Les véhicules électriques et autonomes sont en passe de transformer la mobilité urbaine au cours de la prochaine décennie. Leur ascension coïncide avec une évolution vers des systèmes énergétiques plus propres, plus décentralisés et numériques.
Les services publics devraient jouer un rôle important dans cette transformation. Après des années de croissance stagnante de la charge électrique, la nécessité de recharger des millions de VE entraînera une nouvelle augmentation des charges électriques et créera des opportunités pour de nouveaux services.
Pour exploiter ces opportunités, les services publics devraient construire une infrastructure de recharge basée sur les modèles de mobilité futurs plutôt que actuels, et ils devraient développer des stratégies pour identifier et capturer de nouvelles sources de valeur.
La mobilité urbaine évoluera rapidement au cours de la prochaine décennie, à mesure que les véhicules électriques (VE) deviendront plus abordables, que le covoiturage continue de croître et que les véhicules autonomes (VA) font leur entrée sur les fl ux urbains. Ces changements coïncident avec une évolution vers des systèmes et des services énergétiques plus propres, plus décentralisés et numérisés, ainsi qu’avec une électrification croissante des transports et d’autres secteurs. Les villes du monde entier voient ces changements venir et nombre d’entre elles expérimentent des moyens d’améliorer la qualité de l’air, de réduire la congestion et de fournir une énergie propre, fiable et abordable à leur population croissante.
Les services publics et les autres sociétés énergétiques joueront un rôle important dans cette transformation. Les décisions des décideurs politiques peuvent déterminer le rythme et la portée du changement, mais les responsables de l’énergie sont en mesure de façonner le dialogue et d’identifier des opportunités précieuses pour leurs entreprises et leurs clients.
Ce sont parmi les résultats des recherches récentes de Bain & Company dans le cadre de l’initiative Future of Electricity du Forum économique mondial. Notre rapport 2018, Véhicules électriques pour des villes plus intelligentes: l’avenir de l’énergie et de la mobilité, identi fi e trois principaux avantages de l’électri fi cation de la mobilité urbaine.
• Réduction des émissions de carbone. L’électri fi cation des transports soutient les ambitions nationales et locales de mobilité plus propre. Même sans changements significatifs dans les sources de production d’électricité – principalement le charbon, le gaz naturel et les énergies renouvelables – les VE peuvent encore réduire les émissions de CO2 de 60% par rapport aux moteurs à combustion interne. Aux États-Unis, plus de 20% des émissions proviennent des véhicules légers, donc encourager les véhicules électriques pourrait améliorer la qualité de l’air et la santé des citadins
• Réduction des coûts de mobilité. Avec la baisse des prix des batteries, les véhicules électriques offriront bientôt une mobilité moins chère aux flottes et aux particuliers. Compte tenu de la réduction des coûts d’entretien et d’exploitation, le coût total de possession des véhicules électriques, c’est-à-dire combien les propriétaires dépensent pendant la durée de vie utile d’un véhicule, devrait atteindre la parité avec les véhicules à combustion interne au cours des cinq prochaines années et continuer à diminuer.
• Augmentation de l’utilisation des actifs et des services auxiliaires. Les VE utiliseront mieux les actifs du système électrique grâce à un chargement «intelligent» – à condition qu’ils se rechargent lorsque la demande du système est faible et se déchargent pendant les périodes de pointe. De grandes flottes de VE peuvent également fournir des services auxiliaires, en fournissant l’électricité stockée dans leurs batteries aux bâtiments ou au réseau.
Pour saisir les avantages, les décideurs politiques, les citoyens et les parties prenantes de tous les secteurs devront décider avec quelle agressivité ils doivent encourager ces changements. Notre recherche a identifié deux voies claires.
Maximiser le potentiel
La voie actuelle vers l’électrification de la mobilité urbaine a été un changement constant et progressif, que nous appelons prolifération. Dans de nombreux endroits, les incitations économiques encouragent l’achat de véhicules électriques privés, qui passent 95% de leur temps à stationner, ce qui limite le volume de kilomètres réellement électrifiés.
Les approches actuelles déploient également une infrastructure de recharge de VE basée sur les modèles actuels de véhicules privés, principalement dans les zones résidentielles et commerciales. Un réseau mal intégré de bornes de recharge pourrait nuire à l’analyse de rentabilisation des opérateurs de recharge et entraîner une instabilité du réseau si trop de VE se chargent en même temps, surtout si cela coïncide avec les heures de pointe de la demande, comme les soirs de semaine.
Les villes avant-gardistes adopteront une approche qui envisage les futurs modèles de mobilité, à mesure que les VA et le covoiturage deviennent de plus en plus courants. Dans ce paradigme, que nous appelons la transformation de la mobilité, une grande partie de l’infrastructure de recharge en cours de construction peut devenir obsolète. Les villes qui se concentrent sur l’accélération de la transformation encourageront l’électrification des véhicules à usage intensif, en particulier les flottes de véhicules autonomes partagés, afin d’augmenter le volume de kilomètres électrifiés. Ils déploieront des bornes de recharge pour répondre aux besoins des futurs schémas de mobilité et s’intégreront à des points logiques au réseau électrique. Et ils examineront le mix de production d’énergie qui alimentera ces véhicules électriques, pour faciliter la recharge intelligente à des moments optimaux. La transformation pourrait porter la part des kilomètres électriques jusqu’à 35% dans certaines villes américaines d’ici 2030 et réduire le coût par kilomètre jusqu’à 40% tout en réduisant la congestion (voir figure 1).
Les flottes qui sont intégrées pour recharger là où et quand des ressources de production propres et non dispatchables sont produites augmenteront la consommation d’électricité produite par l’énergie solaire et éolienne, diminuant la nécessité de réduire la production et réduisant davantage les émissions totales. Les flottes publiques et commerciales de véhicules électriques aideront à aplanir les courbes de demande grâce à une recharge plus intelligente, en optimisant la consommation et la production d’électricité. À grande échelle, de grandes flottes de VE peuvent également fournir des services auxiliaires précieux au réseau.
Pris ensemble, les avantages de la transformation pourraient quadrupler la valeur des nouveaux modèles de mobilité pour la société, par rapport à la prolifération. Les entreprises de services publics et d’énergie ont une chance d’accélérer cette transformation et de capter une partie substantielle de la valeur associée. Les principales opportunités comprendront:
Chargement intelligent. Des prix de l’électricité dynamiques et une intégration avec les réseaux intelligents sont nécessaires pour maximiser la valeur de la recharge intelligente des véhicules électriques. L’intégration avec d’autres technologies en bordure de réseau (comme les panneaux solaires) offrira également plus de flexibilité. Les services publics béné fi cieraient non seulement des revenus de la recharge intelligente, mais aussi de la réduction de la réduction des énergies renouvelables, de la limitation des événements négatifs de tarification de l’électricité et de la réduction du coût de service des charges de pointe (voir Figure 2).
Nouveaux investissements en capital. Sur les marchés où les services publics sont chargés de déployer de nouvelles infrastructures de recharge, ces investissements contribueront à la croissance de leurs actifs tarifés. Les mises à niveau associées à l’infrastructure des sous-stations et des câbles pour répondre aux nouvelles demandes de recharge des VE présenteront également des opportunités d’investissement en capital pour les services publics d’électricité.
Nouveaux services. Avec le déploiement de l’infrastructure de recharge, de nouveaux modèles économiques émergent, du soutien de l’intelligence artificielle dans les bâtiments à la fourniture aux propriétaires de véhicules de biens et services de mobilité. Ces opportunités de marché seront accessibles aux services publics innovants et centrés sur le client.
Charge supplémentaire. La demande d’électricité d’un marché des VE en pleine croissance représente une opportunité pour les services publics et les sociétés d’énergie de tirer des revenus supplémentaires des ventes d’électricité ou de réduire le tarif du kWh si la demande d’électricité augmente plus rapidement que les besoins totaux en revenus d’un service public.
Services auxiliaires. Les opérateurs de flotte de véhicules électriques ayant une capacité prévisible pourraient fournir le surplus d’électricité stocké dans les batteries des véhicules aux bâtiments ou au réseau électrique. Ces services peuvent ne pas offrir autant de valeur que la recharge intelligente, mais ils peuvent aider à étendre la proposition de valeur des VE aux opérateurs de réseau.
Planifier pour capter la valeur
Pour les responsables des services publics et de l’énergie, cette vaste transformation ouvre plusieurs grandes opportunités – certaines qui renforcent les positions actuelles (plus grande utilisation des actifs, moins de réduction des énergies renouvelables) et d’autres qui suggèrent un nouveau potentiel (croissance de la charge, investissements dans les infrastructures de recharge, élargissement des relations clients). Trois principes aideront les dirigeants à saisir ces sources de valeur.
Commencez dès aujourd’hui la construction de l’infrastructure de recharge, mais prévoyez que demain sera différent. La croissance des services de mobilité et des flottes autonomes modifiera les schémas de mobilité urbaine, réduisant le nombre de véhicules sur la route tout en augmentant l’utilisation de ces véhicules. Les services publics et les autres sociétés énergétiques doivent planifier en conséquence lorsqu’ils investissent dans des actifs tels que des bornes de recharge. Aujourd’hui, la plupart sont installés là où les propriétaires de VE chargent leurs véhicules privés, dans les maisons et les entreprises. Il est essentiel de continuer à construire des infrastructures pour permettre la phase de prolifération. Cependant, ces bornes de recharge pourraient devenir des actifs sous-utilisés à mesure que les modèles de mobilité évoluent. Au fur et à mesure que de plus en plus de véhicules électriques déploieront des véhicules, certains en tant que véhicules autonomes, les emplacements de recharge changeront, favorisant le déploiement d’infrastructures de recharge où les flottes se rechargeront, et le long des routes autoroutières pour une recharge rapide sur les longs trajets.
Développez des stratégies adaptées à votre emplacement. Aucune taille ne convient à tous. L’intégration optimale des systèmes d’énergie et de mobilité variera considérablement en fonction du mix de production d’énergie, de la forme de la courbe de charge quotidienne, de la densité de la ville, des modes de déplacement actuels et des infrastructures de transport en commun, entre autres facteurs. À Paris, par exemple, le système de transport en commun accueille la moitié des trajets quotidiens, il est donc logique d’investir dans l’électrification et la connexion des VE aux pôles de transport en commun afin d’optimiser la consommation d’énergie. Comparez cela avec la région de la baie de San Francisco, où la plupart des navetteurs roulent encore dans des véhicules privés – un modèle de mobilité qui appelle des stratégies différentes. Chaque ville devra personnaliser la façon dont elle déploie son infrastructure de VE afin qu’elle s’adapte au mieux à son environnement et maximise les améliorations en termes de congestion, d’émissions de carbone et de fiabilité du réseau.
Les responsables des services publics et de l’énergie devraient également tenir compte des leçons apprises dans le passé et communiquer avec les régulateurs pour s’assurer que les incitations génèrent les investissements les plus ef fi caces. Des incitations mal alignées dans l’Union européenne dans les années 2000 ont encouragé les investissements dans les énergies renouvelables sans trop prendre en compte les avantages comparatifs des régions, ce qui s’est traduit par un trop grand nombre de panneaux solaires au nord et un trop grand nombre de parcs éoliens au sud. Des incitations appropriées tenant compte des meilleurs emplacements pour chaque type d’énergies renouvelables auraient pu économiser jusqu’à 140 milliards de dollars en Europe.
Identifiez comment et où la valeur viendra, et priorisez les investissements pour la capturer. Une intégration réfléchie de la mobilité avec le système électrique et les technologies de bord du réseau créera une nouvelle valeur pour les services publics, principalement grâce à une gestion intelligente de la demande, ainsi qu’à des mises à niveau du transport et de la distribution (T&D). La recharge des VE à des moments et à des emplacements optimaux pourrait réduire le besoin d’investissements dans la production de pointe et améliorer la stabilité du réseau, ce qui se traduirait par des investissements différés de 100 à 200 dollars et des économies d’énergie par VE pour les services publics chaque année. La nouvelle charge des VE pourrait contribuer à atténuer la croissance de la charge à plat observée ces dernières années.