Le véhicule électrique, chantier de la conception des réseaux de … · 2014. 10. 23. · Le...
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Le véhicule électrique, chantier de la conception des réseaux de distribution d'électricité du futur. Journée GDR ISIS/MACS/SEEDS « Smart Grids : Enjeux Scientifiques » 7 Octobre 2011 22/08/2011 Gilles BERNARD 1 Deux thèmes sont développés dans cet exposé : 1. Maîtrise éco-environnementale de la recharge des véhicules 2. Perspective de développement de l'écosystème de données
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Le véhicule électrique, chantier de la conception des réseaux de
distribution d'électricité du futur.Journée GDR ISIS/MACS/SEEDS
« Smart Grids : Enjeux Scientifiques »7 Octobre 2011
22/08/2011Gilles BERNARD
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Deux thèmes sont développés dans cet exposé :
1. Maîtrise éco-environnementale de la recharge des véhicules
2. Perspective de développement de l'écosystème de données
Il faut éviter d'accroître les appels de puissance
La conjonction de nombreuses recharges de véhicules avec les autres besoins de consommation a un impact économique et environnemental important :
en moyenne nationale : besoin de centrales de production "de pointe", coûteuses et productrices de CO2
en moyenne régionale ou locale : besoin de renforcer des ouvrages de réseaux (postes de transformation ou lignes)
les coûts pèsent sur le prix de l'électricité payé par tous les consommateurs.
Les recharges des véhicules électriques doivent être régulées (temps et puissance) en conséquence, compte tenu de leur caractère erratique. Leurs caractéristiques s'y prêtent.
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Le niveau est fortement lié à la température : la pointe d'un jour peut être inférieure au creux d'un autre jour, même en hiver.
La forme dépend du type de jour : ouvré -> chômé
Reporter les recharges de véhicules dans les creux de la consommation nationale comme dans les creux de charge des réseaux va nécessiter une régulation affinée.
Courbe de charge nationale : elle est fortement liée au climat et aux périodes d'activité.
Courbe de charge locale : la forme dépend en outre du territoire desservi et les pointes ne sont pas synchrones.
100%
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A fin mars 2011 : 11 179 MW en service, dont 5 517 MW éolien et 1 146 MW photovoltaïque.
Développement intensif de la production raccordée au réseau de distribution d'électricité ERDF.
Croissance ~ 1800 MW/an.
A fin juin 2011 : 11 725 MW en service,
dont 5 732 MW éolien
et 1 473 MW photovoltaïque.
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Volatilité de la production éolienne : exemple de la productibilité instantanée du parc français
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Février à juin 2011 par pas horaire
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Volatilité de la production photovoltaïque, et de la consommation :Exemple d'alimentation d'une île, par le réseau et par production PV,
deux jours différents d'une semaine de juin.
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Consommation totale, jour 1 de semaine
Production PV, jour 1 de semaine
Consommation totale,jour 2 de la même semaine
Production PV, jour 2 de la même semaine
heure
Puissance
Comblement d'écart par le réseau
MTTHT
BT
et autres Entreprises Locales de Distribution
Puissancede réseau
Consommationlocale
Tenue de la tension par le Distributeur
Injection d'énergie
‒240 Volts‒230 Volts‒220 Volts‒210 Volts
Flux alternés
+ Respect de la capacité maximale de transit de chaque ouvrage.
50Hertz
Equilibre global par RTE entre production et consommation : régulation en fréquence (Hertz)
Evolution des services de réseaux avec l'injection de productions volatiles sur le réseau de distribution
limites règlementaires
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Etc…
Les réseaux vont devoir réaliser une nouvelle optimisation
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Pour réaliser un optimum géré localement, avec le développement :
de productions locales d'électricité à base d'énergies renouvelables,
de véhicules électriques,
de stockages,
de nouvelles régulations des usages…
Services du réseau :
Accès au marché des Fournisseurs
Comptages et reconstitution des flux d'énergie, transmission de données
Apport d'énergie complémentaire
Evacuation d'énergie en surplus
Tenue de tension et fréquence
Qualité de l'alimentation (disponibilité, creux
de tension, compatibilité électromagnétique…)
Secours et dépannages
Réseau de Distribution d'Electricité Éco-cité
Grands réseaux interconnectés, équilibre global
consommation/production
+40+30+20+10+00-10
Le développement des véhicules électriques est en concordance avec celui de la production locale à base d'EnR
Energies renouvelables
Variabilité instantanée fonctionde la situation climatique, sans relation avec les besoins.
Pas de capacité de stockage tampon.
Véhicules électriques : valorisation des batteries
Modulation possible de l'instant de recharge
Modulation de la puissance, à la baisse ou à la hausse
Réinjection potentielle sur le réseau.
Complémentarité,utile à l'équilibre énergétique local.
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MT
BT
Ensemble des Consommations
EnRdisponible
Puissance disponible au point de charge (kW)
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Des solutions économiques et techniques à développer pour réguler les recharges
• Au stade de la conception et l'installation, régulation par le prix :– Répercussion des coûts de raccordement et renforcement en fonction des
puissances maximales demandées et de la capacité à écrêter ses pointes,
– Conception et choix de tarifs à postes de puissance horosaisonnalisés et à pointe mobile.
• Au moment de la recharge, pilotage temps réel :– Communication entre la borne et le réseau pour connaître les contraintes ou
opportunités
– Asservissement par automate local en fonction de la valeur de la tension réseau, voire de la fréquence, ou même de la température (qui détermine l'ampleur des pointes)…
– Combinaison des deux
Installation de gestionnaires d'énergie programmables.Développements techniques, évolution de la régulation, concertation et
communication entre acteurs (véhicules et installations compatibles…)
L'émergence d'opérateurs de "mobilité électrique" et des "services d'itinérance", pour un accès aisé aux points de charge….
Fournisseur d'électricité Gestionnaire de réseau de distribution par zone géographique
Fournisseur d'électricité
Fournisseur d'électricité
PdC PdC PdC PdC PdC
Gestionnaire de service de recharge Y
Point de livraison et de choix de Fournisseur
Point de livraison et de choix de Fournisseur
Point de livraison et de choix de Fournisseur
PdC PdC PdC PdC PdC
Gestionnaire de service de recharge X
Client
Client
PdC PdC PdC PdC PdC
Gestionnaire de service de recharge Z
Client
Contrôle d'accès
Opérateurs de mobilité
"sans frontière"
Paiement
Contrôle d'accès
Contrôle d'accès
Paiement
Paiement
Paiement
Flux de données de comptage
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…élargit l'écosystème des données de consommations.
Développement des échanges de données concernant la recharge.
Producteurs de services
Services au clientGestionnaires
de bornesOpérateurs de
mobilitéGestionnaires
de réseauxFournisseurs d'électricité
Ajustement Agrégateurs
Localisation des bornes, disponibilité, réservation(POI/GPS)
Identification client
Requête (puissance, temps, priorité…)
Recharge
Paiement de la recharge
Traitement de données, certification…
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Perspective des échanges de données entre opérateurs pour la production des services autour de la mobilité électrique.
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↔ DS = Données de services dans le cadre contractuel entre acteurs des services de mobilité.
↔ Données de services du système électrique
DA = Données d'ajustement (réduction/augmentation de puissance, décalage temporel…)DC = Données de comptage
DS
DCDA
DA DC
DS
DA
DA
DCERDF
Opérateur
de Mobilité
Electrique
Gestionnaire de Services
de Recharge
Fournisseurs
d'électricité
RTE
Mécanisme d'ajustement
etagrégateurs
Réseau Public de
Distribution
Prod EnRStockage
PDL
DC
DA
DC
1 ou Xbornes
DS (éventuel)
DS
DS
DCDSDA
Autres Opérateurs
de Mobilité :- Transports en commun- Stationnement
- Etc.
DSDC
DA DA
Récapitulation : les conditions de réalisation du développement des véhicules électriques
Une économie globale créatrice de valeur
Un effort financier de mise en œuvre, avec les régulations appropriées
Une conduite progressive dans une vision de long terme
Une démarche pragmatique, adaptée aux évolutions techniques et économiques.
Merci de votre attention…
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