Stockage d'énergie solaire par l'intermédiaire de véhicules électriques

L’urgence environnementale que nous vivons actuellement a pour conséquence que d’ici 2030, le Québec prévoit 2 millions de véhicules électriques sur ses routes. Mais par manque d’infrastructures suffisantes, la majorité de ces véhicules continueront à se connecter directement au réseau électrique à partir de leurs résidences pour se recharger. Ceci pourrait venir surcharger un réseau souvent congestionné pendant les heures de pointe du soir. Plus généralement, même si les véhicules étaient coordonnés pour se charger plus tard la nuit, passé la pointe, globalement on ne serait pas en train d’exploiter le rôle potentiellement éminent de stockage d’énergie renouvelable que pourraient remplir les batteries de véhicules électriques. Cette thèse pose alors de façon rigoureuse les bases d’une gestion adéquate de stockage d’énergie à partir de ces batteries pour intégrer les sources renouvelables fluctuantes dans le réseau. Un modèle économique est envisagé où à la fois les consommateurs et une classe d’agrégateurs de charges pourraient trouver leur compte. Ces derniers considéreraient alors l’établissement des infrastructures nécessaires pour la mise en oeuvre d’un processus de stockage temporaire et de restitution partielle d’énergie renouvelable, en appui au réseau aux heures de pointe. Le schéma présenté dans la thèse vise à créer un cercle vertueux entre la mobilité électrique, l’énergie non polluante et le stockage d’énergie. Il est proposé de développer une formule de parkings alimentés en énergie solaire. Les propriétaires des véhicules ayant signé un contrat avec l’agrégateur (compagnie propriétaire des parkings) verraient leurs batteries de véhicules électriques rechargées quotidiennement, aux niveaux permis par le rayonnement solaire disponible d’une journée à l’autre. Plus tard, ces mêmes propriétaires, sous la coordination de l’agrégateur, pourraient envisager un soutien au réseau électrique à partir d’une utilisation partielle des stocks d’énergie dans leurs batteries pendant les heures de pointe en soirée. Au niveau de l’analyse, des algorithmes nouveaux basés sur la théorie des jeux à champ moyen sont développés pour réaliser un partage efficace des ressources solaires parmi les véhicules. Ceux-ci mènent à des commandes quasi-décentralisées. La théorie est ensuite étendue pour tenir compte des caractères stochastiques du rayonnement solaire quotidien ainsi que des arrivées et départs aléatoires des véhicules. Ces phénomènes stochastiques sont respectivement capturés par un modèle ARMA, et par un modèle de Poisson d’arrivées et de départs dans une population finie. Mathématiquement, le contexte est celui d’une commande de type prédictif dans un jeu à champ moyen.