L’optimisation de l’exploitation, clé du transport en commun électrique en région froide

Une étude de l’Université McGill recommande aux municipalités en région froide de faire grossir leur parc d’autobus électriques et de bornes électriques, et d’opter pour la recharge lente, procédé moins énergivore.

L’équipe de recherche souligne que l’efficacité énergétique est particulièrement importante par temps froid, puisque les batteries se déchargent plus rapidement et consomment davantage d’énergie que par temps doux.

L’approche qu’elle propose aiderait les villes en région froide à électrifier entièrement leur réseau de transport collectif et à éliminer le recours au diesel.

« Quiconque se lance dans l’exploitation d’un parc d’autobus électriques devrait se soucier des coûts d’exploitation et environnementaux, parce que c’est la population qui paie les infrastructures, rappelle Luis Miranda-Moreno, professeur agrégé au Département de génie civil. Nous voulons attirer l’attention sur ces coûts et mettre au point des outils permettant de les réduire. »

Cette étude est la première à modéliser l’exploitation en condition hivernale des autobus électriques d’une municipalité.

Modélisation numérique de la consommation énergétique

L’équipe de recherche a créé un modèle numérique simulant le réseau d’autobus électriques et les infrastructures de Québec pour étudier les interactions entre les autobus, les usagers et l’ensemble du trafic.

L’équipe s’est appuyée sur les données produites par son modèle pour estimer la consommation énergétique des autobus. Elle a ensuite évalué l’incidence de diverses conditions météorologiques sur le réseau, et constaté une augmentation de 30 % de la demande en énergie en conditions hivernales.

Les scientifiques ont également évalué deux scénarios de recharge des autobus : la recharge rapide au moyen de chargeurs puissants, mais plus énergivores, et la recharge lente, solution moins gourmande en énergie, mais moins rapide.

L’outil d’optimisation a ensuite permis de déterminer la meilleure façon de réduire la consommation d’énergie tout en assurant la faisabilité opérationnelle du réseau. Les possibilités envisagées comprenaient l’optimisation de la taille du parc d’autobus et des horaires de recharge, ainsi que la modification des seuils de charge des batteries. Les résultats montrent qu’une recharge plus lente, un parc d’autobus plus important et un plus grand nombre de bornes de recharge réduiraient les besoins en électricité et seraient une solution plus économique que les méthodes en place.

« Au Canada, il n’existe pas d’approche unique en matière d’électrification des parcs de véhicules. Ce type d’analyse aide les villes à comprendre les effets des conditions hivernales sur l’exploitation des autobus électriques, les besoins en recharge et la capacité du réseau électrique. Elles peuvent ainsi harmoniser la planification des parcs de véhicules et des installations électriques », explique Jônatas Augusto Manzolli, chercheur principal et boursier postdoctoral au Département de génie civil.

L’équipe ajoute que ce type d’outil pourrait jouer un rôle déterminant dans la gestion des effets des changements climatiques, mais aussi dans la réduction des coûts d’exploitation, dans un contexte où les sociétés de transport collectif affichent souvent un déficit. Des études seront menées sur les transports en commun à Montréal et à Ottawa.

L’étude

L’article « Planning resilient electric bus operations in cold regions: An agent-based simulation-optimization framework », par Jônatas Augusto Manzolli, Alessandro Vissarios D’Apice, Luis Miranda-Moreno et coll., a été publié dans la revue Applied Energy.

L’étude a été financée par le Fonds pour dommages à l’environnement du gouvernement du Canada et le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies.