Les véhicules électriques à batterie (VEB) sont un élément clé des engagements du gouvernement envers les objectifs de zéro émission nette du milieu du siècle. Bien que les BEV offrent une opportunité de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) et la pollution atmosphérique provenant des transports, ils créent également un défi pour les services publics d’électricité, les opérateurs de réseau et les utilisateurs et propriétaires de véhicules. Les BEV créeront une nouvelle source massive de demande d’électricité et, pour y répondre, les services publics devront moderniser les infrastructures de distribution (telles que les transformateurs, les alimentations du réseau et les sous-stations), les infrastructures de transmission et augmenter la production globale d’électricité. En supposant que les véhicules électriques atteignent une part de 30 % du marché mondial des véhicules, la demande mondiale supplémentaire d’électricité en 2030 sera égale à la demande d’électricité de 92 millions de foyers américains (73 % des foyers américains) (Sinewatts).

En outre, la recharge non gérée des véhicules électriques crée une charge inflexible (c’est-à-dire que la demande d’électricité ne peut pas être ajustée pour rester dans les limites des contraintes de capacité au niveau du site ou du réseau) et des charges de demande élevées lorsque les véhicules sont chargés aux heures de pointe de la demande d’énergie. L’intégration du réseau de véhicules transforme la demande d’électricité des véhicules électriques en une charge flexible, et la composante de stockage d’énergie (c’est-à-dire la batterie) ouvre la porte à des services et des avantages supplémentaires, à la fois pour l’utilisateur du véhicule et le service public, y compris le stockage d’énergie renouvelable intermittente, les services de réseau et alimentation de secours. La recharge gérée et la recharge bidirectionnelle minimisent les coûts énergétiques pour les utilisateurs et les propriétaires de véhicules électriques en optimisant intelligemment la recharge pour garantir que les véhicules sont chargés lorsque les coûts énergétiques sont les plus bas.

L’intégration du réseau de véhicules marie les marchés du transport et de l’énergie et implique :

  1. Planification et prédiction basées sur les données de quand et d’où proviendra la charge de VE.
  2. Gestion et optimisation de la recharge des VE pour limiter les pics de charge massifs et les coûts énergétiques élevés, tout en répondant aux besoins des utilisateurs de VE.
  3. Agréger les VE pour fournir des services de réseau (et une valeur financière pour les utilisateurs et les propriétaires de VE), tels que la réponse à la demande, et soumissionner sur les marchés de gros de l’énergie.
  4. Permettre l’utilisation directe de la production d’énergie renouvelable sur site pour la recharge.
  5. Empêcher la réduction des énergies renouvelables au niveau de la distribution et du transport.
  6. Fournir une alimentation de secours sur site et améliorer la résilience du réseau.
Attraction

Une étude trouvé le service public typique aux États-Unis, en fonction des modèles de charge, devra investir de 1 700 à 5 800 $ dans les mises à niveau du réseau par véhicule électrique jusqu’en 2030. Bien que les services publics récupèreront une partie de ces coûts grâce aux revenus supplémentaires générés par la vente d’électrons, la plupart des coûts seront en fin de compte transmis aux contribuables. À l’extrémité supérieure des estimations, cela entraînera une augmentation des tarifs de 1,4 cent par kWh. Pour mettre ce chiffre en contexte, les tarifs d’électricité moyens aux États-Unis (par État) varient d’environ 9,5 à 32,76 cents par kWh. La plupart des coûts se produiront au niveau de la distribution, et c’est également là que des modèles de charge optimisés pourraient avoir le plus grand impact sur les coûts en maintenant la demande d’électricité dans la capacité de l’infrastructure. L’optimisation à la fois de l’emplacement des chargeurs de VE et du moment de la recharge minimisera les mises à niveau de l’infrastructure, et donc le coût pour les contribuables et les services publics.

Planification de la charge VE

Comprendre quand et où la charge des VE se produira peut aider les services publics à optimiser l’emplacement des chargeurs, à déployer des compteurs avancés de manière proactive (permet des tarifs d’électricité variables en fonction de l’heure de charge) et à développer une tarification différentielle en fonction de l’emplacement (encourager la charge dans certains endroits, décourager dans d’autres) . La demande d’électricité des véhicules électriques ne sera pas uniforme selon les emplacements et les zones géographiques et différera en fonction de l’utilisation des véhicules électriques, de la taille du véhicule et de la vitesse de charge. Les services publics doivent savoir quand et où les VE seront utilisés et chargés, et travailler avec les opérateurs de réseaux de recharge, les flottes et les autres opérateurs de bornes de recharge pour placer les chargeurs près de la demande tout en minimisant les ajouts et les mises à niveau de l’infrastructure de distribution (sous-stations, circuits, commutateurs et transformateurs de service).

Charge gérée et charge bidirectionnelle

Un autre aspect clé de VGI est la synchronisation et la gestion de la charge. La recharge non gérée signifie que lorsqu’un véhicule est branché, il consomme de l’énergie à un taux constant jusqu’à ce qu’il soit débranché. La recharge gérée consiste soit à réduire le taux de recharge (quantité d’énergie allant au véhicule à un moment donné) soit à retarder la recharge.

Pour les propriétaires et les utilisateurs de véhicules électriques, y compris les particuliers et les flottes, cela réduit les coûts de charge, en particulier les frais de demande, et peut faire correspondre la charge avec la production d’énergie renouvelable. Pour les services publics et les opérateurs de réseau, les systèmes de charge gérés déplacent automatiquement la charge des VE aux bons moments et aux bons endroits en fonction des signaux de tarification et de demande du réseau. La recharge gérée est principalement applicable lorsque plusieurs véhicules sont branchés et inutilisés pendant de longues périodes, comme les autobus scolaires et les voitures des employés dans un immeuble de bureaux. D’autres scénarios, tels que la recharge rapide publique, ne sont pas aussi attrayants pour la recharge gérée.

La recharge bidirectionnelle consiste à renvoyer l’énergie du véhicule vers une maison (véhicule à maison ou V2H), un bâtiment (véhicule à bâtiment ou V2B) ou le réseau (véhicule à réseau ou V2G ). Les principaux avantages que cela procure au-delà de la charge gérée sont de compenser le stockage stationnaire connecté au réseau et de fournir des services de réseau dans des délais plus courts. La recharge bidirectionnelle peut également permettre aux véhicules électriques de fournir une sauvegarde pour une maison ou un bâtiment en cas de panne de courant.

Plateformes d’orchestration logicielles

Comme je l’ai mentionné plus tôt, VGI se situe à l’intersection des marchés des transports et de l’énergie. A ce titre, de nombreuses parties prenantes sont impliquées : les constructeurs automobiles, les fournisseurs de bornes de recharge, les utilisateurs et propriétaires de véhicules et le gestionnaire de réseau électrique. Pour que VGI réponde aux besoins de toutes les parties prenantes (en particulier les utilisateurs de véhicules et le service public d’électricité), une plate-forme d’orchestration, activée par des API interfacées avec la batterie du véhicule, le chargeur et le service public, doit ingérer, stocker et traiter les données de toutes les parties prenantes pour assurez-vous que les véhicules sont chargés et prêts en cas de besoin, tout en minimisant les coûts énergétiques.

Les plateformes de stockage basées sur le cloud et les données générées par les véhicules et voitures électriques Source de l’image : Groupe Cleantech

Il s’agit de solutions logicielles spécialement conçues et spécifiques à l’application pour coordonner entre l’utilisateur du véhicule, le chargeur, le constructeur automobile, les batteries stationnaires et la source d’énergie (qu’il s’agisse de production d’énergie solaire sur site ou à grande échelle), à ​​la fois dans la phase de planification et lorsque les véhicules sont en cours d’utilisation. . Des propriétaires de VE individuels chargeant à domicile aux réseaux de recharge rapide publics, aux bus de transport en commun et aux flottes de livraison, les cas d’utilisation des VE varient considérablement et ont des besoins différents en matière d’infrastructure, de recharge et d’exploitation. Voici quelques innovateurs clés actifs dans l’espace.

Planification et prévision

TisserGrille a développé une plate-forme logicielle pour permettre le déploiement à grande échelle des véhicules électriques, aider les services publics à planifier quand et où la charge des véhicules électriques se produira, réduire les coûts d’infrastructure, intégrer les énergies renouvelables et réduire les coûts énergétiques pour les conducteurs. Récemment, WeaveGrid a levé un tour de série A de 15 millions de dollars dirigé par Coatue avec la participation de Breakthrough Energy Ventures, The Westly Group, Grok Ventures et plusieurs investisseurs providentiels. Le talent de l’entreprise comprend des antécédents dans les services publics, les entreprises technologiques et les équipementiers automobiles.

Gestion de flotte et optimisation de la recharge

Puissance Bia fournit des services d’intégration et de flexibilité au réseau pour les véhicules électriques. Le composant de base de la plate-forme est la gestion des données (ingestion et traitement des données des événements de charge), qui se connecte aux chargeurs pour la surveillance et l’intelligence. Le deuxième élément est constitué de modèles de prévision et de prédiction, qui utilisent des données historiques pour classer différents événements de charge en fonction de la prévisibilité et de l’IA pour prévoir quand la charge aura lieu et quelle flexibilité sera disponible avec chaque événement. Enfin, la plate-forme optimise la charge en fonction des coûts énergétiques, des pics de charge et de l’écrêtement des pics derrière le compteur, de l’état de la batterie, du mix énergétique le plus propre et des services de réseau. Les clients de Bia Power comprennent des flottes et des parkings avec plusieurs stations de recharge.

Electriphi fournit une plate-forme logicielle axée sur l’entreprise pour la gestion de la flotte et de l’énergie. La solution comble le fossé entre les opérations de flotte, y compris les itinéraires et la planification, et la gestion de la charge pour aider les opérateurs de flotte à continuer à fournir leurs services tout en minimisant les coûts de charge et les mises à niveau du réseau.

Moev fournit une plate-forme logicielle basée sur l’apprentissage automatique et le cloud qui rassemble les données des stations de recharge, des systèmes télématiques, des actifs énergétiques distribués sur site et des opérateurs de réseau afin de minimiser les factures d’énergie des flottes tout en respectant les cycles d’utilisation. Le composant d’apprentissage automatique permet au logiciel de connaître les besoins de l’hôte du site et de prédire l’utilisation du véhicule et la « charge adressable », ou la quantité d’énergie réellement disponible de chaque véhicule à un moment donné.

Compétition

Les acteurs historiques du transport et de l’énergie, y compris les équipementiers de véhicules, les fabricants de bornes de recharge et les agrégateurs de ressources énergétiques distribuées (DER), élaborent des solutions VGI pour les véhicules électriques afin d’exploiter le marché. Cependant, la gestion de l’énergie des VE et l’intégration au réseau sont en dehors des compétences de base de ces acteurs. Les équipementiers et les fabricants de bornes de recharge gagnent de l’argent en vendant des véhicules et des bornes de recharge et en offrant un service après-vente, mais VGI nécessite une connaissance approfondie des marchés de l’énergie, de l’utilisation des véhicules et du développement de plates-formes logicielles sophistiquées. D’autre part, les plates-formes de gestion DER ont une connaissance approfondie des marchés de l’énergie et de l’énergie distribuée, mais l’utilisateur de VE est un noyau variable compliqué pour VGI et le rend beaucoup plus complexe que la simple gestion d’une batterie stationnaire ou d’un appareil IoT à domicile. Les innovateurs réunissant une expertise dans les domaines de l’énergie, des véhicules électriques et de la science des données et proposant des solutions logicielles spécialisées seront bien placés pour être les leaders du marché.

Garder un œil sur……

En 2020, le parc mondial de VE en circulation réacs’occuper 10 millions, et près d’un tiers d’entre elles étaient de nouvelles voitures immatriculées en 2020. Ces chiffres devraient augmenter rapidement au cours des prochaines décennies, et l’adoption continue des véhicules électriques et la construction d’infrastructures de recharge accéléreront le besoin de planification et de gestion de l’énergie. En outre, les marchés de l’énergie continuent d’évoluer, permettant aux agrégateurs de charges flexibles provenant de véhicules électriques de participer aux marchés de gros de l’énergie.