopérables pour éviter le verrouillage des fournisseurs et permettre une connectivité rentable entre les VE et les diverses infrastructures de recharge.
Des études ont également montré que les systèmes d'électricité à base d'énergie solaire sont ceux qui bénéficient le plus de la recharge bidirectionnelle.
La technologie étant nouvelle, les villes peuvent promouvoir un comportement durable en construisant l'infrastructure à petite échelle (par exemple, la flotte municipale) avec l'intention de développer la solution à long terme. En outre, pour soutenir le déploiement à grande échelle de la recharge bidirectionnelle, les nouvelles stations de recharge prévues devraient être des chargeurs "intelligents" capables de faciliter le service de réseau décrit avec la solution V2X.
Facteurs de soutien
Déploiement important de VE afin que les VE puissent être regroupés
Réglementation permettant des signaux de prix pour optimiser la charge et la décharge
Interopérabilité entre les VE, les stations de recharge et les réseaux de distribution.
Initiatives du gouvernement
Quels sont les efforts et les politiques entrepris par les administrations publiques locales/nationales pour favoriser et soutenir cette solution ?
Au Royaume-Uni, seuls les points de charge domestiques qui utilisent une technologie intelligente peuvent bénéficier d'un financement public dans le cadre du programme de recharge à domicile des véhicules électriques (IRENA, 2019).
Le paquet européen sur l'énergie propre supprime les frais de "double facturation" pour le prélèvement et l'injection d'électricité dans le réseau (IRENA, 2019).
Cartographie des parties prenantes
Quelles sont les parties prenantes à prendre en compte (et comment) dans la planification et la mise en œuvre de cette solution ?
Carte des parties prenantes d'un système de recharge bidirectionnel pour véhicules électriques (BABLE, 2021)
Potentiel du marché
Quelle est la taille du marché potentiel pour cette solution ? Des objectifs européens soutiennent-ils la mise en œuvre de la solution ? Comment le marché s'est-il développé au fil du temps et plus récemment ?
Selon le Centre allemand de recherche sur l'énergie solaire et l'hydrogène (ZSW), 5,6 millions de VE circulaient sur les routes du monde au début de l'année 2019. Si la plupart des véhicules de tourisme vendus à partir de 2040 étaient électriques, plus d'un milliard de VE pourraient être en circulation d'ici 2050. Cela signifierait qu'au milieu du siècle, environ 14 térawattheures (TWh) de batteries de VE seraient disponibles pour fournir des services au réseau, contre une capacité prévue de 9 TWh de batteries stationnaires. Les VE n'ont généralement besoin de se recharger que pendant 10 % du temps où ils sont à l'arrêt et sont garés 95 % du temps, ce qui laisse 85 % de leur durée de vie pour, en théorie, fournir des services de flexibilité au réseau(Mohammadi, 2019).
Structure des coûts
Les bornes de recharge bidirectionnelles sont encore une technologie naissante et il en existe très peu sur le marché. La structure des coûts est donc très variable et devrait évoluer au fur et à mesure de la maturation de la technologie.
Les coûts d'un système de recharge bidirectionnel pour véhicules électriques sont dus aux coûts d'interface, qui sont 3 à 5 fois plus élevés que ceux d'une recharge intelligente unidirectionnelle. En outre, un nouveau matériel est nécessaire et les batteries peuvent se dégrader plus rapidement.
Données et normes
Quels sont les normes, modèles de données et logiciels pertinents ou nécessaires pour cette solution ?
Les normes internationales visant à normaliser la technologie de charge V2X comprennent les normes CEI 63110 et CEI 61850 (IRENA, 2019).
Une version actualisée de la norme ISO 15118 - 2, qui concerne la communication entre un véhicule électrique et une station de recharge, devrait être publiée en Europe en 2021 (ISO 15118-20). Elle permettra la fonctionnalité "Plug & Charge". (IRENA, 2019)
La création de cette solution a été soutenue par un financement de l'UE.
Cas Pratique
Découvrez des exemples concrets de mise en œuvre de cette solution.
Énergie
Mobilité
Chargement bidirectionnel à la Baumwollspinnerei
Introduire des stations de recharge bidirectionnelles, ainsi que des systèmes intelligents de gestion de la charge, pour l'e-mobilité à la Baumwollspinnerei. Transformer ainsi un simple consommateur d'énergie (véhicule électrique) en un système de stockage d'énergie potentiel.
Chargement et stockage intelligents des véhicules électriques
L'interaction de la gestion de la charge pour contrôler le taux de charge (et dans le cas des VE bidirectionnels - la direction de la charge) en relation avec les batteries de stockage afin d'accroître la stabilité du réseau et d'améliorer l'utilisation des sources d'énergie renouvelables sur le site.
Chargement de véhicule à X (V2X) pour les véhicules électriques
À Barcelone, une forme innovante de recharge de véhicule à véhicule (V2X) pour les véhicules électriques a été mise en place. Cela peut augmenter la pénétration des énergies renouvelables, le stockage de l'énergie, la flexibilité du réseau et faciliter l'optimisation de la gestion de l'énergie.
Le projet Parker a testé la validité d'une flotte d'entreprise dotée de services V2G (Vehicle to Grid) pour soutenir le réseau électrique et favoriser une plus grande intégration des énergies renouvelables, tout en générant des revenus.
Système de recharge public pour véhicules électriques
La réglementation européenne actuelle sur les émissions des voitures est la plus stricte au monde. Outre d'autres restrictions, les seuils ne peuvent plus être respectés avec les seules voitures conventionnelles. Les véhicules électriques constituent une technologie alternative permettant de réduire les émissions locales.
Selon la directive sur la performance énergétique des bâtiments (EPBD), les bâtiments sont responsables d'environ 40 % de la consommation d'énergie et de 36 % des émissions de CO2 dans l'UE.
La résilience urbaine est la capacité d'un système urbain et de tous ses composants à travers les échelles temporelles et spatiales à maintenir ou à retrouver rapidement les fonctions souhaitées face à une perturbation.
L'engagement des citoyens joue un rôle déterminant dans la manière dont les établissements humains sont gouvernés. Les processus de prise de décision sont améliorés par l'engagement des personnes les plus concernées et les plus intimement liées aux défis sociétaux.
Les micro-réseaux apparaissent comme une solution attrayante et viable pour les villes, les services publics et les entreprises afin de répondre aux besoins énergétiques des communautés en exploitant des ressources plus durables, tout en augmentant la résilience, en réduisant les émissions et en atteignant des objectifs politiques ou d'entreprise plus larges.
