Les réseaux intelligents ou Smart Grid

Les réseaux intelligents ou Smart Grid 

Le réseau intelligent « Smart Grid » (SG) est vu comme un moyen novateur qui permet aux fournisseurs d’électricité de changer leurs habitudes de production et de distribution et d’ inciter les clients à mieux consommer l’énergie. Le SG est un réseau électrique qui relie comme d’ habitude les fournisseurs et les consommateurs d’énergie et améliore l’interconnexion en garantissant une fourniture d ‘électricité efficace, sûre et durable sur le plan économique. Dans le SG, l’utilisation des technologies de l’information et de la communication,  est de plus en plus accentuée afin que la demande et l’offre de l’électricité soient gérées de manière à répondre aux différents objectifs de société.

Le SG est vu comme une composante essentielle de l’introduction massive des énergies renouvelables et intègre non seulement les innovations technologiques, mais également des ajustements sociaux, comportementaux, institutionnels et politiques. Il est un élément clé de la transition énergétique durable qui vise à atténuer le changement climatique, à renforcer la sécurité énergétique et à empêcher la montée des prix incontrôlés de l’ électricité [9].

Ainsi, nous comprenons maintenant que dans le SG, plusieurs sources décentralisées peuvent être présentes et être intégrées dans le réseau électrique y compris les véhicules électriques. Il offre la possibilité aux producteurs d’ électricité d’ajuster ou d’ influencer la consommation des clients en fonction de la puissance locale produite par les sources décentralisées ou en fonction du prix de la puissance ou de l’énergie. En ayant les données de consommation en temps réel, les fournisseurs d’électricité peuvent moduler la charge et lisser la consommation afin de l’adapter à la production intermittente des sources décentralisées renouvelables ou à la puissance totale installée [Il].

Parmi les acteurs qui participent dans le SG, nous avons cité entre autres, les VES qui retiennent notre attention dans le présent travail. En effet, comme nous l’avons dit dans la problématique, au Québec, la population devrait se procurer d’avantage des YES grâce aux incitatifs du gouvernement. Cette nouvelle perspective ajoutera un lot considérable de VES qui, à son tour, nécessitera une puissance additionnelle auprès du réseau électrique d ‘HQ pour répondre au besoin de la recharge des batteries. Néanmoins, ces véhicules qui se retrouveront dans le stationnement des bâtiments ou des immeubles pendant de longues périodes représenteront une réserve d’énergie importante. Les producteurs d’électricité pourront utiliser cette puissance additionnelle pour réduire les pics de puissances sur le réseau. La recharge des batteries pourrait être décalée ou programmée pendant les périodes creuses ou lors des périodes de forte production des sources décentralisées [Il]. Ce concept est appelé « véhicule au réseau », ou communément en Anglais: Vehicle to Grid (V2G) qui fait l’objet de notre travail.

V2G 

Le SG permet d’augmenter l’efficacité et la rentabilité du réseau électrique en intégrant aussi les YES. La raison primordiale de la coexistence des VES avec le réseau électrique est la recharge des batteries. Ainsi, la venue des VES a permis de développer la technologie des chargeurs pour connecter les YES au réseau. Au début, les recherches se limitaient au flux unidirectionnel allant du réseau électrique vers les véhicules afin de permettre la recharge. Ensuite, les recherches se sont focalisées sur les chargeurs bidirectionnels afin que les VES puissent offrir à leur tour des services au réseau électrique auxquels ils sont connectés ] . La problématique que l’on observe aussi avec le réseau électrique du Québec est qu’en période hivernale, la demande est supérieure à la capacité de production. Ainsi, pour pallier cela, HQ utilise des centrales thermiques et se procure de l’énergie additionnelle chez les réseaux électriques voisins. Pourtant les VES qui sont dans les stationnements et dont le nombre ne cesse d’augmenter représentent une réserve importante d’énergie. C’est ainsi que les recherches du SG incitent les propriétaires des réseaux électriques à profiter de cette interconnexion pour utiliser l’énergie stockée dans les batteries des VES [14]. Bien que la recharge des batteries puisse absorber l’énergie au sein du réseau, mais elles sont une réserve qui pourrait servir à réduire l’accroissement de puissance pendant la période hivernale ou de lisser les appels de puissance. D’ailleurs, les recherches actuelles se développent autour du flux bidirectionnel dans le SG, tout en ayant comme principe que les VES se rechargent pendant les périodes creuses et le réseau électrique décharge les batteries de VE pour réduire sa puissance pendant les heures de pointe. Aussi, il est indispensable de contrôler et de coordonner la charge et la décharge des VES, car une charge non contrôlée en période de pointe augmentera drastiquement la demande au niveau du distributeur d’électricité. Cette étude qui gère des échanges entre les VE d’un nombre bien déterminé ou à grande échelle et le réseau électrique et vice versa, en temps réel tout en contrôlant la charge et la décharge s’appelle véhicule au réseau.

Description du V2G 

Un système V2G est composé d’un ou plusieurs véhicules connectés au réseau électrique d’un bâtiment ou d’une infrastructure d’un producteur d’énergie par l’intermédiaire d’un ou de plusieurs agrégateur .

L’agrégateur est un facteur important dans la réalisation de V2G, il est une nouvelle entité sur le marché de l’énergie. L’agrégateur sert d’intermédiaire entre les services publics et les véhicules électriques dont les tâches sont liées au contrôle et à la gestion du programme de décharge et charge des VES ainsi qu’à la responsabilité de la coordination de la participation des VES au marché électrique dans un réseau de distribution d’énergie électrique. La recherche de systèmes de facturation rentables dans une zone donnée devrait également être l’un des principaux rôles des agrégateurs, car le V2G est logique dans les scénarios agrégés, c’est-à-dire qu’une grande flotte de véhicules électriques est intégrée au réseau du système électrique pour un stockage supplémentaire de l’énergie .

Types de V2G 

Actuellement, Le V2G se développe à plusieurs niveaux , , c’est-à-dire qu’on peut l’appliquer au niveau du domicile en parlant du véhicule à domicile (V2H) [17]. Il est aussi utilisé entre deux ou plusieurs véhicules. On parle de véhicule à véhicule (V2V) dont le principe repose sur le transfert de puissance. Un véhicule peut transférer une partie de sa puissance vers l’autre véhicule [18] ou les véhicules peuvent se connecter ensemble et alimenter un onduleur [19]. Le principe du V2G s’applique également au niveau du bâtiment sous l’appellation de véhicule au bâtiment (V2B) [20]. V2G est aussi utilisé pour signifier l’interaction d’un nombre important des VES avec le réseau du distributeur. En effet, il s’agit des échanges bidirectionnels à grande échelle [21].

Toutes ces applications utilisent l’énergie des batteries des VES électriques pour réduire la consommation. Aujourd’hui, la technologie permet une interaction dans les deux sens lorsqu’un VE est branché au réseau électrique. En effet un bâtiment dont les véhicules sont branchés sur son réseau électrique peut se servir de l’énergie de VE pour réduire ses appels de puissance.

Bien que les échanges bidirectionnels d’ énergies apportent des avantages dans le V2G, il y a des précautions à prendre pour profiter pleinement de cette nouvelle technologie. Les VES qui se connectent au réseau constituent une charge supplémentaire en plus de la consommation au niveau du réseau. Cela étant, la recharge des batteries de VE doit adopter une stratégie qui n’augmente pas la consommation et les appels de puissance aux heures de pointe. Elle peut être répartie pendant le temps de stationnement ou se faire aux heures creuses afin que le système V2G écrête les pointes ou les diminue pendant la période de grande consommation. En utilisant une planification pour la recharge des VES, on peut parler de « charge ordonnée» ou de « charge contrôlée» [14].

Avant de parler, de la méthode contrôle dans le V2G, nous allons d’abord expliquer les différents impacts que peuvent causer les VES au réseau électrique du fournisseur.

Impacts des véhicules électriques sur le réseau électrique 

Bien que les VES comportent plusieurs avantages, des inquiétudes ont été exprimées concernant la fiabilité du réseau électrique en raison de l’utilisation croissante des YES à l’avenir. L’intégration d’un grand parc de VE dans le réseau de distribution entraîne des conséquences potentiellement négatives. Ces impacts doivent être pris en compte dans la conception et l’application du système V2G. Les impacts concernant le réseau électrique dus au grand nombre de véhicules électriques dans le réseau de distribution incluent le profil de charge , les composants du système , le déséquilibre de phase et le profil de tension , les harmoniques et la stabilité du réseau du système électrique .