Prévoir les conséquences de la transformation des dépôts de transport public en Chine en pôles énergétiques

Pour réduire les émissions de carbone et atténuer le changement climatique sur Terre, les gouvernements et les entreprises du monde entier investissent dans l’électrification des transports publics et des véhicules privés. La Chine fait partie des pays qui ont commencé à explorer l’électrification des transports, en commençant par l’introduction des bus électriques.

Malgré les avantages attendus en termes de réduction des émissions de carbone, la transition des transports publics à carburant vers les transports publics électriques pourrait exercer une pression considérable sur les réseaux électriques. Les effets de cette transition doivent donc être soigneusement étudiés en premier lieu.

Dans un article récent publié dans Énergie naturelleune équipe de recherche de l’Université Beihang et d’autres instituts a entrepris d’étudier les implications possibles de la transformation des dépôts de transports publics en Chine en pôles d’énergie renouvelable.

« Ces dernières années, nous avons observé des progrès rapides dans l’électrification des transports comme stratégie de lutte contre le changement climatique », a déclaré Xiaolei Ma, co-auteur de l’article, à Tech Xplore.

« Par exemple, selon l’Agence internationale de l’énergie, les ventes de voitures électriques ont atteint près de 14 millions en 2023, portant le nombre total de voitures électriques sur les routes du monde à 40 millions. Cependant, l’augmentation des demandes de recharge pose de nouveaux défis aux réseaux électriques, tels que l’augmentation des coûts d’exploitation et d’expansion, ainsi que le risque de surcharge. »

Les effets positifs de l’électrification des transports publics seront finalement limités si cette transition ne s’accompagne pas d’une transition vers la production d’énergie renouvelable. Si certaines études ont déjà examiné la possibilité d’intégrer des panneaux photovoltaïques (PV) et des bornes de recharge pour véhicules électriques, les implications de cette approche, en particulier après l’introduction des véhicules électriques en milieu urbain, n’ont pas encore été explorées en profondeur.

« Notre objectif principal était de présenter un cadre universel combinant des approches basées sur les données et sur les modèles afin de fournir des informations sur l’adoption généralisée de l’énergie solaire photovoltaïque et du stockage d’énergie dans les réseaux de transports publics urbains », a déclaré Ma. « Le cadre universel que nous avons conçu combine des approches basées sur les données et sur les modèles. »

Dans le cadre de leur étude, Ma et ses collègues ont spécifiquement cherché à prédire les conséquences d’une éventuelle transition des bus à carburant vers les bus électriques à Pékin. Pour ce faire, ils ont analysé les données recueillies sur l’ensemble du réseau de transport public de Pékin, notamment les trajectoires GPS, les informations sur les véhicules et les détails sur les dépôts de bus. Leurs analyses ont également pris en compte les conditions météorologiques et l’irradiation solaire enregistrées à Pékin ces dernières années.

« Notre étude simule un scénario de référence dans lequel les EB remplacent tous les autres types de carburant dans la flotte de bus de Pékin », a expliqué Ma. « L’électrification complète de la flotte est simulée en estimant la consommation d’énergie des EB, en optimisant les capacités des batteries des EB et en optimisant les programmes de charge des EB avec une prévoyance parfaite.

« Pour transformer les dépôts de bus en pôles énergétiques, nous estimons d’abord la production d’énergie solaire photovoltaïque. Nous maximisons ensuite les bénéfices économiques de l’énergie solaire photovoltaïque et du stockage d’énergie en optimisant la capacité installée de l’énergie solaire photovoltaïque, la capacité de stockage d’énergie, les horaires de recharge des bus et l’utilisation de l’énergie solaire photovoltaïque et du stockage d’énergie dans différents scénarios de marché. »

L’étude de cas des chercheurs s’étend sur une période de 25 ans dans le futur, à partir de 2050. Leurs analyses visaient à prédire comment la conversion des dépôts de transports publics de Pékin en pôles d’énergie renouvelable, à partir de 2021, affecterait les émissions de carbone.

« L’étude de cas montre que le photovoltaïque solaire réduit la charge nette du réseau de 23 % pendant les périodes de production d’électricité et diminue la charge de pointe nette de 8,6 % », a déclaré Ma. « L’intégration du stockage d’énergie amplifie ces réductions à 28 % et 37,4 % respectivement.

« Alors que l’énergie solaire photovoltaïque non subventionnée génère un bénéfice de 64 % supérieur aux coûts, l’ajout de stockage sur batterie réduit les bénéfices à 31 % malgré les avantages qu’elle offre au réseau. Gains marginaux négatifs de réduction des émissions de CO₂ « Les émissions soulignent la durabilité économique. »

Dans l’ensemble, les résultats des analyses menées par Ma et ses collègues suggèrent que l’électrification des transports publics à Pékin en convertissant les dépôts de transport en pôles énergétiques serait réalisable et efficace pour réduire les émissions de carbone.

À l’avenir, les travaux de cette équipe pourraient inspirer d’autres chercheurs et décideurs politiques, en Chine et dans d’autres pays, pour commencer à élaborer des stratégies visant à atténuer la vulnérabilité des réseaux électriques afin de soutenir le déploiement efficace des EB.

« Nos résultats pourraient également catalyser des mesures politiques visant à accélérer le déploiement de l’énergie solaire photovoltaïque et du stockage d’énergie dans d’autres centres de consommation d’énergie à grande échelle, tels que les stations de recharge publiques pour véhicules électriques et les gares ferroviaires », a ajouté Ma.

« Nos travaux futurs se concentreront sur la durabilité opérationnelle à long terme des systèmes intégrés de transport et d’énergie et prendront en compte des facteurs externes tels que la dynamique du marché de l’énergie et les avancées dans les technologies de stockage de l’énergie. »

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