Un postdoc étudie la décarbonisation du secteur des transports

Dec 19, 2023

En haut : une flotte de véhicules électriques en cours de recharge simultanée.

Encart : Elisabetta Perotti est la première auteure d'un article qui envisage un scénario complexe dans lequel une flotte de véhicules 100 % électrifiés doit répondre à la fois aux demandes de trajet soumises par les clients et aux demandes de recharge envoyées par une entreprise de services publics pendant une période de forte production d'énergie renouvelable.

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Si vous vous tenez au coin d'une rue en attendant une voiture de covoiturage, seriez-vous prêt à attendre plus longtemps si vous saviez que votre chauffeur conduisait un véhicule électrique ? Et s'il était alimenté à 100% par de l'énergie verte ? Combien de temps seriez-vous prêt à attendre ? Payeriez-vous plus pour le privilège si l'application vous en parlait ?

Un article récemment soumis à Nature Scientific Reports par des chercheurs du Département de génie électrique, informatique et énergétique de CU Boulder explore ces questions dans le cadre d'une plus grande poussée mondiale pour décarboniser les services de transport.

La première auteure et chercheuse postdoctorale Elisabetta Perotti a déclaré que l'article envisage un scénario dans lequel une flotte de véhicules 100 % électrifiée doit répondre à la fois aux demandes de trajet soumises par les clients et aux demandes de recharge envoyées par une entreprise de services publics pendant une période de forte production d'énergie renouvelable.

"Par exemple, une entreprise de covoiturage comme Lyft reçoit les deux types de ces demandes et doit ensuite résoudre un problème d'optimisation pour décider de la meilleure façon d'allouer les véhicules électriques disponibles afin de minimiser les coûts d'exploitation", a déclaré Perotti. "Dans cet article, nous proposons des incitations pour promouvoir la recharge des véhicules électriques pendant les heures de forte production d'énergie renouvelable et équilibrer cela avec la qualité du service et la volonté du public d'utiliser le système."

Une meilleure synchronisation avec un calendrier qui donne la priorité aux sources d'énergie renouvelables éviterait également les impacts négatifs sur le réseau qui pourraient provenir d'un calendrier de charge incontrôlé pour la flotte, a ajouté Perotti.

Perotti travaille dans ce domaine grâce à une bourse scientifique Schmidt. Le programme d'élite relie la recherche postdoctorale à une discipline en ingénierie, en sciences naturelles, en mathématiques ou en informatique qui diffère du domaine d'expertise existant de l'individu et du domaine de recherche futur prévu. Perotti avait déjà une solide formation en physique théorique et en mathématiques grâce à son doctorat à l'Université d'Uppsala en Suède et a déclaré qu'elle utilisait la bourse pour se concentrer sur des problèmes concrets dans les énergies renouvelables.

"Je savais que de nombreux chercheurs de CU Boulder ont et travaillent sur des plans ambitieux pour lutter contre le changement climatique et que l'université est devenue un exemple pour l'ensemble des États-Unis en ouvrant la voie à la transition énergétique", a-t-elle déclaré. "Il est rapidement devenu clair que (le laboratoire d'Emiliano Dall'Anese) me conviendrait parfaitement car il me permet de combiner ma passion pour les mathématiques avec l'objectif concret de répondre aux préoccupations environnementales et climatiques."

L'article décrit un mécanisme inspiré de la théorie des jeux dans lequel la compagnie d'électricité propose des incitations, puis la plate-forme de covoiturage attribue les véhicules aux demandes de trajet et de recharge. Pour tester leur travail, l'équipe a utilisé des échantillons de données enregistrés par la Commission des taxis et des limousines de New York et des informations sur les énergies renouvelables de l'opérateur indépendant du système de New York.

Les résultats montrent qu'il est en effet possible de décaler la recharge des véhicules électriques pour chevaucher les périodes de forte production renouvelable et de s'adapter à l'intermittence de la production électrique tout en minimisant l'impact sur la qualité de service des plateformes de covoiturage.

Développer l'algorithme principal pour ce travail n'a pas été facile, selon Perotti, qui a travaillé avec des chercheurs de l'Université catholique de Louvain en Belgique et de l'Institut polytechnique de Paris sur le projet.

"Le fournisseur de services de transport et la société de services publics ont des objectifs différents, il est donc difficile de formuler un problème d'optimisation visant à réduire à la fois leurs coûts d'exploitation", a-t-elle déclaré. "Cela devient encore plus compliqué lorsque l'on inclut des incitations financières et notre mécanisme de négociation dans le" jeu ", il y a donc beaucoup à considérer et à gérer avec l'algorithme."

Perotti a ajouté que le document montre également qu'une certaine forme de covoiturage est nécessaire à l'avenir pour bénéficier pleinement d'une flotte active de véhicules électriques alimentés par des énergies renouvelables comme l'éolien et le solaire.

Perotti a déclaré qu'elle avait aimé travailler avec le professeur agrégé Emiliano Dall'Anese et avoir eu la chance d'acquérir une exposition, des compétences et des connaissances sur l'optimisation et la théorie du contrôle dans son groupe.

"Même si ma recherche doctorale était basée sur la théorie, j'ai appris à utiliser conjointement une vaste boîte à outils de mathématiques, de physique, d'informatique et de techniques de résolution de problèmes", a-t-elle déclaré. "Ces compétences interdisciplinaires s'avèrent utiles dans ce domaine de recherche et le seront pour les années à venir lorsque je les appliquerai à ma recherche pivot qui s'attaque à des défis mondiaux urgents."