Infrastructures de recharge pour véhicules électriques : optimisation des implantations et impact environnemental

Dans le cadre ses Appels à Manifestation d’Intérêt (AMI), le lab recherche environnement établit des partenariats afin d’explorer des questions de recherche en s’appuyant sur l’expertise de laboratoires internationaux. Cette étude résulte ainsi d’un AMI ayant conduit à une collaboration entre l’Ecole nationale des ponts et chaussées, Polytechnique Montréal et le CIRAIG sur le déploiement de la mobilité électrique.

Une adoption croissante des véhicules électriques :

La transition vers la mobilité électrique connaît une accélération sans précédent. Entre 2015 et 2018, la possession de véhicules électriques (VE) au Canada a été multipliée par six. Cet essor est en grande partie dû aux incitations gouvernementales, telles que les exonérations fiscales, l’accès à des voies prioritaires et les bornes de recharge gratuites. Le gouvernement du Québec vise un taux de pénétration des VE de 40 % d’ici 2030, confirmant ainsi l’importance croissante de cette technologie pour la transition énergétique. Cette croissance rapide pose un défi majeur : comment développer des infrastructures de recharge adaptées aux besoins des utilisateurs tout en minimisant leur impact environnemental ?

Pour répondre à ces défis, un projet de recherche a été mené en collaboration avec le CIRAIG et Polytechnique Montréal afin de définir les meilleures stratégies de déploiement des infrastructures de recharge et d’évaluer leur impact environnemental. Ce projet a été structuré en deux grandes phases :

Phase 1 : Étude des localisations des bornes de recharge, réalisé par Ashraf Uz Zaman Patwary et Francesco Ciari de Polutechnique Monteéal.

Phase 2 : Évaluation environnementale des différentes configurations possibles, par Jade Dubois et Anne De Bortoli du Centre international de référence sur l’analyse du cycle de vie et la transition durable (CIRAIG).

Ici appliqué à Montréal, ce modèle pourrait être adapté à d’autres grandes villes comme Paris.

L’enjeu du déploiement des infrastructures de recharge :

L’un des principaux obstacles à l’adoption des VE reste le manque d’infrastructures de recharge accessibles et bien situées. Tous les propriétaires de VE ne peuvent pas installer une borne à domicile. L’absence de stations publiques en nombre suffisant entraîne des files d’attente, des détours inutiles et une utilisation inefficace des VE.

Pour répondre à ce défi, les chercheurs de Polytechnique Montréal ont développé des méthodes d’implantation optimisées des bornes de recharge, reposant sur deux approches principales :

L’implantation basée sur la demande : les bornes sont installées en fonction des besoins des utilisateurs, identifiés à partir des données de déplacement.
L’implantation basée sur le flux : les bornes sont positionnées sur les axes les plus fréquentés afin de capter un maximum d’utilisateurs et d’optimiser leur utilisation.

Une étude menée à Montréal avec un modèle de simulation a permis d’identifier un plan optimal de déploiement de bornes en tenant compte des infrastructures existantes et des comportements des usagers. Grâce à un algorithme d’optimisation, cette approche permet de réduire de 40 % les files d’attente en heures de pointe, tout en respectant des contraintes budgétaires et énergétiques.

Lire le rapport complet – Phase 1

L’évaluation environnementale des bornes de recharges :

Au-delà de la localisation des infrastructures, il est essentiel d’analyser leur impact environnemental. L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) permet de comparer les effets écologiques des différentes infrastructures de recharge et d’optimiser leur conception pour limiter leur empreinte carbone.

Principaux résultats environnementaux

Les chargeurs de niveau 1 (lents) ont l’impact le plus faible avec 183 kg CO₂e par chargeur et 5,5 g CO₂e par kWh.
Les chargeurs de niveau 3 (rapides) ont l’impact le plus élevé avec 8 770 kg CO₂e par chargeur et 32,2 g CO₂e par kWh.
L’infrastructure de recharge contribue à moins de 1 % des émissions totales d’un VE (maximum 1,2 g CO₂e/km pour les chargeurs rapides).

Ces résultats soulignent l’importance d’une planification rigoureuse des infrastructures de recharge pour limiter leur impact environnemental tout en soutenant la croissance des VE.

Lire le rapport complet – Phase 2

A l’issue de ces travaux, plusieurs axes d’amélioration peuvent être envisagés pour améliorer l’efficacité et la durabilité du réseau de recharge des VE :

Mettre en place une stratégie d’optimisation multi-objectifs pour combiner réduction des émissions de gaz à effet de serre et efficacité économique.
Utiliser l’intelligence artificielle pour une planification plus dynamique et adaptative.
Développer des stratégies de tarification dynamique pour mieux gérer la demande en heures de pointe.
Développer des chargeurs plus durables en optimisant les matériaux et la consommation d’énergie.

L’essor des véhicules électriques représente une opportunité majeure pour réduire les émissions de carbone dans le secteur des transports. Cependant, pour garantir une adoption à grande échelle, un réseau d’infrastructures de recharge optimisé est indispensable. Grâce à des stratégies de localisation efficaces et une évaluation environnementale rigoureuse, il est possible de développer un réseau de recharge performant, accessible et durable.

Synthèse de l’étude – français

Restitution complète des résultats des recherches – english

Replay de la conférence :

Pour aller plus loin