Préparer aujourd’hui les réseaux électriques de demain

La technologie V2G ou le véhicule électrique comme levier pour optimiser les réseaux

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De nombreuses études soulignent que le véhicule électrique peut être une alternative au véhicule thermique, en tant que moyen de transport plus respectueux de l’environnement. En revanche, peu d’études portent sur les économies à l’usage (2€ pour 100 km selon l’AVERE) que le véhicule électrique permet de réaliser ainsi que les services qu’il pourrait offrir au système électrique.

Cependant, aux États-Unis, le département de la Défense réfléchit actuellement à ces sujets et envisage, si les résultats sont concluants, de remplacer 200 000 de ses véhicules thermiques par des véhicules électriques6.

Dans ce cadre, la question posée est de savoir si le véhicule électrique est un simple engagement environnemental ou s’il a également un véritable intérêt économique.

Le Vehicule-to-grid, c’est quoi ?

Les technologies qui permettent le branchement et la recharge du véhicule à partir d’une borne sont dites Grid-to-Vehicule (GtoV ou G2V) : l’électricité passe du réseau au véhicule (modèle unidirectionnel) et ce dernier est alors considéré comme un consommateur d’électricité.

Mais la batterie embarquée du véhicule électrique pourrait aussi permettre de stocker de l’énergie, dans la mesure où un véhicule particulier passe la majorité de son temps en stationnement (selon EDF, 50 % des véhicules stationnent en permanence au domicile et 69 % des actifs restent garés1 heures par jour en moyenne sur un emplacement réservé). Le réseau pourrait puiser dans la batterie l’électricité nécessaire pour répondre aux fortes demandes (lors de la pointe de consommation du début de soirée par exemple) ou pour pallier un manque ponctuel de production (lorsque la météo ne permet pas d’exploiter les énergies renouvelables par exemple).
On parle alors de Vehicule-to-Grid (V2G) : le véhicule électrique alimente le réseau en fonction des besoins du système électrique (modèle bidirectionnel) et lui offre un service de flexibilité.

Le projet V2G à Los Angeles

Les États-Unis ont vécu entre 2000 et 2001 de très fortes augmentations du prix de l’électricité et des coupures d’alimentation récurrentes et de grande ampleur. Cette période est connue comme la crise de l’énergie de l’Ouest des États-Unis.

Depuis, la Californie a revu ses systèmes de régulation du marché de l’électricité. Elle s’intéresse particulièrement à toute solution permettant de sécuriser l’approvisionnement local en électricité. C’est la raison pour laquelle cet État américain a été identifié par le département de la Défense comme un terrain de choix pour un projet d’expérimentation sur le V2G permettant de confirmer ou d’infirmer les résultats de ses premières analyses théoriques.

Le gestionnaire du réseau de transport californien California Independent System Operator (CAISO) est d’ailleurs à l’origine d’une feuille de route pour l’intégration du véhicule électrique au réseau publiée en février 2014.

En 2013, le département de la Défense a donc lancé une expérimentation sur la base de l’Armée de l’air américaine de Los Angeles avec une flotte 100 % électrique de 42 véhicules pour tester les systèmes de V2G et identifier les freins, les leviers et les bonnes pratiques en vue de les déployer. Deux phases ultérieures sont envisagées avec le déploiement de 500 véhicules puis de 1 500 véhicules sur 5 autres bases militaires2. Ce projet se présente aujourd’hui comme le plus grand démonstrateur de V2G du monde.

HOW VEHICLE TO GRID (V2G) WORKS

Quelles sont les finalités du projet V2G ?

La première raison d’être du projet est de déterminer si le service de flexibilité pour le système électrique californien, rendu possible grâce au système de V2G, modifie l’équation économique du véhicule électrique. Selon le Berkeley Lab, les résultats préliminaires du projet permettent d’estimer un gain avoisinant les 100 dollars par véhicule et par mois pour l’opérateur de la flotte au titre de ce service de flexibilité. Ce chiffre doit être apprécié au regard des surcoûts spécifiquement liés au V2G, parmi lesquels l’achat et l’installation des systèmes bidirectionnels, la communication entre les compteurs et l’opérateur de réseau (environ 500 dollars par site et par mois avec la CAISO), etc. Au terme du projet, le département de la Défense analysera les retours d’expérience pour décider des modalités d’évolution de l’ensemble de sa flotte.

Mais il s’agit aussi :

  • d’étudier les freins au développement de ces services (notamment réglementaires et liés à la régulation du marché de l’électricité) ;
  • de proposer les modèles alternatifs permettant de lever ces freins ;
  • d’identifier les interlocuteurs et partenaires clés à intégrer dans les réflexions ;
  • de tester et sélectionner les meilleures solutions techniques de “bidirectionnalisation” des bornes de charge et des batteries développées par les constructeurs et équipementiers, etc.

Plus tard, le démonstrateur étendra ses expérimentations à la question de la seconde vie des batteries : que faire des batteries usagées ? Quelle flexibilité additionnelle pourraient-elles offrir au système électrique ?

Pour l’heure, les véhicules électriques de la base aérienne de Los Angeles contribuent à l’équilibre du système électrique de la Californie en injectant de l’électricité pendant les périodes de pointe et en consommant les surproductions temporaires.
L’énergie solaire, intermittente, représente en effet 6,4 % du mix énergétique californien, contre 0,3 % pour l’ensemble des États-Unis, et génère des variations de production.

Un nouveau modèle dont le succès dépend de la croissance du parc de véhicules électriques

À l’heure actuelle, les systèmes de V2G ne sont pas prêts à fonctionner de façon industrielle. Il reste encore beaucoup de difficultés à lever et de solutions à trouver. Il est donc nécessaire d’investir dès aujourd’hui dans la recherche et l’expérimentation pour que ces systèmes arrivent peu à peu à maturité.

Au-delà, l’effort fourni doit concerner l’ensemble du secteur du véhicule électrique qui devra atteindre une taille critique pour que les systèmes de V2G puissent être commercialisés. Il doit donc viser à lever l’ensemble des freins au développement du véhicule électrique, en particulier en :

  • segmentant le marché,
  • définissant et apportant une expérience client du véhicule électrique irréprochable,
  • développant une infrastructure de recharge adaptée aux besoins,
  • développant les incitations économiques à l’achat,
  • concentrant les efforts sur les villes et les flottes d’entreprises qui sont les premiers adoptants du véhicule électrique,
  • etc.

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1. Los Angeles Air Force Base Vehicule to Grid Pilot Project, Berkeley National Laboratory, June 2013

2. Plug-in Electric Vehicle And Vehicle-To-Grid Demonstration, Los Angeles Air Force Base, November 2014


Contact :

Hermano Pereira De Oliveira
Directeur Associé
Ernst & Young Advisory -  Energie
Tél. : +33 1 46 93 76 05

Mélanie Chambaretaud
Ernst & Young Advisory - Energie

Ce article a initialement été publié sur le site SMART GRIDS – CRE