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Pour créer une société neutre en carbone, il faut une meilleure équation énergie-mobilité
Dans cette perspective, André Burdet de Hitachi ABB Réseaux électriques explore comment l’émergence de la mobilité électrique est liée à l’énergie durable pour concrétiser les villes du futur alors que nous nous dirigeons vers une société neutre en carbone.
Le transport fait partie intégrante des villes durables
L’évolution vers les villes du futur est un cheminement passionnant. Malgré la pandémie mondiale actuelle, les villes continueront d’être les moteurs de la croissance économique. Les villes sont des milieux intenses, dynamiques et vivants où résident de grandes entreprises, des décideurs et des milliards de citadins.
La croissance et l’évolution rapides des villes présentent d’immenses possibilités et des défis considérables pour les sociétés et les communautés qui y vivent, y travaillent et s’y détendent, idéalement en harmonie. L’Objectif de développement durable 11 des Nations Unies énonce l’engagement de ses membres à rendre les villes inclusives, sûres, résilientes et durables. Dans le cadre d’une reprise économique verte, les gouvernements du monde entier planifient actuellement des projets de relance. Des investissements dans les infrastructures durables serviront de tremplin au progrès humain.
Le transport fait partie intégrante de la réussite de toute ville. Le développement urbain viable exige un transport et une circulation efficaces des personnes et des biens, en provenance et à destination des villes ainsi qu’entre elles. Ce sont là des conditions essentielles à l’épanouissement et à la prospérité des sociétés. Par exemple, la création de la Metropolitan Railway de Londres en 1863 a fait de la ville, du Royaume-Uni et de ses habitants une des premières manifestations de la deuxième révolution industrielle. Il est intéressant de noter que cela n’a pas seulement été rendu possible par le chemin de fer lui-même, mais aussi grâce à la mise en place de l’infrastructure de soutien, de l’extraction du charbon jusqu’à la construction des rails. L’expansion ultérieure du chemin de fer Metropolitan a véritablement transformé l’environnement urbain du Royaume-Uni et a créé de nouveaux secteurs socioéconomiques.
Nos attentes relativement aux conditions de vie et de travail dans les environnements urbains continueront à augmenter, bien au-delà de ce que la deuxième révolution industrielle avait pu apporter au bout du compte.
Partout dans le monde, les citadins s’attendent à un niveau et à une qualité de vie encore plus élevés, à un mode de vie plus propre, plus sûr, plus pratique, plus fiable, plus souple, plus accessible et plus mobile.
La mobilité électrique incarne parfaitement ces attentes : des voitures, des camions, des autobus, des trams et des trains intelligents fonctionnant avec une énergie carboneutre permettront de se déplacer partout, de manière plus durable.
Alimenter l’avenir de la mobilité verte
Selon les prévisions, il devrait y avoir un nombre phénoménal de voitures électriques, soit plus de 100 millions, sur nos routes d’ici 2030. Il s’agit d’une augmentation remarquable, puisque ce nombre est 30 fois supérieur au nombre actuel de véhicules. De même, plus d’un million d’autobus électriques devraient transporter les habitants des villes des cinq continents. Et pour que la société durable continue sur sa lancée, ces véhicules électriques (VE) devront être rechargés à partir de sources d’énergie renouvelables.
D’ici 2030, plus de 500 TWh d’électricité seront nécessaires pour alimenter ces VE, ce qui permettra d’économiser plusieurs gigatonnes (Gt) d’émissions de dioxyde de carbone (CO2). Pour donner une idée de l’ampleur, la consommation annuelle d’électricité de la France en 2019 se situait dans la même fourchette. Et 2030 n’est qu’un premier pas sur cette voie. D’ici 2040, la demande en électricité pour les VE constituera près de dix pour cent de la demande mondiale. Le taux d’adoption des VE ne fera qu’augmenter, tout comme la demande mondiale pour de l’électricité souple, fiable, durable et abordable.
Afin de concrétiser la vision de villes, de communautés et de transports durables, les systèmes énergétiques mondiaux doivent évoluer pour s’adapter à ce rythme de changement rapide.
Pour parvenir à une société neutre en carbone, il ne suffit pas de remplir nos villes de véhicules électriques. Pour réussir, nous devons également installer des systèmes énergétiques qui seront l’épine dorsale de l’alimentation des villes et du réseau de transport du futur, tout en permettant de maintenir les lumières allumées à un coût abordable.
La nouvelle équation énergie-mobilité
Les réseaux électriques sont le ciment qui permettra de mettre en place un système de mobilité électrique véritablement durable, et ils font partie intégrante de nos futures villes intelligentes. Deux éléments constitutifs sont essentiels :
- Point de jonction énergie-mobilité : une infrastructure de recharge intelligente et pratique, répartie dans les villes et les pays, qui conviendra aussi bien aux voitures et aux camions des particuliers qu’aux véhicules de transport public tels que les autobus, les trains et les trams.
- Au niveau du réseau d’énergie : une infrastructure de réseau adaptée et numériquement évoluée qui peut accueillir de gros volumes d’énergie renouvelable et la transporter de manière fiable jusqu’à un large éventail de consommateurs.
Toutes deux posent des défis essentiels à la réalisation de la vision du transport électrique.
Toutefois, il est possible de les gérer sur le plan technique et, par conséquent, des possibilités extraordinaires sont engendrées par l’adoption d’une nouvelle « équation énergie-mobilité » globale qui, en définitive, établit le lien entre une meilleure qualité de vie et le développement économique.
Il est temps de faire équipe!
L’un des principaux défis que pose la nouvelle équation énergie-mobilité consiste à réunir plusieurs secteurs industriels.
Plus précisément, à mesure que la mobilité électrique prend de l’ampleur, les parties prenantes du secteur de l’énergie et de la mobilité doivent converger vers un ensemble commun de systèmes et d’interfaces. Il ne s’agit pas seulement de technologie, mais aussi de modèles commerciaux, de réglementation et de politiques.
Par exemple, lorsqu’un exploitant de transport public passe de la combustion interne à la propulsion électrique, il dépend de nouvelles sources d’énergie et de nouvelles solutions lui seront proposées pour intégrer son réseau dans l’environnement urbain. À l’inverse, les fournisseurs d’électricité devront soudainement prendre en charge de nouvelles formes de « prélèvement » sur leur réseau.
À l’heure actuelle, le processus de coopération entre les parties prenantes n’est pas encore défini. Dans ce contexte, le risque est donc que non seulement le véhicule et l’infrastructure énergétique de soutien ne soient pas optimisés, mais également qu’ils ne fonctionnent pas ensemble de manière à former un système cohérent. Sans une collaboration plus étroite, il est probable que des modernisations coûteuses devront être apportées ultérieurement, ce qui n’est pas viable.
Le défi que représente l’expansion
Alors pourquoi attendons-nous encore de voir une collaboration plus poussée? Principalement parce que le marché de la mobilité électrique vient à peine d’apparaître. Seule une infime partie des véhicules sont électriques et par conséquent, la solution que l’on a trouvée pour répondre à la nécessité de les recharger a consisté « simplement » à installer des chargeurs; or, cette mesure n’a pas eu d’effet significatif sur l’exploitation du parc automobile existant ou sur le réseau électrique.
Cependant, à mesure que nous allons de l’avant, l’augmentation graduelle des opérations des parcs de véhicules électriques fait en sorte que l’équation énergie-mobilité devienne très évidente.
Nous passons des kW aux MW, soit d’une faible à une forte utilisation.
Les acteurs des domaines de l’énergie et de la mobilité anticipent cette situation, bien que le rôle et les responsabilités de chacun ne soient pas encore clairement définis. De grandes questions se posent :
- Comment les réseaux de transport et les réseaux électriques de demain devraient-ils être conçus et exploités conjointement?
- Quelles seraient les technologies les plus appropriées pour relier les deux?
- Quels seraient les modèles commerciaux les plus efficaces pour les échanges entre eux?
Pour répondre à ces questions et offrir des solutions efficaces, nous devons d’abord établir un dialogue et une coopération étroite entre les experts concernés, qui vont des fournisseurs de technologie, des fournisseurs d’énergie et des constructeurs de véhicules aux entrepreneurs de transport et aux urbanistes. La formation de partenariats durables entre ces groupes de parties prenantes contribuera à briser les cloisonnements le long de la « chaîne de valeur du réseau à la prise », ce qui permettra d’adopter une approche plus systémique pour faire de l’expansion rapide une réalité.
Carrefours de mobilité électrique
Mais qu’en est-il des détails d’une approche plus systémique?
À l’heure actuelle, les infrastructures de recharge des VE sont développées de manière non homogène partout dans le monde. Un grand nombre de bornes de recharge uniques pour les voitures surgissent dans toutes les zones urbaines et les installations de recharge pour le transport public sont envisagées de manière distincte.
Pour éviter un système potentiellement très désordonné, difficile à entretenir et quelque peu redondant, il est recommandé d’avoir recours à des carrefours de mobilité électrique.
Ces carrefours, essentiellement des « centres de recharge », offrent une approche plus efficace de la planification dans les zones urbaines et suburbaines, et faciliteront également la transition vers des modes plus numériques de gestion de la mobilité et de l’énergie. Pour les voitures, des carrefours pourraient être installés dans des infrastructures existantes comme les stationnements ou les centres de location de voitures. Les gares et les stations terminus conviennent parfaitement aux véhicules de transport public. De plus, il est possible de planifier un système de carrefours à l’intérieur et autour des villes pour une intégration efficace de l’énergie et de la mobilité.
La mise en place à grande échelle de carrefours de mobilité électrique intégrerait de manière transparente les systèmes de connexion au réseau ainsi que des prises de recharge configurables pour une zone.
Bien que l’on puisse penser que le rôle de ces carrefours consisterait simplement à remplacer les stations-service, ils pourraient être utilisés de plusieurs autres façons. Ils comprendraient des plateformes numériques pour la gestion des parcs et des flux d’énergie. Ils seraient en mesure de fonctionner de manière flexible « en réseau et hors réseau », d’accueillir des panneaux solaires et des installations de stockage, ainsi que de servir à d’autres activités commerciales. Ils contribueraient également à maximiser les économies d’énergie et l’abordabilité au niveau local, en jouant le rôle de « microcarrefours énergétiques ». Ces carrefours offriraient en effet la possibilité d’organiser efficacement le microcommerce de l’énergie entre les exploitants de parcs, les fournisseurs d’énergie et les consommateurs finaux.
En bref, quelle que soit l’évolution de la technologie des véhicules et de la demande en énergie, les carrefours de mobilité électrique permettraient aux municipalités d’exercer un plus grand contrôle sur la façon dont elles modernisent leurs infrastructures à mesure que croît l’utilisation des VE et d’en tirer parti pour organiser un meilleur système énergétique dans leur région.
Le réseau intelligent
Pour boucler la boucle de la durabilité, nous devons développer les réseaux du monde entier de manière à ce qu’ils puissent composer avec des proportions très élevées de sources d’énergie renouvelables afin de permettre la fourniture fiable d’électricité propre, pour en arriver à une société neutre en carbone.
Cela signifie que les flux d’énergie seront beaucoup plus dynamiques à tous les niveaux du réseau, passant de la diffusion à la « mise en réseau » de l’électricité.
Un réseau intelligent devrait être en mesure d’équilibrer une variabilité plus importante de l’offre et de la demande, tout en prenant en charge les différentes formes de systèmes de stockage, y compris les véhicules électriques eux-mêmes.
La bonne nouvelle, c’est qu’il est possible d’adapter les réseaux existants du monde à ce rôle plus important. Les progrès récents dans les technologies, les systèmes et les services de réseau offrent un aperçu de l’avenir. Certaines technologies essentielles portent sur l’électronique de puissance et les solutions numériques, ainsi que sur une combinaison des deux. Des systèmes multiples, tels que le courant continu à haute tension, le compensateur synchrone statique et les solutions en périphérie du réseau, peuvent être renforcés grâce à la connectivité numérique de leur noyau vers les plateformes infonuagiques. Ces systèmes et bien d’autres permettront la modernisation des éléments d’actifs actuels et la création de nouveaux corridors énergétiques plus polyvalents que jamais sur nos terres et dans nos villes, avec une réduction considérable de leur empreinte visible. Ensemble, ces mesures permettront à cette nouvelle équation que constitue la mobilité électrique de répondre véritablement à l’appel de notre société en faveur d’une plus grande conscience écologique.
Aller de l’avant...
Les systèmes d’énergie et de mobilité à l’échelle mondiale ont atteint un point d’inflexion.
Les décisions que nous prendrons au cours de la prochaine décennie définiront la façon dont les gens se déplaceront pour la prochaine génération.
Le moment est venu de faire les choses correctement. La mise en place de nouveaux systèmes de transport pour une société neutre en carbone nécessite la formation de partenariats durables entre les différents secteurs d’activité afin d’éliminer le cloisonnement. Une approche à l’échelle du système s’impose au point d’interconnexion de l’équation énergie-mobilité. En outre, des investissements sont nécessaires pour améliorer les réseaux partout dans le monde afin qu’ils soient adaptés à l’avenir, de façon à permettre l’adoption rapide des véhicules électriques qui sont alimentés par des sources d’énergie renouvelables.
Communiquez avec nos experts
Pour faire progresser vos plans de ville intelligente et de mobilité urbaine, communiquez avec André ou un autre expert d’Hitachi ABB Réseaux électriques. Nos experts apportent une connaissance approfondie des systèmes d’énergie et de mobilité dans le monde et sont animés d’une conscience écologique.
