Comment réduire les frais de demande de pointe pour les flottes de véhicules électriques

Dans les grands dépôts d'autobus, les frais liés à la demande maximale peuvent représenter 20 à 30 % du total des frais énergétiques, et cette charge peut être calculée à partir d'une seule heure de charge inefficace, et non au cours de l'utilisation continue d'électricité. Cet article explique pourquoi cela arrive et comment réduire le coût des frais liés à la demande maximale.

Qu'est-ce que les tarifs de demande maximale et comment sont-ils calculés ?

De nombreuses tarifications énergétiques commerciales en Europe ne facturent pas seulement le coût de l’énergie consommée. Elles facturent également le montant maximal d’énergie consommée à un moment donné pendant la période de facturation, généralement mesurée sur une période de 15 ou 30 minutes.

Cela signifie que le tarif n’est pas basé sur votre consommation moyenne, mais sur votre consommation maximale. Si quarante bus s’allument en même temps et que le dépôt atteint 6 MW pendant une demi-heure, cette consommation devient la base des tarifs demandés pour tout le mois, même si le dépôt fonctionne bien en dessous de ce niveau pendant le reste de la journée.

C’est pourquoi une session de recharge nocturne mal gérée peut considérablement augmenter le montant mensuel du dépôt. L’objectif est d’éviter cette hausse afin de réduire les coûts mensuels globaux.

Pourquoi la recharge en itinérance crée naturellement des pics de demande

Les dépôts d’autobus électriques ne ressemblent pas aux parkings d’entreprises où les recharges se déroulent tout au long de la journée. Les bus repartent à des horaires fixes dictés par le planning, généralement une à deux heures après la pointe de la nuit. Lorsque quarante, soixante ou une centaine de véhicules arrivent dans cette fenêtre et commencent à se recharger, la demande combinée peut atteindre deux à trois fois ce que la capacité de charge de la grille peut réellement supporter.

Un dépôt doté d’une connexion à la grille de 3 MW pourrait disposer de chargeurs capables de fournir 6 à 8 MW, car les dépôts installent suffisamment de points de charge pour desservir toute la flotte en une courte période de nuit. La capacité totale des chargeurs est conçue de manière à dépasser largement la capacité de la connexion à la grille. La véritable contrainte réside dans le calendrier : les horaires fixes signifient que les bus arrivent ensemble, et arriver ensemble signifie fournir une puissance exigeante en même temps.

Sans coordination, cette demande concentrée fait deux choses : elle risque de dépasser les limites de la grille ou de déclencher une réduction automatique de la puissance des chargeurs, et elle fixe un pic sur lequel le tarif sera basé pour toute la durée du mois.

Les solutions supposées qui ne fonctionneront pas

Lorsque un dépôt atteint son plafond de capacité électrique, la réponse naturelle est d’ajouter de la capacité. Plus de chargeurs, des chargeurs plus puissants ou même une mise à niveau du réseau électrique. Aucun de ces solutions ne résout le problème sous-jacent.

Plus d'appareils de recharge Ne pas augmenter la puissance disponible de la grille. Si la connexion fournit 3 MW, l’ajout de chargeurs n’augmente que davantage d’équipements en concurrence pour ces 3 MW.

Chargeurs à puissance supérieure accélérer les sessions individuelles mais aggraver les pics de charge. Échanger les chargeurs de 50 kW contre ceux de 150 kW sans changer la coordination, et le dépôt atteindra plus vite son seuil de charge, et non plus plus lentement.

Améliorations du réseau électrique Ce sont les solutions à long terme appropriées pour les dépôts qui ont véritablement besoin de davantage de capacité, mais cela prend 12 à 24 mois et coûte des centaines de milliers d’euros. Elles ne contribuent pas à faire face au prochain relevé de compte, et dans certains endroits, les contraintes réseau signifient que la mise à niveau n’est pas possible à n’importe quel prix.

Les charges maximales élevées ne signifient pas que le dépôt dispose de trop peu de chargeurs ou de trop peu d’énergie. Cela signifie que personne n’est activement en train de décider comment partager l’énergie qui existe déjà.

Balancer la charge contre le rasage à pleine capacité

Ces deux termes sont utilisés de manière interchangeable, mais ils résolvent des problèmes différents et il est important de préciser la distinction.

Répartition de charge maintenir la demande de charge totale dans les limites de la connexion au réseau électrique, au moment donné. Il fonctionne en ajustant dynamiquement la puissance au cours des sessions actives, réduisant ou arrêtant la charge à faible priorité afin de libérer de la capacité pour les véhicules qui en ont le plus besoin. Sans équilibrage de la charge, un dépôt dépasse soit sa limite de charge électrique, soit les chargeurs coupent la puissance de manière autonome, sans garantie que les véhicules appropriés soient protégés.

Effacement des pointes gère les conséquences financières liées à des pics de demande. Il limite la puissance de charge totale à des seuils définis, de sorte que la consommation maximale pendant les 15 ou 30 minutes de facturation du mois reste aussi faible que possible, car cette consommation est celle qui est facturée dans le tarif.

Les deux reposent sur la même capacité sous-jacente : une visibilité en temps réel sur tous les chargeurs et tous les véhicules, une compréhension de la priorité des besoins en énergie des véhicules, et la capacité à redistribuer cette énergie en permanence. Et pour les transports publics, les deux doivent se faire sans compromettre la disponibilité des véhicules. Un tarif énergétique moins élevé n’aide pas si un bus quitte le dépôt avec la batterie à moitié chargée.

Stratégies clés pour réduire les frais liés à la demande maximale

Allégement dynamique de la charge. Au lieu de fournir un niveau de puissance fixe à chaque chargeur, la capacité disponible est répartie sur les sessions actives et réallouée en continu au fur et à mesure que les véhicules s’arrêtent ou ralentissent. Le dépôt se situe à ou près du seuil de sa capacité, plutôt que de surcharger pendant les périodes d’arrivée ou de rester inactif pendant le reste de la journée.

Priorisation basée sur la flotte. L’ordre de recharge devrait suivre la nécessité opérationnelle, et non l’ordre d’arrivée. Un bus partant à 5h30 du matin sur une longue route interurbaine a besoin d’une charge complète ce soir. Un bus sur une boucle urbaine courte partant à 9h00 peut attendre. Un véhicule déjà à 80 % de charge n’aura peut-être pas besoin de se recharger du tout. Cela ne fonctionne que si le système comprend les exigences de la route et les horaires de départ, et non seulement le temps de recharge.

Optimisation basée sur le temps. Le déploiement des charges électriques se fait en heures où le réseau dispose de la plus grande marge d’action et où les coûts énergétiques sont les plus faibles. La disponibilité des capacités de production dans les dépôts varie au cours de la nuit en fonction de la charge d’éclairage, de chauffage et d’entretien, et les prix de l’énergie varient d’une heure à l’autre. Pour un dépôt de 100 autobus, le déploiement dans les heures hors pointe permet généralement de réduire les coûts énergétiques de 10 à 15 %.

Adaptation continue en temps réel. Les plans de recharge établis à 22h ne survivent pas à la nuit sans modification. Les véhicules arrivent en retard, les chargeurs sont défectueux, les horaires changent. Quoi qu’il arrive, il faut reprioritiser, réallouer la puissance et déclencher des alertes sans que personne n’intervienne à chaque fois que quelque chose change.

Comment fonctionne réellement le rasage à la pointe ?

En pratique, le peak shaving consiste à fixer un plafond de puissance, soit fixe soit basé sur des horaires conformes aux structures tarifaires, et à faire en sorte que le système réponde automatiquement à la demande totale de charge.

Cela ressemble généralement à :

• Limite de pointe au niveau du dépôt. Un seuil de puissance maximal pour la demande de charge totale sur tout le site.
• Capacité d'alimentation au niveau du groupe. Les limites appliquées en fonction de l’heure de la journée sont adaptées aux périodes de pointe et de faible activité du tarif.
• Intégration avec les plans et priorités de charge. Les limites de charge maximales s’appliquent en complément de la logique de priorisation qui détermine quels véhicules doivent être chargés en premier lieu, et non en remplacement de cette logique.
• Application automatique. L’allocation de puissance est recalculée en temps réel au fur et à mesure que les conditions changent, de sorte que le dépôt reste dans ses limites sans intervention manuelle.

Si cela est bien fait, cela reste invisible pour le personnel du dépôt au quotidien. Le système tient le cap ; personne n’a besoin de regarder un tableau de bord et de régler manuellement les chargeurs à 23 heures.

Le Business Case : Ce que les flottes permettent réellement d'économiser

Les chiffres sont cohérents chez les dépôts qui passent de la gestion non coordonnée à une gestion active de la tarification :

• De 10 à 15 % réduction des coûts énergétiques grâce à la recharge hors des heures de pointe
• 15 à 25 % réduction du taux de charge maximal grâce à l’équilibre intelligent des charges
• 8 000 à 10 000 € économies mensuelles combinées par 100 autobus
• Les mises à niveau des réseaux électriques, qui semblaient urgentes avec une électricité à 60 % seulement, peuvent souvent être reportées à 85 à 90 %, ce qui évite d’importantes dépenses en capital pendant ce temps.

Ce dernier point est important pour la planification tout autant que pour le relevé mensuel. Une tarification coordonnée permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d’alléger la situation avant que la prochaine importante investissement dans les infrastructures ne soit réellement nécessaire.

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Qu’il faut un système de gestion des charges pour une élimination maximale efficace des charges

Tous les systèmes de gestion de la charge ne peuvent pas faire ce travail aussi bien. Pour réduire spécifiquement les frais liés à la demande maximale, au lieu de simplement planifier les recharges, un système doit :

• Mesurer la demande totale de dépôts en temps réel, et non seulement le statut de chaque chargeur individuellement
• Implémenter un plafond de puissance automatiquement, ajustant l’allocation au fur et à mesure que les conditions changent, sans simplement alerter quelqu’un lorsque ce plafond est proche.
• Appliquez ce plafond en parallèle avec une logique de priorisation, afin que le plafond ne réduise pas simplement la puissance de toute voiture qui se trouve en charge.
• Support pour les limites de planification qui peuvent être ajustées en fonction des structures tarifaires, et non seulement un seuil statique unique

C’est ce qui distingue un système capable d’empêcher une hausse de la demande d’un autre qui ne peut en rendre compte qu’après coup.

En résumé

Une seule heure de charge non coordonnée peut déterminer le coût d’une période de facturation entière, quelle que soit l’efficacité du fonctionnement du reste du dépôt. C’est ce qui le distingue d’un problème classique de réduction d’énergie : l’objectif n’est pas de réduire la consommation totale, mais de modifier la forme de la courbe de demande.

Le chargement équilibré, la priorisation des commandes et le découplage des moments de pointe fonctionnent tous directement en fonction de cette courbe, permettant de maintenir la demande du dépôt à un niveau stable plutôt que de l’augmenter lorsque la flotte arrive. Si cela se fait bien, cela se produit automatiquement, nuit après nuit, sans que le personnel du dépôt ait besoin de consulter un tableau de bord ou de passer des appels manuellement sous la pression.

Pour les flottes qui paient déjà des frais liés à la demande maximale, c’est généralement le moyen le plus rapide disponible pour réduire les coûts, et qui rapporte bien avant toute autre investissement dans le dépôt.