Les véhicules électriques promettent de devenir un élément clé dans la fourniture de services essentiels pour le réseau électrique. Leur utilisation comme réserve primaire de fréquence est un exemple concret de la façon dont ils seront amenés à s'intégrer dans le système à l'avenir (grâce au V2G).
Une question d'équilibre
L’équilibrage entre la production et la consommation d’électricité est essentiel. En France, c'’est RTE qui gère et contrôle le dosage du réseau de transport d’électricité.
Tous les acteurs qui ont une responsabilité dans l'équilibre du réseau en s'assurant que les injections et les soutirages sont équivalents :
- gestionnaire de réseau
- courtier
- trader
- aggrégateur
- fournisseur d'électricité
- producteurs d'électricité
L'équilibre peut parfois être rompu entre la production et la consommation, comme pendant les périodes de grand froid.
Pour éviter les congestions et résorber les déséquilibres, RTE a mis en place des réserves d’équilibrage. Il en existe 3 types :
- réserve primaire
- réserve secondaire
- réserve tertiaire
Une réglementation européenne de 2017 a établit que les marchés de réserves d’équilibrage doivent être intégrés à l'échelle européenne.
La réserve primaire est constituée des différents gestionnaires de réseau de transport européens (RTE, Elia (BE), TenneT (PB), Swissgrid (CH), Red Electrica de Espana (ES),etc.)
La réserve secondaire constituée en France inclut tous les producteurs d'électricité qui produisent plus de 120 MW. Ces producteurs doivent garder une partie de leur puissance disponible, pour cette réserve.
La réserve tertiaire s'active manuellement, pour compléter la réserve secondaire en cas d'épuisement ou d'insuffisance. Elle peut se substituer aux réserves primaire et secondaire ou être utilisée de manière préventive en anticipation d'un déséquilibre éventuel.
La montée en puissance des énergies renouvelables et leur impact sur le réseau
À mesure que la production d'énergie renouvelable augmente, le besoin de stabiliser le réseau devient plus urgent. L'essor des véhicules électriques sur le continent européen permet d'imaginer qu'une grande partie des futures capacités de stockage d'énergie auront quatre roues !
Actuellement les énergies renouvelables représentent 19 % de la production totale d'énergie : l'objectif de la loi énergie et climat est de 33 % d'EnR pour 2030.
L'utilisation des véhicules électriques pour répondre aux besoins d'équilibrage est assez simple. En cas de tension sur le réseau, deux options s'offrent à vous :
- réduire la puissance de charge
- retirer l'électricité de la batterie avec une charge bidirectionnelle
L'arbitrage se fait en fonction d'un signal émis pat le réseau d'électricité.
Le réseau contient des informations sur l'offre et la demande
La fréquence du réseau est la fréquence nominale permettant d'observer les changements de courant alternatif (CA) dans le réseau électrique. En règle générale, la valeur de référence est de 50 Hz (par exemple en Europe et en Asie) ou de 60 Hz (par exemple aux États-Unis).
La fréquence réelle varie autour de cette valeur nominale. Lorsque la production d'électricité est inférieure à la demande, la production ralentit, entraînant une diminution de la fréquence du réseau par rapport à sa valeur standard de 50 Hz. Mais lorsque la production dépasse la consommation, la production accélère, ce qui entraîne une augmentation de la fréquence du réseau.
Si l'équilibre n'est pas maintenu, le réseau peut subir des coupures de courant. il faut dans ce cas déclencher les réserves primaire et secondaire pour maintenir la stabilité de la fréquence électrique à 50 Hz et rétablir les échanges d'énergie.
Contrôler la charge des véhicules électriques avec la fréquence du réseau
La réserve primaire est mobilisée de façon décentralisée et intervient dans les 15 à 30 secondes suivant la déviation de fréquence. La réserve secondaire est automatiquement activée par RTE dans un délai de 400 secondes.
La plateforme de recharge intelligente pour véhicules électriques Virta permet aux agrégateurs d'utiliser les véhicules électriques comme réserves primaires. Ces réserves peuvent être contrôlées avec n'importe quel signal du système énergétique, ainsi qu'avec la fréquence du réseau électrique.
Si un agrégateur dispose d'un pool de 1 000 véhicules électriques, tous se rechargeant avec une puissance de 22 kW (3x32 A, 220 V). La puissance de charge de ces voitures peut être réduite jusqu'à 4 kW (3x6 A, 220 V) sans interruption de la session de charge. Cela crée une réserve de 18 MW pour la stabilisation du réseau ([22 kW - 4 kW] * 1 000).
Le même calcul peut être fait avec une recharge bidirectionnelle : 1 000 véhicules électriques qui peuvent pousser l'électricité vers le réseau avec une puissance de 10 kW créent une réserve de 10 MW.
Lorsque le réseau est surchargé et que la fréquence chute, la puissance de charge des véhicules électriques est automatiquement réduite. Les points de charge sont supervisés à distance avec des outils de gestion de l'énergie. La nécessité d'ajuster ces réserves de la fréquence des perturbations se produit généralement plusieurs fois par jour et dure une minute ou deux, de sorte qu'elle n'a aucun effet pratique sur l'expérience de charge.
Des débouchés commerciaux à partir des réserves primaires ?
L'exploitation de réserves primaires décrites précédemment pourraient être intéressante pour un gestionnaire de réseau de transport d'électricité. Virta a développé un un projet pilote avec le finlandais Fingrid pour tester ce business model.
Une deuxième étape consiste à impliquer les électro-automobilistes. Il faut une base d'utilisateurs finaux suffisamment étendue pour que cela soit efficace. Comment les faire participer ? Par exemple en leur offrant des sessions de recharge gratuites.
Actuellement, les véhicules électriques peuvent être utilisés comme réserves primaires pour les perturbations passagères. Mais, différents types de réserves - et des solutions de stockage de l'énergie intelligentes - seront de plus en plus nécessaires à l'avenir. Les besoins accrus en électricité ainsi que le développement des énergies renouvelables nécessite de multiplier les sources d'approvisionnement.
Pour en savoir plus sur le véhicule-to-Grid (V2G) et notre vision du secteur de l'énergie :
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