Véhicule électrique : entre engouement et inquiétude pour réussir la transition énergétique

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(Crédits : DR)
Avec son programme de soutien aux véhicules électriques et hybrides et son souhait d'accélérer le déploiement de ce nouvel écosystème de mobilité, la France a vocation à devenir l'un des piliers européens de la mobilité électrique. Mais comment le réseau électrique va-t-il pouvoir s'adapter à ces nouveaux usages ? Par Ons Sassi et Guillaume Dardelin, Yélé Consulting.

Selon le rapport final du projet européen « Scénarios pour l'électrification du transport » [1], la part des véhicules électriques et hybrides en France pourrait atteindre, à horizon 2030, 18% du marché automobile dans un scénario réaliste et jusqu'à 26% dans un scénario optimiste. Cette évolution se traduira par environ 4,5 millions de véhicules électriques et hybrides en circulation et 7 millions de points de recharge en 2030.

Des signaux tarifaires à mettre en place pour un impact acceptable sur le réseau

Un déploiement de 4,5 millions de véhicules propres représente une consommation électrique supplémentaire d'environ 7 TWh par an, soit environ 2% de notre consommation totale d'électricité actuelle. L'effet de ce déploiement reste alors marginal en termes de consommation électrique, mais quel impact pourrait-il avoir sur notre réseau ? Quelles sont les actions à mettre en place pour minimiser les risques de défaillance du réseau et éviter d'accentuer les pics de consommation surtout en périodes de forte demande électrique ?

Le gestionnaire du réseau de transport RTE a simulé les niveaux de consommation journalière en cas d'intégration de la recharge de 4 millions de véhicules électriques au réseau, au travers de trois scénarios qui diffèrent entre eux par la présence ou non de signaux tarifaires incitant les usagers à recharger leurs véhicules aux moments les plus judicieux pour le réseau [2].

On constate que dans les scénarios où les signaux tarifaires sont inexistants ou faibles, la recharge massive de véhicules électriques pèsera fortement sur les périodes de pointe de consommation. Une puissance appelée supplémentaire de 4.000 MW, selon les simulations de RTE, soit l'équivalent de plus de 4 réacteurs nucléaires de 900 MW, pourrait être atteinte. Ceci fait courir un risque de défaillance du réseau électrique en cas de conditions défavorables notamment en hiver, par exemple en période de grand froid et de faible disponibilité du parc nucléaire. A minima, cette recharge massive aurait pour conséquence, dans les scénarios défavorables, l'activation de leviers coûteux et émetteurs de CO2 afin de pouvoir satisfaire cette pointe de consommation (recours plus grand aux énergies fossiles, augmentation des imports d'électricité depuis les pays voisins). En revanche, l'impact des recharges resterait limité si des signaux tarifaires « intelligents » incitaient les usagers à recharger leurs véhicules tout au long de la journée, lissant ainsi le niveau de consommation à la maille nationale.

Au-delà des signaux tarifaires, les leviers pour limiter l'impact des véhicules électriques

En parallèle de la mise en place de signaux tarifaires, qui permettent déjà en partie de limiter l'impact des recharges des véhicules électriques, plusieurs leviers sont envisageables : la maîtrise de l'énergie, la gestion optimisée des véhicules électriques entre usagers et le calibrage technique des recharges et des infrastructures.

D'après le dernier bilan prévisionnel de l'équilibre offre-demande publié par RTE [3], les actions de maîtrise de l'énergie feront baisser la consommation française et pourraient permettre au réseau d'absorber une partie de la hausse de consommation due aux recharges de véhicules électriques. De plus, une gestion optimisée des véhicules électriques entre usagers est envisageable, en développant par exemple l'autopartage pour réduire les besoins de recharge à distance parcourue équivalente ou en mettant en place la recharge alternée des véhicules électriques à l'instar de la circulation alternée décidée lors de pic de pollution pour les véhicules actuels. Les modalités de cette gestion optimisée entre usagers nécessiteront des innovations techniques telles que les réseaux électriques intelligents ou « Smart Grids » et des évolutions réglementaires favorisant de telles innovations. Enfin, des mesures ponctuelles pourraient être prises en cas de forte consommation comme la limitation de la puissance de la recharge.

Afin de limiter l'impact de ces recharges de manière pérenne, le calibrage de l'infrastructure de recharge accélérée et rapide semble être indispensable pour réduire le risque d'accentuer les pics de consommation pendant des heures de pointe. Ces recharges pourraient être pilotées localement directement au niveau de la borne, ou par de nouveaux acteurs, comme les agrégateurs de flexibilité, qui en fonction des contraintes réseaux, du prix de l'électricité, du niveau de charge de la batterie et des trajets planifiés par l'utilisateur, construiraient les profils de recharges les plus optimisés pour le système global.

Pour aller même au-delà d'un scénario de recharge contrôlée, il peut être envisagé que les batteries des véhicules électriques communiquent avec le réseau pour répondre à la demande électrique en cas de pic de consommation. Ce concept, appelé « Vehicle to Grid », nécessite des technologies de batteries et d'infrastructures de recharge spécifiquement adaptées à cet usage, technologies encore peu répandues, mais qui font l'objet de plusieurs expérimentations en vue d'en évaluer la validité et l'utilité. Au-delà de leur durée de vie, les batteries des véhicules électriques peuvent continuer à rendre service au réseau en ayant une seconde vie dans le stockage stationnaire.

Enfin, il est clair que l'arrivée du véhicule électrique se pose en accélérateur des réflexions relatives aux nouvelles technologies et à l'aménagement du territoire même si de nombreuses inconnues demeurent, dont une des plus grandes est liée à l'usage.

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Ons SASSI & Guillaume DARDELIN

Consultants Énergie & Utilities / Yélé Consulting

 [1] Projet Scelectra : http://projet.ifpen.fr/Projet/jcms/xnt_79165/fr/scelectra

[2] Conférence « The Impact of Electric Vehicles on the Electricity System » - 17/10/2016 - Chaire European Electricity Markets (CEEM) and the Chaire Armand Peugeot at Centrale Supélec

[3] Bilan Prévisionnel de l'équilibre offre-demande d'électricité en France - Edition 2016 - RTE

 Site web : http://www.yele.fr

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a écrit le 02/01/2017 à 13:08 :
Solution simple : en mettant des économiseurs d'eau de 1,2 litre par minute sur les robinets d'eau (çà ne change pas le confort) et de 6 litres par minutes pour les douches, on économise en France non seulement des milliards de litres d'eau mais l'équivalent énergétique d'environ 4 réacteurs nucléaires puisque la part de chauffe de l'eau correspond à environ 40% de l'eau utilisée et qu'il y a des pertes thermiques dans les ballons des quelques 33 millions de logements. Et ce simple geste (comme par ailleurs le changement d'ampoules pour mettre des Led et autres électroménager et informatique A+++) ne prend que quelques secondes à effectuer (vissage) et ne coûte que quelques euros. Mais combien y pensent ? Voir pour info : http://www.savinga.fr/aerateurs-pour-lavabo/25-aerateur-economique-deau-neoperl-spray-12-lmin.html
Réponse de le 02/01/2017 à 15:06 :
Sans compter les gains de recyclage de l'eau ! A l'échelle de la France mais plus encore de l'Europe et du monde votre calcul a en effet un impact colossal et c'est pourtant très simple, rapide et très peu coûteux comme geste à effectuer. Le passage en électroménager A+++ c'est aussi l'équivalent de plusieurs réacteurs nucléaires en Europe que l'on peut fermer. Comme quoi chacun peut faire énormément.
Réponse de le 03/01/2017 à 9:00 :
Donc si on suit votre point de vue Il va falloir empêcher les rivières et les fleuves de s'écouler en direction de la mer pour éviter ce gaspillage permanent, et ça c'est plus coton que de contrôler l'eau de la douche ?
a écrit le 02/01/2017 à 12:53 :
La compétitivité des véhicules électriques est prévue dès 2022 au plus tard donc effectivement plusieurs aspects comme ceux cités sont en cours de développement et ne posent pas de problèmes majeurs, auxquels ont été oubliés concernant les véhicules électriques les apports de 6 énergies supplémentaires directement propres aux véhicule : solaire, energy schock absorbers, triboélectricité, volant d'inertie, récupération d'énergie au freinage améliorée (rendement 85% désormais) et via les pneumatiques (Goodyear BH-03 etc) etc. Soit quelques dizaines de KWh en plus par véhicule. La combinaison de l'ensemble résout parfaitement l'équation d'un parc entièrement électrique à horizon 2040/2045. Chez Nissan entre autres on travaille sur ces sujets dont le stockage pour l'habitat. Voir par ex : https://www.youtube.com/watch?v=gFe8h7wJn0E
a écrit le 02/01/2017 à 12:39 :
Le marché du véhicule électrique décollera certainement après résolution du problème d'autonomie de batterie et de nombre de cycles. Il y a encore du travail de R&D mais une fois la technologie inventée le développement sera extrêmement rapide.
On ne peut faire de projections sur le long terme, dans ce contexte de révolution numérique et technologique, de mutualisation et de partage et autres chamboulements de société.
Exemple : la robotisation et l'IA vont détruire massivement des emplois, réduisant peu être les besoins de déplacement individuel ? Le collectif va t'il progresser, ou ce sera plutôt le véhicule autonome ?

Il me semble primordial d’être positionné sur toutes les technologies et donc de laisser la possibilité d’intégrer au réseau de multiples solutions de production, de consommation et de régulation.
Rien n’empêche aussi de devenir un leader mondial des infrastructures réseau, mais pour cela il faut intégrer de nombreux modèles et accepter la mutation du tout centralisé.
La migration du réseau d'un mode centralisé à un mode réparti semble irrémédiable. Avec la multiplication des moyens de consommation et de production d’électricité à différentes échelles. D’où l’intérêt de la régionalisation du pilotage du réseau et de l’intégration rapide des smartgrids, pour pouvoir agir avec un maximum d'efficacité sur l’adéquation offre/demande.

Pour le moment il n'est pas encore nécessaire de bâtir des infrastructures complexes puisque :
- on risque de figer la technologie et peut être même de faire les mauvais choix
- on ne connait pas encore le modèle qui sera prédominant dans 10 ou 20 ans
- des normes émergeront certainement à l’échelle mondiale

pratique :
Le prix des énergies renouvelables continuant à baisser, il faut dés à présent inciter les collectivités, les entreprises et les particuliers à produire partiellement et à réguler leur consommation d'électricité.
Le modèle proposé par Elon Musk tient la route (et la charge), à savoir la recharge partielle des batteries grâce au solaire photovoltaïque.
On pourrait aussi avoir deux modules de batteries permutables, une en charge au domicile et l'autre mobile.
Tout reste à inventer.
a écrit le 02/01/2017 à 10:33 :
Avant de parler d'essor des véhicules électriques, attendons quand même une baisse des tarifs, principal frein à l'achat de ce type de véhicule.
Réponse de le 02/01/2017 à 18:35 :
Le tarif est peut-être un frein mais le frein principal est l'autonomie d'autant que par temps très froid, elle se réduit en peau de chagrin et que par ailleurs les temps de recharge augmentent aussi fortement.
a écrit le 02/01/2017 à 8:48 :
Il semblerait que progressivement le débat se ramène à un débat entre le risque climatique (plus ou moins certain) et le risque nucléaire. Avec en plus le risque de mourir de froid.
Réponse de le 02/01/2017 à 13:50 :
La pollution de l'air provoque des milliers de morts chaque année, rien qu'en France. Il me semble que c'est ça (et de loin) le principal enjeu.

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