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Les véhicules électriques pourraient transformer les foyers solaires en unités d’énergie autonomes

Il y a beaucoup de discussions sur la façon dont l’Australie peut atteindre des objectifs d’énergie renouvelable de 50% et bien plus encore. De nombreux experts estiment que la réalisation de cet objectif dépendra de la disponibilité d’une infrastructure de stockage d’énergie à faible coût.

Pumpana hydro a reçu beaucoup d’attention à cet égard. Bien que techniquement réalisable, le stockage en vrac nécessite toujours une infrastructure de transport et de distribution qui est non seulement coûteuse mais qui prendra également beaucoup de temps à mettre en œuvre.

Une approche beaucoup plus simple et plus rentable est une approche ascendante pour transformer chaque maison en unité d’énergie autonome.

L’utilisation de panneaux solaires dans les maisons et les petites entreprises s’est avérée extrêmement efficace. La consommation d’énergie solaire sur le toit était si bonne que le réseau, ainsi que la perte d’une partie de son marché de l’énergie solaire, devient incapable d’utiliser toute l’énergie solaire domestique qui peut être exportée pendant les jours de propreté.

Sans une certaine forme de stockage d’énergie, les panneaux solaires ne peuvent fournir qu’environ 30% de l’énergie quotidienne d’un ménage, laissant le réseau pour fournir le reste. Les systèmes solaires d’eau chaude peuvent apporter une contribution solaire totale d’environ 45% des besoins énergétiques.

Cependant, le stockage est nécessaire pour atteindre une plus grande autonomie énergétique dans le ménage.

L’élément manquant pour atteindre des niveaux élevés d’énergie renouvelable est apparu sous la forme de véhicules électriques (VE). Les véhicules électriques assurent non seulement le transport, mais ont également une capacité de stockage de batterie importante.

Pour la plupart des conducteurs, la gamme complète de conduite offerte par la capacité de la batterie n’est utilisée que pour les vacances. On estime que la voiture moyenne passe jusqu’à 95% de sa journée en stationnement et est disponible pour la charge et la décharge. Avec un générateur photovoltaïque suffisamment grand, la capacité de la batterie de la plupart des véhicules électriques est suffisante pour atteindre presque 100% d’énergie solaire dans les maisons.

L’utilisation de véhicules électriques comme unités de stockage mobiles qui se connectent à la maison à l’aide des technologies V2H (véhicule à domicile) fait actuellement l’objet de recherches approfondies. La capacité de stockage significative des VE par rapport à la production nationale d’électricité est d’une grande importance.

En Australie, la production quotidienne moyenne d’électricité est d’environ 700 GWh / jour alors que le nombre de voitures est de 20 millions de livres sterling.

Si toutes ces voitures sont remplacées par des véhicules électriques, la capacité de stockage par véhicule électrique requise pour stocker la production quotidienne moyenne d’électricité serait de ≈ 35 kWh / jour, soit moins de la moitié de la capacité de stockage de Tesla S.

La capacité de tension de la batterie EV est très peu utilisée lorsqu’elle est utilisée pour le stockage d’énergie domestique.

Par exemple, si une Tesla S (100 kWh / jour de stockage sur batterie) est connectée à un système solaire V2H de 20 kWc qui consomme 30 kWh / jour d’énergie, la capacité de stockage quotidienne utilisée ne représente qu’environ 20% de la capacité totale disponible (figure 1).

Figure 1: Influence de la capacité totale de la batterie EV sur la part de la capacité de la batterie utilisée pour alimenter le système V2H

Nos calculs (figure 2) montrent également qu’un excédent important d’énergie est disponible pour l’exportation dans les systèmes solaires V2H. Par exemple, le système solaire supérieur V2H, en plus de fournir environ 100% des besoins des ménages et de la charge EV, génère également 100% supplémentaire de la charge sous forme d’énergie excédentaire, tout en utilisant en même temps seulement 50% de la capacité de batterie disponible.

Cet excès d’énergie peut être signalé au réseau de la même manière que les systèmes domestiques sans batterie.

La principale différence, cependant, est que l’énergie d’exportation du système solaire V2H est disponible sur demande pendant 24 heures, et pas seulement lorsque le soleil est allumé, ce qui permet au réseau d’égaliser les périodes de génération de pointe pendant la journée.

Figure 2: effet de la taille de la baie et de la capacité de la batterie sur l’énergie annuelle totale des ménages et les exportations générées par le système solaire V2H

Afin d’atteindre un approvisionnement énergétique d’exportation important, des fonds photovoltaïques plus importants sont nécessaires que ceux pouvant convenir à de nombreuses maisons.

Par exemple, environ 120 m sont nécessaires pour fournir de l’électricité à l’exportation égale à la charge annuelle des ménages2. Cependant, toute lacune dans le domaine peut être surmontée en utilisant une ferme solaire locale pour fournir l’énergie photovoltaïque supplémentaire requise.

Étant donné que le profil de génération de la ferme solaire coïncide avec le profil de pénurie de la série de maisons, il existe de grandes synergies. La ferme solaire agit comme un champ de facto pour le solaire E2V, fournissant l’énergie supplémentaire nécessaire pour augmenter les exportations.

Alternativement, un système solaire V2H peut être considéré comme un entrepôt de ferme solaire, ce qui lui permet d’être alimenté en énergie 24h / 24. Il existe également de nombreuses opportunités de collaboration avec les réseaux.

Étant donné que les ménages australiens consomment environ 25% de l’électricité du pays, l’autonomie énergétique des ménages grâce aux systèmes solaires V2H devrait être une priorité nationale. Disposant d’un approvisionnement énergétique quasi autonome des ménages, le réseau tel qu’il existe aujourd’hui ne serait pas nécessaire.

Presque toute l’énergie nécessaire serait générée derrière le compteur par des panneaux solaires sur le toit. Les coûts de transport et de distribution devraient être considérablement réduits en utilisant des micro-réseaux locaux.

Le concept d’une maison d’énergie presque autonome avec ou sans interaction avec le réseau est clair, sain et réalisable. L’énergie est renouvelable et durable.

Des systèmes ont été développés et la technologie est disponible dans le commerce. Avec des incitations appropriées, une mise en œuvre relativement rapide est possible.

C’est Paul McCormick Professeur de génie mécanique à Université d’Australie-Occidentale.