Электромабілі не будуць перагружаць электрасетку, насамрэч, EV (і лёд) з'яўляюцца яе выратаваннем

Захад ЗША пакутуе ад моцнай спякоты, якая можа прывесці да паточнага адключэння святла і напамінкаў не зараджаць электрамабілі ў другой палове дня. У Каліфорніі таксама загадана, каб усе аўтамабілі да 2035 года былі электрычнымі, гэта аднавіла агульны мем, які часта кажуць праціўнікі электрамабіляў, ідэю, што электрасетка не можа з гэтым справіцца.

У той жа час гэта праўда, што мы плануем высока аднаўляльную сетку, але ключавыя аднаўляльныя крыніцы энергіі, сонечная і ветравая, працуюць з перабоямі, у залежнасці ад часу сутак і надвор'я.

Аказалася, што гэтыя дзве праблемы могуць у нейкай ступені нівеляваць адна адну, і ў спалучэнні з некаторымі іншымі тэхналогіямі праблем наогул не будзе.

Трэба больш энергіі, не абавязкова больш энергіі

Гэта праўда, што для таго, каб усе аўтамабілі сталі электрычнымі, нам трэба выпрацоўваць больш электрычнай энергіі. Магутнасць сеткі можна вымераць як у агульнай гадавой вытворчасці энергіі, так і ў максімальнай магутнасці, а гэта розныя рэчы. Энергія - гэта тавар, як галоны бензіну або кВт.гадз. Магутнасць - гэта імгненная падача энергіі, колькасць энергіі, якую вы можаце даставіць за секунду.

У сетцы попыт і прапанова энергіі вагаюцца на працягу дня. Уначы яны нізкія, але ў цёплыя дні попыт працягвае расці, калі дзень надыходзіць і становіцца гарачэй, што выклікае патрэбу ў большай колькасці кандыцыянераў. Пераменны ток з'яўляецца асноўным рухавіком пікавага попыту ў сетцы. Попыт, як правіла, дасягае піка каля 6:9, але застаецца высокім прыкладна да 4:9, а затым зніжаецца да ночы. У прахалодны час няма піка, калі самая гарачая, таму ў дзень, як правіла, бывае два (нашмат ніжэй). У любы момант часу сетка мае магутнасць электраэнергіі. Гэта вагаецца на працягу дня з-за аднаўляльных крыніц энергіі, але галоўная мэта складаецца ў тым, каб пераканацца, што з XNUMX:XNUMX да XNUMX:XNUMX, калі попыт самы высокі, у нас будзе дастаткова магутнасцей для яго задавальнення. Такім чынам, мы трацім грошы, каб пабудаваць электрастанцыі і лініі перадачы, каб забяспечыць гэтыя пастаўкі.

На дыяграме паказаны попыт і прапанова ў Каліфорніі падчас хвалі спёкі 3 верасня 2022 г. Агульная прапанова была больш за 55 гВт, так што было даволі шмат лішку, але падчас піку з 3:9 да 40:XNUMX яна перавышала XNUMX гВт.

У астатні час запасы яшчэ ёсць. Мы можам уключыць усе электрастанцыі толькі позна ўвечары, але мы заплацілі за іх і можам запускаць іх у іншы час, калі захочам. Некаторыя станцыі, напрыклад, АЭС, павінны працаваць увесь дзень, іх цяжка адключыць. Эфектыўным устаноўкам прыроднага газу патрабуецца некаторы час, каб разагрэцца і астыць, але мы можам адключыць іх, калі яны не патрэбныя. Гідраўстаноўкі можна ўключаць і выключаць па жаданні. Сонечныя ўстаноўкі, вядома, выпрацоўваюць электраэнергію толькі ўдзень, і больш за ўсё, калі надвор'е сонечнае.

Аўтамабілі можна зараджаць у любы час сутак. Сярэднестатыстычны аўтамабіль у ЗША праязджае менш за 40 міль у дзень, што азначае, што яны звычайна могуць абыходзіцца без зарадкі 5 дзён, калі ім спатрэбіцца, але яны вызначана могуць выбраць, калі яны будуць зараджацца, пакуль яны могуць падключыцца да разеткі. Большасць падключаецца ноччу, калі ёсць найбольшая залішняя магутнасць электраэнергіі ў сетцы, а электраэнергія самая танная. У будучыні на працы будзе падключацца больш, але для гэтых аўтамабіляў будзе лішак магутнасці прыкладна да 2:XNUMX. Вельмі невялікая колькасць аўтамабіляў падчас паездак павінна будзе зараджацца позна ўвечары, і яны будуць плаціць за гэта прэмію.

Людзі, якія не разумелі гэтага, палічылі іроніяй тое, што Каліфорнія абвясціла аб плане пераходу на цалкам электрычнасць да 2035 года на тым самым тыдні, калі спякота прымусіла іх нагадаць людзям не зараджаць з 4:9 да XNUMX:XNUMX. Пра гэта памылкова паведамлялася, бо яны прасілі людзей пазбягаць зарадкі сваіх аўтамабіляў, але насамрэч парада не зараджаць на піку з'яўляецца стандартнай добрай парадай заўсёды, а не толькі ў спякоту. Ніхто ў Каліфорніі не апынуўся з мёртвай машынай з-за гэтага дэфіцыту, таму што гэта толькі пік попыту для сілы, а не энергіі, у час пік.

(Варта адзначыць, што, нягледзячы на ​​папярэджанні, каліфарнійскаму сеткаваму аператару ніколі не даводзілася пастаянна адключаць электраэнергію. Простыя тэкставыя паведамленні з просьбай знізіць магутнасць давалі надзіва добрыя вынікі.)

Рэферэр:

Энергія - гэта тое, што выконвае карысную працу, напрыклад, рухае машыны і астуджае дамы. Ён вымяраецца ў такіх адзінках, як кілават-гадзіны (кВт-г) або нават у галонах бензіну. Магутнасць - гэта хуткасць патоку энергіі, вымераная ў кілаватах або конскіх сілах. Вашай машыне можа спатрэбіцца галон бензіну, каб праехаць 30 міль, або 7.5 кВт/гадз, але ёй патрэбна больш конскіх сіл, каб зрабіць гэта хутчэй. Асабліва з-за таго, што кВт і кВт-г гучаць вельмі падобна, людзі блытаюць іх.

больш энергіі

Нам не трэба павялічваць магутнасць сеткі, каб зарадзіць усе аўтамабілі, але яна павінна вырабляць больш энергіі. Нават калі ўсе новыя аўтамабілі ў 2035 годзе будуць электрычнымі, большасць бензінавых аўтамабіляў сыдзе з дарог толькі праз 20 гадоў. Сёння амерыканцы праязджаюць каля 3 трыльёнаў міль у год (палова светлавога года!), калі б яны рабілі ўсё гэта на такіх аўтамабілях, як TeslaTSLA
Мадэль 3, для якой спатрэбіцца яшчэ 750 тэрават-гадзін (тВт·г) у год. У 2020 годзе ў ЗША было выпрацавана 4,000 тВт-гадз, так што гэта павелічэнне прыкладна на 20% — праўда, не раней за 2050 год. Гэта больш, таму што будуць грузавікі, якія спажываюць значна больш энергіі на мілю, і іншыя менш эфектыўныя аўтамабілі, і там будзе больш машын і больш язды, але гэта дае вам агульнае ўяўленне аб колькасці неабходнай дадатковай энергіі. (Мы таксама хочам перавесці газавае ацяпленне дамоў і гарачую ваду з выкапняў на электрычныя цеплавыя помпы, што ўжо іншая дыскусія.)

Электрасістэма ЗША ўжо павялічыла агульную вытворчасць энергіі на 20% за апошнія 30 гадоў, так што гэта, безумоўна, тое, што рабілася раней без асаблівых намаганняў. Паколькі павелічэнне можа быць большым, можа спатрэбіцца прыкласці некаторыя асаблівыя намаганні. (Магчыма, і не, мы працягваем удасканальвацца ў тым, каб быць больш эфектыўнымі, і многія з нашых прыбораў і такіх рэчаў, як нашы лямпачкі, выкарыстоўваюць толькі долю энергіі, якую яны спажывалі ў мінулым.)

Хаця нам трэба на 20% больш энергіі, з-за электрамабіляў нам не трэба значна больш энергіі. Нам можа спатрэбіцца больш энергіі для іншых рэчаў - у прыватнасці, росту насельніцтва - або нам можа спатрэбіцца менш, калі мы станем больш эфектыўнымі. Новыя электрастанцыі прапануюць як больш магутнасці, так і больш энергіі, хоць і па-рознаму. Калі б мы планавалі проста спальваць больш вугалю і газу, мы сапраўды маглі б атрымаць больш энергіі з існуючых станцый, спальваючы больш паліва, але гэта не наш план, таму нам спатрэбіцца больш аднаўляльных электрастанцый. Аднак нам не спатрэбіцца больш сеткі з-за машын.

Гэтыя дадатковыя намаганні будуць у асноўным за кошт аднаўляльных крыніц энергіі, асабліва сонечнай. Гэта не па экалагічных прычынах. Сёння сонечная электрастанцыя з'яўляецца самым танным тыпам новых электрастанцый. Калі вы паглядзіце на агульную цану за кВт/гадз на заводах любога тыпу, сонечная батарэя з'яўляецца пераможцам — і яна з кожным годам становіцца таннейшай. Калі вам проста патрэбна энергія па самай нізкай цане і вы можаце выбіраць, калі яе выкарыстоўваць, сонечная электрастанцыя - гэта адзіная электрастанцыя, якую можна пабудаваць толькі па цане, хаця нулявыя выкіды, безумоўна, прыемныя.

Нягледзячы на ​​тое, што ён чысты, ціхі і просты ў кіраванні, яго адзіным недахопам з'яўляецца тое, што ён дае энергію толькі ў сонечны час. Фактычна, калі б вы хацелі выпрацоўваць 24 мегават-гадзіны ў дзень, вы маглі б зрабіць гэта з звычайнай электрастанцыяй магутнасцю 1 мегават, якая працуе ўвесь дзень, але з сонечнай батарэяй вам можа спатрэбіцца 6-мегаватная электрастанцыя, і вы атрымаеце сваю энергію толькі ў удзень, калі ў вас таксама не было сховішча. Але сонечная электрастанцыя магутнасцю 6 мегават будзе каштаваць менш за адзінку энергіі, чым газавая, вугальная або атамная электрастанцыя магутнасцю 1 мегават.

Каб вырашыць гэтую праблему, вам трэба знайсці вялікую нагрузку, якая можа прыняць перыядычную падачу электраэнергіі аднаўляльнай электрастанцыі, калі ёй загадаюць - калі свеціць сонца або дзьме вецер.

Гэта менавіта той тып нагрузачных акумулятараў, то бок электрамабіляў. Пакуль машына падключана да разеткі, яна будзе браць энергію пры лішку, а не браць яе пры недахопе. Вельмі нешматлікія іншыя нагрузкі такія гнуткія. Для кожнай іншай нагрузкі вам патрэбна энергія, калі яна вам патрэбна, але з акумулятарам вы выкарыстоўваеце яе ў іншы час, чым выкарыстоўваеце. Яшчэ адна падобная нагрузка - фільтраванне вады ў басейне - вам проста трэба фільтраваць дастаткова кожны дзень, не важна, калі.

Абаграванне і астуджэнне

Самая вялікая нагрузка на электрычную сетку і прычына пікавага попыту - гэта астуджэнне, і калі мы пераключым ацяпленне з выкапнёвага паліва на цеплавыя помпы (кандыцыянеры наадварот), гэта таксама стане вялікай нагрузкай. Але ацяпленне і ахалоджванне таксама можа зрушыць іх патрэбу, калі мы выкарыстоўваем абсталяванне, прызначанае для гэтага. Гэта таму, што назапашваць цяпло (або холад) можна ў самай таннай з усіх «батарэях» — вадзе.

Новыя ўдасканаленыя кандыцыянеры ведаюць, колькі кандыцыянераў спатрэбіцца пазней у той жа дзень. Ноччу і раніцай яны астуджаюць і замарожваюць ваду ў ізаляваных ёмістасцях з лёдам. Яны робяць гэта, калі электрычнасць танная і ў вялікай колькасці, і калі тэмпература ніжэй і патрабуе менш намаганняў. Пазней, калі не хапае энергіі, яны выкарыстоўваюць гэты лёд для астуджэння будынкаў. Нашы прагнозы тэмпературы цяпер вельмі дакладныя, таму камп'ютары могуць кантраляваць увесь гэты працэс, каб зрабіць яго хуткім і эфектыўным. Энергія будзе паступаць або ўначы (калі попыт нізкі), або раніцай (калі яшчэ халаднавата і ёсць вялікі лішак сонечнай энергіі). Лішак сонечнай энергіі будзе настолькі вялікім, што ўсе нагрузкі, якія могуць перамяшчацца ў часе (напрыклад, батарэі , астуджэнне і нагрэў) прыме лішак раніцай. Аднаўляльныя крыніцы энергіі маюць патрэбу ў сховішчах, але гэтым сховішчам будуць акумулятары, якія ўжо ёсць у аўтамабілях, і бакі з лёдам або (для ацяплення) з гарачай вадой. Будуць і іншыя тыпы захоўвання (гідрацылінарныя сістэмы з помпай, акумулятары і іншыя метады), але іх нам спатрэбіцца значна менш, чым калі б мы заставаліся са старымі кандыцыянерамі.

Такім чынам, вялікая частка праблем будучай аднаўляльнай сеткі можа быць вырашана з дапамогай электрамабіляў і лёду. Звярніце ўвагу, што гэта не датычыцца аўтамабіляў, якія працуюць у якасці акумулятараў з дапамогай так званай тэхналогіі «транспартны сродак да сеткі». Гэта можа быць зроблена, калі акумулятары стануць супердаўгавечнымі, але гэта не мае сэнсу, калі дарагія аўтамабільныя акумулятары разраджаюцца ў працэсе працы, за выключэннем выпадкаў, калі энергію можна прадаваць па вельмі высокіх спотавых цэнах падчас перагрузкі сеткі.

(Сховішча лёду для астуджэння і абагравання разгортваецца на здзіўленне павольна. Па словах Майка Хопкінса, былога генеральнага дырэктара Ice Energy, самай ранняй кампаніі ў космасе, людзі, якія ўсталёўваюць кандыцыянеры, проста не прывыклі да новага, і нават да асноўных урадавых мандаты не дазваляюць гэта зрабіць дастаткова хутка. Ён лічыць, што закон павінен пачаць патрабаваць захоўвання — не абавязкова лёду — для ацяплення і ахалоджвання ў новабудоўлях, і гэта вырашыць праблему пікавага попыту.)

Праблема Solar у тым, што ён выпрацоўвае энергію па раскладзе сонца, а не па вашым. Электромабілям патрабуецца нашмат больш электраэнергіі, але яны могуць прыняць яе ў адпаведнасці з сонечным графікам. Дзве праблемы працуюць, каб аднавіць адна адну. Калі вы дадаеце здольнасць кандыцыянераў, сістэм хатняга ацяплення і сістэм гарачага водазабеспячэння ствараць і назапашваць ацяпленне і ахалоджванне і раздаваць іх пазней, здаецца, што праблемы створаны адна для адной. Вядома, гэта не ўсё вырашае — нам спатрэбяцца іншыя тыпы сховішчаў, і, магчыма, больш ветравых, атамных і геатэрмальных. І мы яшчэ некаторы час будзем выкарыстоўваць нашы заводы па прыродным газе на вяршыні пікаў. Некаторыя людзі думаюць, што мы нават будзем выкарыстоўваць батарэі ў электрамабілях, каб прадаваць энергію назад у сетку на піку, каб пазбегнуць гэтага. На дыяграме вышэй жоўтая сонечная лінія стане значна вышэйшай - насамрэч вышэйшай за пік попыту, але гэта стварае вялікую праблему ў 7:XNUMX, калі сонца заходзіць, і раптам уся гэтая пікавая магутнасць павінна паступаць ад несонечнай энергіі.

Тое, што электрамабілі з'яўляюцца выратаваннем сеткі, заключаецца ў тым, што яны дазваляюць нам пабудаваць тону таннай, экалагічна чыстай сонечнай магутнасці, а затым даюць нам месца для размяшчэння ўсёй дадатковай сонечнай энергіі з раніцы да 3 гадзін дня.

Нам таксама трэба будзе ўсталяваць значна больш разетак для зарадкі там, дзе машыны стаяць з 8 раніцы да 3 вечара, што з'яўляецца сумессю на працоўных месцах і дома. У той час як ноч - самы зручны час, лішак таннай сонечнай энергіі будзе раніцай. Яшчэ шмат чаго трэба зрабіць, але электрамабілі з іх гнуткасцю ў атрыманні ўлады стануць часткай рашэння, а не часткай праблемы.