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Des échanges énergisants
Les autos électriques et les bâtiments pourraient coopérer pour optimiser l'utilisation de l'hydroélectricité
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Le nombre de véhicules électriques sur les routes québécoises passera de 12 000 à 300 000 d'ici 2026 si le Plan d'action en électrification des transports du Québec atteint ses objectifs. Un tel parc automobile favorisera une réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES), mais il posera un sérieux défi au réseau de distribution d'Hydro-Québec, surtout si ces véhicules sont rechargés massivement en début de soirée, au moment où la consommation d'électricité atteint sa pointe journalière. Une équipe du Département de génie électrique et de génie informatique, dirigée par le professeur Christian Gagné, explore une avenue pour atténuer ce problème: la recharge coopérative autos-bâtiments. Selon un article publié par cette équipe dans un récent numéro de la revue scientifique Sustainable Cities and Society, cette coopération pourrait être économiquement rentable pour les propriétaires des bâtiments et pour les automobilistes participants.
Le professeur Gagné, les étudiants-chercheurs Kevin Tanguy et Karol Lina Lopez ainsi que Maxime Dubois, de l'Université de Sherbrooke, arrivent à ces conclusions après avoir réalisé des simulations faisant appel aux données réelles de consommation électrique de l'Université Laval en 2011. «Nous voulions déterminer si la recharge coopérative autos-bâtiments était économiquement intéressante pour l'Université et pour les propriétaires de véhicules électriques qui stationnent sur le campus», explique Christian Gagné. Cette forme de coopération repose sur un système intelligent qui gère les échanges d'énergie entre un réseau électrique, comme celui de l'Université Laval par exemple, et les batteries des véhicules branchés à des bornes bidirectionnelles. Une partie de l'énergie emmagasinée dans les batteries serait envoyée vers le réseau pour répondre aux besoins énergétiques des bâtiments lorsque la demande est élevée. Lorsque la demande est plus faible, le réseau rechargerait gratuitement les batteries des véhicules jusqu'à 80% de leur capacité, de façon à permettre les déplacements de leur propriétaire en fin de journée.
À l'aide d'un modèle numérique, les chercheurs ont établi comment cette approche aurait influencé le portefeuille des automobilistes participants ainsi que la facture mensuelle d'électricité de l'Université, avec des scénarios impliquant 100, 200, 300 ou 400 véhicules électriques. Leurs analyses montrent qu'en tenant compte de l'usure de la batterie occasionnée par les cycles de charge-décharge, le gain net pour chaque automobiliste participant aurait atteint jusqu'à une centaine de dollars par année. Quant à l'Université, sa consommation électrique aurait diminué de 0,9% à 1,6%. «Ça peut sembler peu, mais, en chiffres absolus, on parle d'une économie annuelle dépassant 50 000$», précise le professeur Gagné.
Ce gain s'explique en bonne partie par le fait que la coopération autos-bâtiments abaisse la pointe de consommation mensuelle d'électricité provenant d'Hydro-Québec. «En vertu des règles de facturation qu'Hydro-Québec applique à ses grands clients commerciaux, la pointe pour une période de 15 minutes peut représenter jusqu'à 40% de la facture mensuelle, explique le chercheur. Il s'agit d'une mesure pour limiter la consommation d'électricité de façon à ce qu'Hydro-Québec n'ait pas à acheter de l'énergie sur les marchés ou à construire de nouvelles centrales. Hydro-Québec et les producteurs d'électricité qui appliquent des règles similaires pourraient donc, eux aussi, profiter de la recharge coopérative autos-bâtiments.»
Il faudra encore un peu de temps avant que la recharge coopérative autos-bâtiments fasse son apparition dans les stationnements des grands employeurs nord-américains, mais les choses pourraient aller plus rondement qu'on le croit, avance le professeur Gagné. «Si le nombre de véhicules électriques augmente comme prévu, cette idée pourrait se concrétiser d'ici 10 ans. Chose certaine, il faudra structurer la recharge des véhicules électriques, sinon la demande en électricité va forcer la construction de nouvelles centrales. Dans le nord-est des États-Unis, ça signifie qu'on verrait probablement apparaître de nouvelles centrales thermiques au gaz qui produisent des GES. On aura juste déplacé le problème des autos vers les centrales.»
Le professeur Gagné, les étudiants-chercheurs Kevin Tanguy et Karol Lina Lopez ainsi que Maxime Dubois, de l'Université de Sherbrooke, arrivent à ces conclusions après avoir réalisé des simulations faisant appel aux données réelles de consommation électrique de l'Université Laval en 2011. «Nous voulions déterminer si la recharge coopérative autos-bâtiments était économiquement intéressante pour l'Université et pour les propriétaires de véhicules électriques qui stationnent sur le campus», explique Christian Gagné. Cette forme de coopération repose sur un système intelligent qui gère les échanges d'énergie entre un réseau électrique, comme celui de l'Université Laval par exemple, et les batteries des véhicules branchés à des bornes bidirectionnelles. Une partie de l'énergie emmagasinée dans les batteries serait envoyée vers le réseau pour répondre aux besoins énergétiques des bâtiments lorsque la demande est élevée. Lorsque la demande est plus faible, le réseau rechargerait gratuitement les batteries des véhicules jusqu'à 80% de leur capacité, de façon à permettre les déplacements de leur propriétaire en fin de journée.
À l'aide d'un modèle numérique, les chercheurs ont établi comment cette approche aurait influencé le portefeuille des automobilistes participants ainsi que la facture mensuelle d'électricité de l'Université, avec des scénarios impliquant 100, 200, 300 ou 400 véhicules électriques. Leurs analyses montrent qu'en tenant compte de l'usure de la batterie occasionnée par les cycles de charge-décharge, le gain net pour chaque automobiliste participant aurait atteint jusqu'à une centaine de dollars par année. Quant à l'Université, sa consommation électrique aurait diminué de 0,9% à 1,6%. «Ça peut sembler peu, mais, en chiffres absolus, on parle d'une économie annuelle dépassant 50 000$», précise le professeur Gagné.
Ce gain s'explique en bonne partie par le fait que la coopération autos-bâtiments abaisse la pointe de consommation mensuelle d'électricité provenant d'Hydro-Québec. «En vertu des règles de facturation qu'Hydro-Québec applique à ses grands clients commerciaux, la pointe pour une période de 15 minutes peut représenter jusqu'à 40% de la facture mensuelle, explique le chercheur. Il s'agit d'une mesure pour limiter la consommation d'électricité de façon à ce qu'Hydro-Québec n'ait pas à acheter de l'énergie sur les marchés ou à construire de nouvelles centrales. Hydro-Québec et les producteurs d'électricité qui appliquent des règles similaires pourraient donc, eux aussi, profiter de la recharge coopérative autos-bâtiments.»
Il faudra encore un peu de temps avant que la recharge coopérative autos-bâtiments fasse son apparition dans les stationnements des grands employeurs nord-américains, mais les choses pourraient aller plus rondement qu'on le croit, avance le professeur Gagné. «Si le nombre de véhicules électriques augmente comme prévu, cette idée pourrait se concrétiser d'ici 10 ans. Chose certaine, il faudra structurer la recharge des véhicules électriques, sinon la demande en électricité va forcer la construction de nouvelles centrales. Dans le nord-est des États-Unis, ça signifie qu'on verrait probablement apparaître de nouvelles centrales thermiques au gaz qui produisent des GES. On aura juste déplacé le problème des autos vers les centrales.»
