La valeur de l’intégration véhicule-réseau (VGI)

Les arguments économiques, de fiabilité et d’abordabilité en faveur de l’intégration véhicule-réseau au Canada.

Il existe un large consensus sur le fait que l’électricité jouera un rôle central dans l’avenir prospère et à faibles émissions de carbone du Canada. La question n’est plus de savoir si le réseau électrique doit se transformer, mais plutôt de déterminer comment rendre cette transformation abordable, fiable et réalisable à l’échelle et au rythme requis. L’intégration véhicule-réseau (vehicle-grid integration, ou VGI), y compris la gestion de la recharge et la recharge bidirectionnelle, est un élément essentiel de cette réponse : elle peut transformer l’une des plus importantes nouvelles sources de demande d’électricité en l’une des plus grandes sources de flexibilité pour le réseau.

Le Canada se prépare à doubler la capacité de son réseau électrique d’ici 2050, ce qui nécessitera plus d'un milliard de dollars d’investissements. Parallèlement, des millions de VE font leur apparition dans les allées et les stationnements des Canadiens. Si l’intégration véhicule-réseau est mise en œuvre, ces véhicules peuvent contribuer à répondre aux besoins croissants du réseau électrique, plutôt que de les accroître.

Contrairement à de nombreuses autres charges électriques importantes, la recharge des VE est intrinsèquement flexible. Les véhicules personnels restent stationnés environ 95 % du temps et leur batterie offre généralement une capacité suffisante pour couvrir les déplacements quotidiens. En effet, près de la moitié des Canadiens parcourent moins de 60  km par jour, alors que de nombreux VE récents offrent une autonomie de 400 à 500 km. Pour la plupart des véhicules, il existe donc une grande flexibilité quant au moment de la recharge, sans répercussions sur la mobilité.

Cette flexibilité ne se limite pas aux moments où les VE consomment de l’électricité. Les VE sont des batteries sur roues : lorsqu’ils sont associés à des solutions de recharge bidirectionnelle, ils peuvent servir de sources de stockage d’énergie pour alimenter les foyers, les entreprises ou le réseau électrique au besoin. Ils stockent environ quatre à huit fois plus d’énergie qu’une batterie résidentielle classique, ce qui suffit à alimenter une maison moyenne pendant plusieurs jours ou à couvrir les besoins essentiels de chauffage en hiver en cas de panne de courant. D’ici 2030, le parc de VE légers du Canada devrait représenter plus de dix fois la capacité des batteries stationnaires à l’échelle nationale. La possibilité d’exploiter la flexibilité offerte par cette capacité de stockage lorsqu’elle n’est pas utilisée à des fins de transport constitue une ressource énorme pour le réseau.

La question stratégique ne se résume donc pas simplement à savoir comment le Canada va mettre en place des infrastructures électriques suffisantes pour répondre aux besoins de millions de VE. Elle consiste plutôt à déterminer dans quelle mesure les investissements dans ces infrastructures peuvent être évités, reportés ou mieux utilisés en intégrant ces VE au réseau électrique et, ce faisant, en améliorant l’accessibilité, la durabilité et la fiabilité de l’énergie pour les Canadiens.

L’intégration véhicule-réseau crée une proposition de valeur tripartite rare, qui englobe les écosystèmes de l’électricité, de l’automobile et des clients.

Les conducteurs de VE peuvent bénéficier de frais de recharge réduits, d’une alimentation de secours et d’une rémunération pour l’alimentation du réseau. Une analyse antérieure de Dunsky portant sur les distributeurs d’énergie canadiens suggère que la participation à des programmes de recharge bidirectionnelle pourrait permettre aux conducteurs de VE de recevoir une rémunération de l’ordre de 1 000 $ par année.

Dunsky a aidé des distributeurs d’énergie partout au Canada à quantifier la croissance de la demande d’électricité liée aux VE et le potentiel de flexibilité qu’ils offrent. Ces travaux ont systématiquement montré que l'intégration véhicule-réseau peut grandement améliorer les incidences économiques de l’adaptation à la croissance de la charge liée aux VE, que ce soit en réduisant ou en reportant les investissements dans le réseau tout en tirant mieux parti des infrastructures existantes. Ces avantages peuvent complètement changer la donne. En moyenne, l’augmentation des revenus et l’amélioration de l’utilisation du réseau attribuables aux VE compensent largement le coût des investissements nécessaires dans le réseau

Cette occasion ne se concrétisera pas d’elle-même. Les véhicules, les bornes de recharge et les systèmes des distributeurs d’énergie achetés ou construits aujourd’hui peuvent demeurer en service pendant des années, voire des décennies, tandis que les programmes élaborés aujourd’hui peuvent influencer les résultats bien au-delà de leur mise en place. Les distributeurs d’énergie et les organismes de réglementation prennent eux aussi des décisions en matière d’infrastructures et de planification qui s’inscrivent dans une perspective à long terme.

Attendre que les VE soient déployés à grande échelle avant de définir leur intégration au réseau électrique risque d’ancrer des choix d’infrastructure, de technologie et de marché qui seront difficiles et coûteux à modifier par la suite.

Le Canada passe déjà du concept au déploiement. Des programmes de gestion de la recharge voient le jour partout au pays, des technologies de recharge bidirectionnelle font l’objet de projets pilotes et de grands constructeurs automobiles mettent sur le marché des véhicules offrant des fonctions de recharge bidirectionnelle. Les principales technologies sont de plus en plus disponibles. Le défi consiste désormais à créer les conditions nécessaires pour qu’elles puissent fonctionner ensemble à grande échelle.

Cela nécessite une coordination intersectorielle sur des questions telles que :

Les prochaines années seront donc décisives. Les choix d’aujourd’hui détermineront si le Canada tirera pleinement parti de la valeur de millions de VE dans le cadre de son futur réseau électrique ou s’il les considérera avant tout comme une source de demande supplémentaire et coûteuse.

Malgré son potentiel, l'intégration véhicule-réseau ne prend pas encore son essor au Canada. Les progrès restent cantonnés à de petits projets pilotes et à des programmes d’envergure limitée en raison de la fragmentation des exigences techniques, des incertitudes réglementaires et d’analyse de rentabilité, de la disponibilité restreinte des produits et d’un manque de coordination des efforts entre les zones desservies et les pouvoirs.

Aucune organisation ne peut, à elle seule, surmonter ces obstacles. Les distributeurs d’énergie, les constructeurs automobiles, les fournisseurs de services de recharge, les organismes de réglementation et les autres acteurs du marché doivent s’entendre sur la façon dont les technologies d’intégration véhicule-réseau interagissent avec le réseau, sur la manière d’en évaluer et d’en rémunérer la valeur, ainsi que sur les moyens de déployer à plus grande échelle les stratégies qui ont fait leurs preuves dans différents marchés.

L’Alliance canadienne de l’intégration véhicule-réseau rassemble ces organisations afin de contribuer à façonner le paysage émergent de l’intégration véhicule-réseau. En mettant au point des outils communs et des lignes directrices pour la mise en œuvre et en favorisant la mise en commun du savoir et de la coordination stratégique, l’Alliance entend faire évoluer l'intégration véhicule-réseau de projets pilotes isolés vers des solutions évolutives et susceptibles d’attirer des investissements. Grâce à cette initiative, les membres pourront contribuer collectivement à l’élaboration des cadres, des normes et des mécanismes de rémunération qui définiront le développement de l’intégration véhicule-réseau au Canada.

POURQUOI L’INTÉGRATION VÉHICULE-RÉSEAU?

Le réseau électrique est calibré pour répondre à la demande de pointe, même si ces pointes ne se produisent que quelques fois par année. La réduction de la demande de pointe offre donc aux distributeurs d’énergie d’importantes possibilités de réduire leurs coûts. Dans une grande partie de l’Amérique du Nord, notamment en Ontario et en Alberta, la demande de pointe se produit en fin d’après-midi pendant l’été, lorsque l’utilisation de la climatisation est à son maximum. Dans le reste du Canada, la demande de pointe se concentre, ou tend de plus en plus à se concentrer, sur les journées les plus froides de l’hiver, à mesure que l’électrification progresse.

Cette réalité permet d’expliquer à la fois le défi et l’occasion que représentent les VE pour le réseau électrique. L’installation d’une borne pour VE peut doubler la consommation d’électricité d’une maison, ce qui risque d’accroître la demande sur l’infrastructure du réseau en amont. Cependant, les VE constituent également des charges très flexibles : les clients tiennent généralement à ce que leur batterie soit chargée lorsqu’ils ont besoin de prendre la route, et non pas au moment précis où la recharge a lieu.

Pour la recharge intelligente à elle seule, la charge liée aux VE pourrait nécessiter quelque 48 milliards de dollars en modernisation entre 2025 et 2040, mais les distributeurs d’énergie pourraient engranger 71 milliards de dollars grâce à l’augmentation des ventes, ce qui couvrirait largement les coûts (Mobilité électrique Canada et Dunsky, Powering Up : Rapport national, 2025).

La recharge bidirectionnelle (« du véhicule au réseau » ou V2G) peut offrir une valeur ajoutée encore plus grande. Si la recharge intelligente permet de réduire ou de décaler la demande de pointe générée par la recharge des VE, la technologie V2G permet aux VE d’alimenter le réseau en électricité et de contribuer ainsi à répondre aux besoins plus larges du réseau. La valeur apportée au réseau par un véhicule participant à un programme V2G est environ huit fois supérieure à celle générée par la recharge intelligente. La recharge bidirectionnelle peut également fournir une alimentation de secours aux maisons et aux immeubles en cas de panne de courant et permet d’utiliser les VE comme sources d’alimentation mobiles, par exemple sur les chantiers de construction ou lors de sorties de camping.

Les VE créent de nouvelles relations entre les secteurs de l’automobile et de l’électricité, qui n’avaient auparavant guère besoin de se coordonner. L'intégration véhicule-réseau offre aux constructeurs de véhicules automobiles et aux fournisseurs de technologies la possibilité de transformer ce qui pourrait autrement constituer une contrainte pour le réseau en avantages pour celui-ci, en valeur ajoutée pour les clients et, potentiellement, en nouvelles sources de revenus.

La valeur que l’intégration véhicule-réseau apporte aux distributeurs d’énergie peut, à son tour, créer de la valeur pour les clients qui participent aux programmes d’intégration véhicule-réseau. Les conducteurs de VE ont la possibilité d’obtenir du « carburant gratuit à vie » en compensant leurs frais de recharge grâce à la rémunération liée à leur participation au programme d’intégration véhicule-réseau. Pour les constructeurs de véhicules automobiles et les fournisseurs de technologies, permettre l’accès à cette valeur offre l’occasion de renforcer les relations avec la clientèle, de se démarquer et d’améliorer la proposition de valeur globale en faveur du passage à un VE, tout en ouvrant la voie à de nouvelles sources de revenus et à de nouveaux modèles d’affaires. La chaîne de valeur nécessitera de nombreux rôles facilitateurs, notamment dans les domaines de l’intégration de logiciels, des services d’agrégation et de l’acquisition de clients, qui représentent chacun des occasions potentielles de générer des revenus.

Le principal défi auquel font face les constructeurs automobiles et les fournisseurs de technologies pour permettre le déploiement de l’intégration véhicule-réseau est d’assurer davantage de clarté et de cohérence en matière d’interopérabilité, de normes, de règles d’interconnexion et de mécanismes de rémunération, afin d’offrir une proposition de valeur claire à la clientèle. Les constructeurs mondiaux conçoivent leurs produits pour des marchés à l’échelle continentale. Par conséquent, les exigences divergentes des différents distributeurs d’énergie constituent un obstacle majeur. Toutefois, le marché automobile canadien est d’une taille comparable à celui de la Californie, ce qui fait d’un marché national harmonisé une occasion nettement plus prometteuse. Les efforts de la phase 1 de l’Alliance comprendront l’élaboration de cadres permettant d’évaluer les avantages cumulés de l’intégration véhicule-réseau, ainsi que de lignes directrices sur la rémunération, les normes et les stratégies coordonnées visant à renforcer la certitude du marché.

L’intégration véhicule-réseau est une ressource de réseau flexible qui peut être valorisée et évaluée au même titre que les autres ressources énergétiques distribuées. La recharge intelligente (V1G) est comparable à d’autres programmes de gestion flexible de la charge, comme ceux liés aux thermostats, tandis que la recharge bidirectionnelle (V2G) permet d’offrir des services similaires à ceux des batteries stationnaires en utilisant les batteries de véhicules qui ont déjà été achetées principalement à des fins de transport.

Pour les distributeurs d’énergie, l'intégration véhicule-réseau peut être un outil permettant de mieux gérer les coûts de l’électrification. Cet aspect est particulièrement important, car l’adoption des VE tend à se concentrer dans certaines zones et à créer des contraintes locales qui pourraient autrement nécessiter la mise à niveau de transformateurs, d’artères de distribution ou d’autres infrastructures du réseau. L’intégration véhicule-réseau peut aussi permettre d’atténuer les contraintes et les coûts liés au raccordement des clients. Même les distributeurs d’énergie qui ne font pas face à des contraintes importantes en matière de capacité de production pourraient donc trouver un intérêt à recourir à l’intégration véhicule-réseau pour la distribution.

La valeur précise que l’intégration véhicule-réseau peut apporter dépend des besoins du réseau du distributeur d’énergie ou de la région, ainsi que du moment et de l’endroit où ces besoins se manifestent. À l’instar d’autres ressources énergétiques distribuées, l’intégration véhicule-réseau peut offrir toute une gamme d’avantages à l’échelle du réseau électrique, notamment en matière de capacité de production, de transport et de distribution, d’énergie, de réduction des émissions, de services auxiliaires, de capacité de services aux clients et de résilience. Ensemble, ils constituent les avantages cumulés de l’intégration véhicule-réseau.

Pour tirer parti de ces avantages, il faut comprendre où, quand, dans quelle mesure et pour quels services de réseau l’intégration véhicule-réseau apporte de la valeur. L’application optimale variera d’un distributeur d’énergie à l’autre et d’un endroit à l’autre au sein de la zone desservie. Dans certaines régions, la principale occasion peut consister à gérer les pointes de production; dans d’autres, il peut s’agir d’éviter la modernisation du réseau de distribution, de gérer un raccordement client soumis à des contraintes ou d’améliorer la résilience.

Le principal défi consiste à transformer ce potentiel technique en solutions de réseau exploitables et en propositions de valeur convaincantes pour les clients. Les distributeurs d’énergie ont besoin de cadres d’évaluation concrets, capables de prendre en compte l’ensemble des avantages cumulés, ainsi que de mécanismes de rémunération, de normes techniques, de modèles de programmes et de cadres réglementaires permettant aux ressources d’intégration véhicule-réseau de s’intégrer au réseau en tant que ressource peu coûteuse, dans des conditions équitables.

Les efforts de la phase 1 de l’Alliance comprendront l’élaboration de cadres permettant d’évaluer les avantages cumulés de l’intégration véhicule-réseau, ainsi que de lignes directrices sur les mécanismes de rémunération, les normes et les voies réglementaires nécessaires pour quantifier et saisir efficacement ces avantages.