ChargeSIM pour une planification à long terme

Souvent, l'une des premières questions lors de la planification du déploiement de bus électriques à l'échelle d'une ville est de savoir de quelle quantité d'énergie chaque installation aura besoin. Plus tôt une réponse éclairée sera fournie aux services publics, plus tôt ils pourront inclure la demande attendue dans leur planification à long terme, ce qui leur permettra de réduire les coûts et les retards. ChargeSim peut rapidement traduire les horaires en profils de puissance attendus, notamment en évaluant la recharge intelligente, ce qui explique pourquoi et comment.

Capacité des services publics et frais liés à la demande

Pour les services publics qui se préparent à desservir une nouvelle base de bus électriques, la première question qui se posera est de savoir quelle puissance de pointe est requise. La puissance de pointe est essentielle pour que le service public puisse dimensionner correctement les câbles, les transformateurs et les autres équipements. Il constitue l'un des principaux moteurs des coûts de distribution et est financé par des « frais de demande » mensuels (ou parfois des frais de service excédentaires s'il n'est pas utilisé). Obtenir une estimation éclairée de la demande d'énergie pour chaque base est un aspect important de la préparation d'un plan d'autobus électriques à batterie à l'échelle de l'agence.

Les services publics pensent à long terme

Les compagnies d'électricité connectent régulièrement de nouveaux clients et de nouvelles charges, mais de nouvelles charges importantes et inattendues peuvent ne pas correspondre à leur infrastructure existante, ce qui entraîne des retards dans les projets et potentiellement des coûts. Les services publics construisent des câbles de transmission, des sous-stations, des centrales et des alimentations pour étayer leurs estimations à long terme des besoins. Un horizon de planification de 5 à 10 ans est typique, les coûts étant amortis sur une période pouvant aller jusqu'à 40 ans. Une base d'autobus électriques représente une nouvelle charge importante, souvent comparable à celle de milliers de foyers. Parfois, les projets ont de la chance et l'énergie requise est disponible avec un minimum de mises à niveau par le service public.

Dans d'autres cas, la puissance requise n'est pas disponible sans des mises à niveau fastidieuses. ChargeSim peut vous aider à évaluer ces scénarios et à essayer de trouver des configurations et des stratégies de recharge qui fonctionnent dans les limites de la puissance disponible. Comme pour tout choix de conception, une marge de conception doit être ajoutée pour tenir compte des changements ou des oublis lors de la planification. Plus tôt vous pourrez fournir une estimation précise de votre demande, plus tôt le service public pourra commencer à l'inclure dans ses prévisions et ses plans.

De quelles entrées avez-vous besoin pour utiliser ChargeSIM pour les projections de puissance ?

Une projection de puissance initiale comporte deux entrées de base : 1. Tableau 2. Consommation d'énergie (kWh).

Ces entrées permettent de simuler l'énergie requise et l'heure à laquelle elle est requise. À partir de là, vous pouvez commencer à explorer différentes stratégies de gestion de la recharge afin de réduire les besoins en véhicules pendant les périodes de pointe.

Calendrier

Le calendrier actuel constitue souvent un bon point de départ pour l'analyse, mais il y a quelques facteurs à prendre en compte pour déterminer s'il sera représentatif d'un calendrier futur.

• Habituellement, de petits changements, par exemple un bus spécifique partant quelques minutes plus tôt ou plus tard, auront un impact minimal sur les besoins en énergie du garage.
• Le nombre de bus est généralement défini en fonction de la taille du parking. Il peut légèrement diminuer si plus d'espace est nécessaire pour l'infrastructure de recharge, en fonction de la conception de la base.
• La combinaison de services en période de pointe, en dehors des heures de pointe et de nuit aura une incidence sur les plans de recharge. Les heures de pointe sont généralement les plus faciles à mettre en place, car les bus circulent moins d'heures par jour, ce qui laisse plus de temps pour la recharge, y compris une pause importante en milieu de journée. En dehors des heures de pointe, le kilométrage et les heures de service seront plus longs, ce qui nécessitera plus d'énergie et permettra de passer moins de temps sur la base, ce qui nécessitera une puissance plus élevée. Le service de nuit nécessite souvent de démanteler les blocs et de remplacer les bus pour permettre la recharge. Le service ouvert toute la journée permet généralement de parcourir le plus grand nombre de kilomètres et de passer le moins de temps sur la base, d'où la nécessité de facturer des frais d'opportunité dans certains cas.
• La vitesse moyenne des blocs est un facteur important, car un bus roulant plus vite consommera plus d'énergie qu'un bus plus lent. Une base supportant une ligne BRT ou davantage de services suburbains peut nécessiter plus d'énergie par bus qu'une base desservant des lignes urbaines plus lentes.
  
• Les nouveaux projets ou les changements stratégiques auront un impact sur le calendrier. L'ouverture d'une nouvelle ligne de métro pourrait permettre aux bus d'être affectés à un plus grand nombre de services locaux à basse vitesse diurnes, car le métro remplacera les services de bus longue distance et les services de bus express. L'ajout de voies réservées aux bus ou de nouvelles lignes plus suburbaines peut entraîner une augmentation des vitesses moyennes et donc une augmentation de la consommation d'énergie.
  

Dans le cas d'une nouvelle base, un calendrier préliminaire devra être préparé pour commencer à créer des estimations. Lors de la préparation d'une projection, examinez quels sont les plans stratégiques de l'agence et si des changements sont attendus dans la combinaison des types de services et des vitesses.

Longueur du bloc

Un changement clé souvent nécessaire pour passer d'un programme traditionnel au diesel ou au GNC à un programme électrique est de diviser de longs blocs en raison de l'autonomie limitée des bus électriques à batterie. Les bus diesel transportent généralement suffisamment de carburant pour une journée complète de conduite. Il est donc possible de prévoir un bloc de 23 heures et 300 miles où le bus répète un itinéraire toute la journée (en échangeant des conducteurs en cours de route) et réduit le kilométrage sans issue (également appelé kilométrage non rentable).

Avec les bus électriques, cela n'est possible qu'avec des chargeurs d'opportunité qui rechargent le bus tout au long de la journée, ce qui peut ne pas avoir de sens sur tous les itinéraires. La division des blocs en segments plus courts permet aux bus de passer plus de temps sur la base pour recharger leurs batteries, mais cela entraîne une augmentation du nombre de trajets sans chauffeur. Selon le moment où les blocs sont divisés et la distance requise, il est possible que le même horaire de service nécessite la circulation d'un plus grand nombre d'autobus électriques.

Les besoins supplémentaires en véhicules peuvent être atténués en divisant les blocs pendant les heures creuses. La planification compte tenu de l'autonomie limitée des bus électriques et de la recharge en cours de route est un problème complexe qui nécessite un logiciel de planification qui prend en compte les contraintes des bus électriques. Pour une première approximation de puissance, les blocs longs peuvent être divisés manuellement, et la distance de point mort et le temps ajoutés ; cela augmente toutefois encore l'incertitude de l'estimation.

Consommation d'énergie (kWh)

La consommation d'énergie (kWh) de chaque bloc est une autre donnée clé. Elle est généralement calculée en prenant la consommation d'énergie spécifique (kWh/mi) et en multipliant la distance pour chaque bloc. N'oubliez pas que la taille de l'infrastructure doit être conçue pour le pire des cas, et non pour la moyenne. Certains facteurs qui contribuent à la consommation d'énergie :

• La variation du comportement des conducteurs sera calculée en moyenne sur l'ensemble de la flotte.
• La température aura un impact simultané sur l'ensemble de la flotte et doit être prise en compte dans le pire des cas. Notez qu'au cours de la journée, il y aura d'autres variations, les premiers matins étant plus froids que les fins d'après-midi. La consommation d'énergie spécifique maximale sera inférieure si des appareils de chauffage supplémentaires (généralement au diesel) sont utilisés.
• Les différentes tailles (par exemple les bus articulés de 60 pieds contre 40 pieds) auront une consommation d'énergie spécifique différente et doivent être calculées séparément.

La consommation d'énergie spécifique en kWh/mi est une simplification pratique du calcul de l'énergie requise pour chaque bloc en tenant compte de son temps de trajet, de sa vitesse moyenne, de sa topographie et de son nombre de passagers uniques. Certaines charges à bord du bus, comme le chauffage, varient en fonction de la durée et du nombre d'arrêts (car l'ouverture des portes entraîne une perte de chaleur) et non de la distance. Cela pourrait également être modélisé comme un terme distinct, mais pour les projections préliminaires, il peut suffire de sélectionner une estimation élevée combinant toutes ces estimations en un seul terme kWh/mi et en ajoutant un facteur de sécurité.

Planifier le téléchargement

Le calendrier est généralement téléchargé au format Excel sur ChargeSim, qui prépare ensuite des résumés à des fins de révision. La consommation d'énergie (kWh) est spécifiée pour chaque bloc lors du téléchargement, généralement en multipliant simplement la distance du bloc par la consommation d'énergie spécifique au type de véhicule. D'autres méthodes pour estimer la consommation d'énergie par bloc peuvent être utilisées si des modèles plus détaillés sont disponibles. Les rapports de planification existants peuvent généralement être copiés et collés au format ChargeSim en quelques minutes seulement. L'équipe ChargeSim peut également vous aider à importer directement depuis GTFS ou d'autres formats.

Analyse

À l'aide de ces entrées et d'une configuration générique rapide du chargeur que vous pouvez configurer dans ChargeSIM, vous pouvez simuler le profil de puissance de charge. En ajustant le réglage de la limite d'alimentation, vous pouvez explorer différentes limites d'alimentation potentielles afin de déterminer le niveau de puissance permettant de répondre efficacement aux exigences de charge. Les cours de formation ChargeSim présentent des exemples détaillés et vous aident à vous familiariser avec l'outil de simulation et à bien comprendre les résultats.

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