Présentation X-ENS-UPS Véhicule électrique et Réseau

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1 Présentation X-ENS-UPS Véhicule électrique et Réseau François Colet Pilote Service Energétique - Architecte Système Amont Véhicule Electrique DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT

2 PREAMBULE : Les objectifs de l'ue pour Emploi : Un emploi pour 75 % de la population âgée de 20 à 64 ans 2. Recherche et développement : Investissement de 3 % du PIB de l UE dans la recherche et le développement 3. Changement climatique et énergies durables : Réduction des émissions de gaz à effet de serre de 20 % (voire de 30 %, si les conditions le permettent) par rapport à 1990 Utilisation d'énergie provenant de sources renouvelables à hauteur de 20 % Augmentation de 20 % de l efficacité énergétique 4. Éducation : Abaissement du taux de décrochage scolaire à moins de 10 % Un diplôme de l'enseignement supérieur pour au moins 40 % de la population âgée de 30 à 34 ans 5. Lutter contre la pauvreté et l'exclusion sociale : Réduction d'au moins 20 millions du nombre de personnes touchées ou menacées par la pauvreté et l'exclusion sociale DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 2

3 SOMMAIRE 01 Introduction Les Marques Stratégie Renault + Nissan : Véhicule Electrique Elargissement du champ de vision Véhicules & Energie Electrique La recharge : usages et solutions techniques Influence sur la courbe de charge du pays Le CO 2 Les énergies renouvelables Smart Grid & Véhicule Electrique Organisation du réseau électrique Smart Grids - définition Fonctionnement (Principe & exemple) 04 Comment travailler Projets collaboratifs technologiques Projets collaboratifs de démonstration 05 Conclusions DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 3

4 Introduction Les Marques Stratégie Renault + Nissan : Véhicule Electrique Elargissement du champ de vision DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 4

5 1. INTRODUCTION : L ENTREPRISE RENAULT Trois marques et des Partenaires Une Alliance Trois Marques Un partenaire stratégique DACIA RENAULT RENAULT SAMSUNG MOTORS AVTOVAZ (LADA) Un nouveau partenaire DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 5

6 1. INTRODUCTION : UNE GAMME COMPLETE DE VEHICULES ELECTRIQUES Stratégie Renault + Nissan Nissan LEAF KANGOO Z.E. ZOE FLUENCE Z.E. TWIZY JANVIER 2013 NOVEMBRE 2011 OCTOBRE 2011 MARS modèles Renault + 1 Nissan Un engagement global de 4 milliards d euros (Renault + Nissan) Objectif : VE = 10% du marché automobile mondial en 2020 DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 6

7 1. INTRODUCTION : UNE GAMME COMPLETE DE VEHICULES ELECTRIQUES Pourquoi le Véhicule Electrique? DÉPLACEMENTS QUOTIDIENS Pas de pollution locale 87% Moins de 60 km / jour Pas d émissions Pas de bruit 13% > 60 km / jour Réduire la dépendance aux énergies fossiles Favoriser le développement des énergies renouvelables DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 7

8 1. INTRODUCTION : UN NOUVEAU MODELE D AFFAIRE Le Véhicule électrique Renault : Achat de la voiture & Location de la Batterie À l achat À l usage INCITATION CARBURANT INCITATION VEHICULE THERMIQUE = VE > LOYER BATTERIE ELECTRICITE MAINTENANCE MAINTENANCE Bénéfices client : VE au même coût que Véhicule Thermique Garantie illimitée pour la batterie Meilleure valeur résiduelle DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 8

9 Véhicules & Energie Electrique La recharge : usages et solutions techniques Influence sur la courbe de charge du pays Le CO 2 Les énergies renouvelables DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 9

10 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : LA RECHARGE La recharge : pour quel usage? Quick Drop A la maison 7-10 heures, pendant la nuit Exchange Station En quelques minutes Maison Bâtiment résidentiel 7-10 heures, Pendant la journée Au Travail Entre 1/4 & 1/2 heure Station En voyage < 2 heures Pendant les courses Durée variable Parking privé & public DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 10

11 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : LA RECHARGE Puissance de recharge et moyens de recharge vitesse QD 0 Charge standard (AC) monophasée entre 4 et 8h triphasée entre 1 et 2h Charge rapide (AC ou DC) moins d une heure Quick drop (échange de batterie) en quelques minutes DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 11

12 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : IMPACT SUR LA COURBE DE CHARGE Impacts de la recharge sur la consommation énergétique et la puissance France 100GW de puissance disponible Consommation annuelle de 500TWh Véhicule Electrique 1 véhicule = km / an = 3 MWh 2 M VE (cible France 2020) = Energie consommée 6,1TWh ~1% de la consommation annuelle Si recharge de tous les VE à la même heure : Puissance pic théorique 7,8GW soit 8% de pointe supplémentaire Ce n est pas un problème d énergie mais un problème de puissance DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 12

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15 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : CO 2 Les Bilans du «Puits-à-la-Roue» (Well-to-Wheel) De quoi s agit-il? De déterminer les émissions de CO 2 sur toute la chaîne énergétique Comment? Puits-à-la Prise Prise-à-la-Roue g CO2 / kwh x kwh / km = g CO2 / km EXTRACTION TRANSPORT DISTRIBUTION CHARGE/DECHARGE BATTERIE ALIMENTATION GMP DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 15

16 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : CO 2 Emissions de CO2 du «Puits-à-la-Roue» Comparaison de véhicules Renault du segment B sur le cycle standard européen NEDC (MVEG) CLIO 3 gasoline 1.2 TCE 148 CLIO 3 diesel 1.5 DCi ** 121 TOYOTA AURIS HSD 101 EV CO2 COAL ELECTRICITY 128 ZOE EUROPE ELECTRICITY MIX 62 ZOE FRANCE ELECTRICITY MIX WIND ELECTRICITY 0 12 WELL TO TANK TANK TO WHEEL CO2 Emission (g/km) *In use, excluding service parts ** Best seller DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 16

17 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : CO 2 Contenu de la base carbone ADEME Contenu par filière Hypothèses Base Carbone ADEME révisées en 2012 DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 17

18 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : ENERGIES RENOUVELABLES Part d électricité renouvelable en Europe 90% 55% 27% 33% 17% 15% 61% 15,6% en ,1% en 2010 Source : Commission Européenne - Statistical pocketbook 2012 EU energy and transport in figures 50% 33% 22% 27% DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 18

19 2. VEHICULE & ENERGIE ELECTRIQUE : ENERGIES RENOUVELABLES Production d énergie renouvelable et consommation exemple du Danemark Besoins de stockage dans les batteries des VE? DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 19

20 Smart Grid & Véhicule Electrique Organisation du réseau électrique Smart Grids - définition Fonctionnement Principe Exemple DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 20

21 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : ORGANISATION DU RESEAU Réseau électrique : Coexistence de 2 systèmes avec une coordination Partie marché (anticipation jusqu à h-1 voire h-15 minutes) Partie physique (temps réel) DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 21

22 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : SMART GRIDS - DEFINITON Smart Grids Définition européenne (Source : European Technology Platform SmartGrids) A Smart Grid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it generators, consumers and those that do both in order to efficiently deliver sustainable, economic and secure electricity supplies La vision Union Européenne du Smart Grid Gestion du réseau DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 22

23 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : SMART GRIDS - DEFINITON Smart Grids Définition européenne (Source : European Technology Platform SmartGrids) A Smart Grid is an electricity network that can intelligently integrate the actions of all users connected to it generators, consumers and those that do both in order to efficiently deliver sustainable, economic and secure electricity supplies Production Intelligente Distribution & Transmission Intelligente Communication entre Composants Système Smart Grid Consommation Intelligente Stockage Intelligent Technologies interdisciplinaires : Collecte de données, traitement et recombinaison Marché Gestion du réseau DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 23

24 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Principe de fonctionnement général Une nécessité physique : A tout instant, la production doit égaler la consommation Production augmente la production Services système «positifs» nécessaires réduit la production Trop d énergie Pas assez d énergie Services système «négatifs» nécessaires Valeur de référence Consommation augmente la consommation réduit la consommation DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 24

25 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Un exemple d utilisation des batteries des véhicules électriques Puissance Courbe réelle Charge Courbe prévisionnelle de consommation 1 heure référence Besoin de gérer les écarts Mécanisme de Réserve temps 2 principes d action Sur la composante active mesure via la fréquence Sur la composante réactive mesure via la tension (du réseau de transport) DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 25

26 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Un exemple d utilisation des batteries des véhicules électriques réglage de fréquence f=f 0 : Equilibre Production Consommation f<f 0 : les alternateurs déstockent de l énergie cinétique : leur vitesse diminue f>f 0 : les alternateurs stockent de l énergie cinétique : leur vitesse augmente DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 26

27 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Un exemple d utilisation des batteries des véhicules électriques réglage de fréquence Primaire : Global pour toute la zone synchrone, automatique, mutualisé Objectif Maintien de l équilibre production-consommation et de la fréquence autour de 50Hz Réalisation Locale par les régulateurs de vitesse des groupes de production Relation linéaire : P = -K(f-f 0 ) Secondaire : Coordonné au niveau national, automatique, mutualisé Objectif Economique : Régler les échanges avec l étranger Sécurité : ramener la fréquence à 50Hz Réalisation Via un signal de commande au niveau national commun à tous les groupes participants au réglage secondaire Services Système Tertiaire : Coordonné au niveau national, manuel, lent (>15 min) Objectif Reconstituer les réserves primaires et secondaires Réalisation Activation via le mécanisme d ajustement (appel à des offres à la hausse ou à la baisse) Réglage de la fréquence : 3 réglages DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 27

28 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Un exemple d utilisation des batteries des véhicules électriques réglage de fréquence Gestionnaire du réseau Producteur f secondaire f tertiaire ~ Signal Instructions Opérateur f primaire P Puissance RT RT 15 min pendant 1h ~1000MW pendant 6h ~500MW RS RP ~650MW 550MW< RS <1100MW Zone d action possible des véhicules électriques 30 s qqs min 15 min 15 min (après activation de RTE) 30 min (après activation de RTE) temps DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 28

29 3. SMART GRID & VEHICULE ELECTRIQUE : FONCTIONNEMENT Un exemple d utilisation des batteries des véhicules électriques réglage de fréquence Serveur d agrégation véhicule Localisation Besoins / Offres d énergie = f(plan de déplacement) Opérateur Compteur Données Exemple d architecture DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 29

30 Comment travailler Projets collaboratifs technologiques Projets collaboratifs de démonstration DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 30

31 VELCRI : Véhicule ELectrique à Charge Rapide Intégrée Objectif Véhicule électrique avec chargeur intégré Puissance 43 kw 400 V triphasé, 63 A Développements techniques Mutualisation des composants en mode onduleur et en mode chargeur Communication entre véhicule et borne de recharge Gestion électrique et thermique de la batterie pendant une charge rapide Plateforme de démonstration à Grenoble et Chambéry (couplage à du photovoltaïque) Consortium - - DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 31

32 CINELI & WIC2IT Chargeur par Induction Electrique Wireless Inductive Charging to Inter-operation Testing DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 32

33 UN PROJET INNOVANT : Soumis à l ADEME le 14 juin dans le cadre du Plan d Investissement d Avenir Gestion d énergie Diminuer la charge sur le réseau Diminuer le coût de l énergie Diminuer l impact CO2 Station Quick-Drop Photovoltaïque Stockage tampon Bornes de charge DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 33

34 Projets démonstrateurs SAVE Seine Aval Véhicule Electrique 100 VEs en Ile de France ; Bornes de recharge, privées et publiques ; Des clients-testeurs flottes et collectivités locales, particuliers Consortium : Renault, EDF, Schneider-Electric, Total, La Poste, Better Place, EPAMSA, CR IdF, CG 78 VERT Véh. Elec. pour une Réunion Technologique 50 VEs couplés à une infrastructure de recharge alimentée par de l électricité renouvelable Consortium : EDF, Renault, Total, GBH, GE, GERRI JEJU island Démonstrateur de Smart Grid 10 VEs couplés à une infrastructure de recharge intelligente Consortium : SK-Energy et SK-Telecom, Renault- Samsung Motors DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 34 34

35 Projets Européens sur les TIC et la recharge intelligente ELVIRE ELectric Vehicle communication to Infrastructure Road services and Electricity supply Durée: Janvier 2010 Décembre 2012 Consortium : Continental, Volkswagen, Renault, Better Place, Endesa, SAP, CEA, AT- Bremen, Lindholmen, ERPC, Erasmus E-DASH Electricity Demand and Supply Harmonization for EVs Durée: Septembre 2011 Août 2014 Consortium : ERPC, Eurisco APS, Broadbit Slovakia, Endesa, RWE, Renault, Knowledge Inside, CEA, TU Dortmund, CR-Fiat, IAT- Bremen, ATOS Origin,Trialog, Volkswagen DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 35

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37 Electricity Demand and Supply Harmonization DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 37

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39 Conclusions Ecosystème du Véhicule Electrique Quelques réponses immédiates Une vision pour demain DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 39

40 Ecosystème du Véhicule Electrique VE et Réseau électrique Stockage Production Qualité & Gestion de la Capacité Gestion Capacité Réseau Smart Grid/ V2G VE dans la ville GIREVE Roaming Schéma de transport VE Localisation Points de Charge Smart Home / Building Inter-modalité Services V2H Stockage Car Sharing Batterie VE Métier Constructeur Automobile Wall Box VE dans les Bâtiments Batterie 2ème vie VO DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 40

41 LA CNR ET RENAULT FONT LE PLEIN D ÉLECTRICITÉ VERTE 14 déc La Compagnie Nationale du Rhône lance «Move in Pure» sur la recharge intelligente de VE par de l électricité 100% renouvelable 7 oct Accord de partenariat Renault-CNR visant à développer : une offre commerciale de recharge intelligente des véhicules électriques Renault qui permettra aux utilisateurs de «faire le plein» avec l électricité 100 % renouvelable de la CNR. des opportunités d utilisation des batteries des véhicules électriques Renault en fin de vie automobile, comme moyen complémentaire de stockage d énergie par la CNR. des offres de fourniture d électricité «verte» par la CNR sur les sites de production de Renault. 19 barrages et centrales hydroélectriques 7 petites centrales hydrauliques et 8 mini-centrales (3009, 4 MW) 15 parcs éoliens (151 MW installé) 2 centrales photovoltaïques (4,2 MWc installé) Objectifs MW dans l hydralique 450 MW dans l éolien 100 MWc dans le photovoltaïque DREAM / DELT A : F. Colet 17 Avril 2013 PROPRIÉTÉ RENAULT 41

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