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Vers une mobilité décarbonée

L'essor des solutions de mobilité décarbonée implique une transformation en profondeur pour l'ensemble des acteurs de la chaîne de valeur – utilisateurs finaux mais aussi fournisseurs d'énergies, opérateurs de bornes de recharge et hébergeurs de sites. Adossée à des partenaires académiques et des organismes de recherche, TotalEnergies travaille au développement de services de recharge intelligente des véhicules électriques. Ses recherches portent aussi sur les nouvelles solutions énergétiques décarbonées, et notamment sur l'hydrogène.

Les réglementations régionales, nationales, voire locales accélèrent le besoin d’une mobilité décarbonée. L’enjeu pour les fournisseurs d’énergie est d’apporter rapidement des solutions économiquement viables et techniquement faisables à ces attentes.

Le transport routier (véhicules particuliers, camions, bus, etc.) demeure responsable de près de 20 % des émissions de CO2 produites par la combustion de carburant dans le monde (source Agence internationale de l’énergie). C’est dire l’urgence pour ce secteur de réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre.

L’évolution vers une mobilité propre s’accélère, stimulée à la fois par l’offre – à partir de 2030, l’application de la réglementation européenne, par exemple, devrait contraindre les constructeurs automobiles à ne plus vendre de véhicules à essence – et la demande – les restrictions d’accès à un nombre croissant de centres-villes pour les véhicules polluants dans le monde tend à inciter l’achat de modèles propres. En parallèle de cet impératif climatique, les modes de mobilité eux-mêmes évoluent et se diversifient.

La recherche de TotalEnergies ambitionne d’accompagner ces tendances à travers le développement de nouvelles solutions énergétiques bas carbone (batteries, hydrogène), mais aussi en proposant des services pionniers permettant d’optimiser cette nouvelle mobilité.

Dans la mobilité électrique, nos chercheurs optimisent grâce à l’Intelligence Artificielle la performance de la recharge électrique en tenant compte des facteurs de vieillissement.

Du côté des véhicules, TotalEnergies a établi une collaboration avec l’Institut Vedecom sur la conception de nouveaux groupes motopropulseurs 48 volts.

Concernant les usages, des techniques d’IA sont utilisées pour optimiser les flottes de véhicules électriques de nos clients en tenant compte de l’autonomie des véhicules et des emplacements des bornes de recharge.

A noter que TotalEnergies a installé les bornes de recharge pour véhicules électriques de Paris-Saclay.

Ils vous racontent le monde de demain

Digital RD - Zaid Allybokus

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FOCUS : Démontrer les avantages de la recharge intelligente des véhicules électriques

Portrait Wente Zeng

 

TotalEnergies et l’UC Berkeley collaborent sur un projet de recharge intelligente des véhicules électriques visant à optimiser toute la chaîne de valeur des infrastructures de rechargement.

 

Wente Zeng, vous dirigez le SlrpEV chez TotalEnergies, un projet de recharge intelligente des véhicules électriques développé avec l’UC Berkeley. En quoi consiste ce projet ? Et en quoi est-il différent des autres projets sur le même thème ? 

Wente Zeng : Le pilote d'apprentissage intelligent pour les bornes de recharge des véhicules électriques (Smart LeaRning Pilot for Electric Vehicle Charging Station ou SlrpEV) est un projet pilote de recharge intelligente des véhicules électriques (VE). Il se distingue des autres projets de recharge intelligente des VE car son objectif est de maximiser la valeur des infrastructures de recharge des VE pour tous les acteurs de la chaîne de valeur, et pas seulement les utilisateurs de VE. Ainsi, la plateforme est conçue pour interagir avec les hébergeurs de sites, les opérateurs de bornes de recharge et les fournisseurs d'énergies. Ce pilote nous permet de récolter des données concernant le comportement et les choix de recharge des VE afin que nous puissions concevoir des modèles statistiques et des algorithmes d’optimisation de pointe qui tiendront compte de tous les paramètres de la chaîne de valeur des infrastructures de recharge des VE. 

La recharge intelligente est considérée comme étant une solution potentielle au problème de pic de demande. SlrpEV est une plateforme de recharge connectée conçue pour vérifier cette hypothèse et en démontrer les avantages dans la vie réelle.  

Quels sont les avantages de la recharge intelligente ? 

La valeur ajoutée d’une technologie de recharge intelligente par rapport à une technologie conventionnelle est qu’elle peut recharger un VE de manière flexible, à un horaire programmé, au lieu de le recharger dès qu’il est branché. Cette option est avantageuse pour les gestionnaires de réseau car elle permet de recharger les VE durant les heures creuses au lieu des heures pleines - et évite par conséquent des engorgements sur le réseau électrique ainsi que des extensions du réseau, coûteuses et perturbatrices. De plus, les émissions de CO2 sont plus faibles durant les heures creuses car le mix électrique peut compter davantage sur les énergies renouvelables. Cette technologie profite également aux utilisateurs de VE qui peuvent bénéficier d’un tarif de l'électricité plus avantageux durant les heures creuses.

La demande liée à la recharge de VE peut être problématique car chaque VE demande beaucoup de puissance lors de la recharge, et les données comportementales ont montré que la plupart des VE sont généralement rechargés au même moment : par exemple après une journée de travail, entre 18h et 20h. Ces deux facteurs peuvent engendrer une demande supplémentaire considérable sur le réseau électrique, ce qui peut poser problème, notamment durant les heures pleines. Aujourd’hui, le taux de pénétration des VE est encore relativement faible, mais lorsqu'il augmentera (selon les prévisions), la menace sera plus grande encore et deviendra problématique.

Comment fonctionne la plateforme ?

Nous avons développé une application mobile pour permettre aux utilisateurs de recharger leur VE. Ils peuvent choisir entre une session de recharge « standard » qui lance la recharge du VE immédiatement, ou une session « planifiée » pour laquelle l’utilisateur choisit une plage horaire spécifique et la puissance électrique désirée. Les sessions varient en fonction du moment de la recharge, du tarif et des émissions de CO2, car elles tiennent compte des indicateurs du marché. Lorsque l’utilisateur choisit cette option, le logiciel SlrpEV vérifiera que les critères de recharge sont respectés. A l'aide de ces données, l'équipe de recherche peut élaborer des modèles et algorithmes qui peuvent permettre (1) d'optimiser le tarif, (2) gérer la charge électrique et (3) éviter que les VE ne restent branchés trop longtemps.

La nouveauté de ce projet pilote est la session « planifiée », pour laquelle un algorithme d'optimisation d'acheminement de pointe, basé sur l’IA, est utilisé pour mettre à jour la puissance délivrée aux bornes de recharge. Ceci s'effectue en (1) répondant aux besoins en électricité pour la recharge des VE, (2) respectant les plages horaires du client, (3) donnant priorité aux heures creuses et à faibles émissions de CO2 pour l'utilisation du réseau électrique, (4) respectant les contraintes de puissance du réseau de distribution local. L’intégralité de la chaîne de valeur de recharge des VE est ainsi optimisée, et pas seulement les VE.  

En ce sens, le projet devient une plateforme de recherche pluridisciplinaire de pointe, car il traite différents aspects de la recharge des VE. 

Quels sont les centres de recherche qui participent au projet ? 

Ce projet est une collaboration entre TotalEnergies, le Laboratoire Énergies, Contrôles et Applications (eCAL) de l’UC Berkeley, et la start-up de gestion des ressources énergétiques distribuées, Kitu Systems Inc., avec le soutien du Centre de recherche sur l’énergie de l’UC San Diego et du Centre de recherche sur les technologies de l'information dans l'intérêt de la société (CITRIS) de l’UC Berkeley. Ce partenariat intègre des acteurs ayant une très bonne réputation en matière de technologies propres et innovantes, et l’objectif est de réaliser des travaux de recherche scientifique de pointe et de les mettre en œuvre sur des sites pilotes. 

Les bornes de recharge pour VE utilisées pour le pilote sont réparties sur trois sites aux États-Unis : l’UC Berkeley (CA), l’UC San Diego (CA) et le Siège de SunPower à San Jose (CA). Plus de 200 utilisateurs de VE participent au projet, qui met à leur disposition vingt-six points de recharge répartis sur les trois sites.  

Comment allez-vous tester la flexibilité de la plateforme ? 

L'équipe de recherche de l’UC Berkeley va développer un jumeau numérique en parallèle du pilote pour étudier la flexibilité des algorithmes de tarification et de recharge intelligentes. Le jumeau numérique simulera la présence de dizaines de milliers de points de recharge et utilisera les modèles statistiques comme données de base pour simuler le fonctionnement du système à plus grande échelle. Il s'agit d’une étape très utile pour pallier les limites des études pilotes qui sont généralement réalisées sur une échelle réduite. Grâce au jumeau numérique, l’ensemble des bornes de recharge SlrpEV fonctionneront comme une « centrale électrique virtuelle » sur le marché de l'électricité et fourniront des services de réseau. 

Quels enseignements ce projet pourra-t-il apporter à TotalEnergies ? 

Avec le SlrpEV, TotalEnergies bénéficiera d’un prototype de pointe et tirera des enseignements précieux auprès de ses clients. En se basant sur l'économie comportementale, la tarification basée sur l'apprentissage automatique et l’optimisation de la recharge, le SlrpEV vise à fournir des technologies pouvant maximiser la rentabilité de recharge des VE pour les hébergeurs de sites et les opérateurs de bornes de recharge, réduire la demande durant les heures pleines pour les gestionnaires de réseau, réduire les coûts de recharge pour les utilisateurs de VE et réduire les émissions de CO2 pour la société.