Электромобили: реверсивная зарядка для спасения зелёной энергии

Проблема избытка зелёной энергии

Во всём мире объёмы производства возобновляемой энергии, особенно солнечной и ветровой, всё чаще превышают спрос. Это создаёт серьёзные трудности: ограниченная ёмкость сетей и недостаточность систем хранения энергии приводят к тому, что чистая энергия приходится сбрасывать, попросту теряя её. Масштабы этой проблемы весьма значительны.

Например, в Великобритании в 2023 году ветряные электростанции были вынуждены curtail (ограничивать выработку) 4,3 тераватт-часов излишней энергии — это около 5% их годового производства. Этого объёма хватило бы для обеспечения энергией 1,5 миллиона домохозяйств в течение года. Неиспользование этой энергии обошлось потребителям примерно в 300 миллионов фунтов стерлингов, а некоторым поставщикам энергии — в дорогостоящие выплаты за ограничение.

Схожие тенденции наблюдаются по всей Европе, Северной Америке, Австралии и в других регионах, где стремительно растёт доля возобновляемых источников энергии. Инфраструктура сетей с трудом справляется с этим ростом.

Решение: реверсивная зарядка электромобилей

Однако на острове Уайт, у южного побережья Англии, проходит испытание технологии, которая в ближайшие годы может помочь решить эту энергетическую дилемму. Речь идёт о реверсивной зарядке — концепции, согласно которой электромобили могут выступать не только потребителями энергии, но и её хранителями и поставщиками.

К 2040 году на дорогах Великобритании ожидается около 36 миллионов электромобилей и фургонов. Уже сегодня батареи современных моделей способны хранить достаточно энергии, чтобы обеспечить типичный британский дом в течение семи-десяти дней. Общий потенциал хранения энергии батарей всех электромобилей к 2040 году составит около 2,5 тераватт-часов — этого хватит для накопления большей части излишков солнечной энергии, генерируемой в яркие летние полудни, или избыточной ветровой энергии в бурные зимние ночи.

Выгода для всех

Конечно, большую часть времени (в среднем около 95%) эти автомобили не будут использоваться, поскольку они припаркованы. Предлагаемая технология позволяет использовать это время простоя электромобилей для хранения и отдачи излишков возобновляемой энергии.

Владельцы электромобилей будут заинтересованы в этом не только из альтруистических побуждений. Это также позволит им покупать электроэнергию по более низким тарифам в непиковые часы, а затем использовать её для собственных нужд в часы пик. Новое исследование Мичиганского университета показывает, что реверсивная зарядка vehicle-to-home (V2H) может сэкономить водителям до 5600 долларов США (4200 фунтов стерлингов) за весь срок службы электромобиля — до 90% общих затрат на зарядку.

Энергетические компании и операторы сетей также получат выгоду. По оценкам одного из анализов, внедрение систем vehicle-to-grid (V2G) и других интеллектуальных схем зарядки может принести европейским энергосистемам до 4 миллиардов евро (3,5 миллиарда фунтов стерлингов) экономии.

Двусторонняя технология

Большинство электромобилей и зарядных устройств в настоящее время работают только в одном направлении — от источника к автомобилю. Однако в Центре самоподдерживающихся систем и обществ (Center for Self-Sustaining Systems and Societies) ведётся работа над двусторонней технологией, позволяющей энергии течь между электромобилями и домами, отелями, предприятиями, а также Национальной энергосистемой. Это сложная технология, не в последнюю очередь потому, что постоянный ток (DC), в котором батареи хранят энергию, необходимо преобразовывать в переменный ток (AC) перед подачей обратно в дом, отель или сеть.

Сами электромобили также потребуют доработок для поддержки реверсивной зарядки — в настоящее время лишь немногие модели обладают такой возможностью. Широкое внедрение потребует, чтобы все электромобили изначально оснащались интегрированным двусторонним аппаратным обеспечением, подкреплённым чёткими нормативными стандартами и сильными рыночными стимулами.

Испытания на острове Уайт

На острове Уайт наша технология, являющаяся частью общеевропейской программы DriVe2X, тестируется на четырёх реверсивных зарядных станциях в двух отелях и у причала для яхт. Остров Уайт был выбран для испытаний, в том числе, из-за ежегодного наплыва туристов. Остров привлекает более 2 миллионов посетителей ежегодно, что приводит к значительным колебаниям спроса на электроэнергию между низким и пиковым туристическими сезонами. Многие туристы приезжают на электромобилях, которые потенциально могут накапливать и отдавать часть дополнительной энергии, необходимой острову во время их пребывания.

Наши тестовые водители (как посетители, так и местные жители) могут настраивать время отъезда и минимальный уровень заряда батареи, чтобы система реверсивной зарядки могла накапливать и отдавать энергию, оставляя при этом достаточный заряд для следующей поездки электромобиля. Это решает опасение, иногда высказываемое относительно новой технологии — риск обнаружить полностью разряженную батарею в самый неподходящий момент.

Проект, переходящий в заключительную стадию, реализуется с фокусом на сообщество благодаря нашему местному партнёру Future Isle of Wight — компании, принадлежащей местным жителям, которая помогает формировать пути масштабирования этой технологии таким образом, чтобы она приносила пользу местным жителям.

Международный опыт

По всей Европе другие испытательные площадки DriVe2X исследуют потенциальные центры двустороннего энергообмена. В аэропорту Порту в Майе, Португалия, на долгосрочной парковке тестируется, как эта технология может управлять потоками пассажиров, прибывающих и убывающих из терминала аэропорта. В столице Венгрии, Будапеште, технология vehicle-to-home испытывается в ряде «умных» домов.

Хотя в мире насчитывается более 100 экспериментальных проектов V2G, они пока остаются небольшими по масштабу. Ключевые проблемы включают разработку доступных интеллектуальных зарядных устройств и упрощение нормативных требований к подключению к сети, а также обеспечение доверия потребителей по таким вопросам, как гарантии на батареи, конфиденциальность и справедливая оплата за электроэнергию, поставляемую их электромобилями.

Тем не менее, есть основания полагать, что двусторонние электромобили могут перейти из нишевых пилотных проектов в повседневную жизнь в течение следующих двух десятилетий. В июле правительство Великобритании предложило, чтобы к 2050 году домохозяйства и предприятия могли бы обеспечивать страну до 75 гигаватт гибкой мощности, из которых более половины (40 гигаватт) будет поступать от электромобилей. Это примерно равно мощности 40 крупных атомных реакторов — достаточно для покрытия общего потребления электроэнергии Великобритании в пиковый зимний период.

Но это будущее зависит от бесперебойной повседневной работы. Водителям электромобилей потребуется просыпаться с достаточным зарядом, понимать, когда их автомобиль питает дом, и видеть, что они экономят деньги — и всё это без беспокойства об износе батареи, запутанных рыночных механизмах или рисках конфиденциальности. Мы надеемся, что наш пилотный проект на острове Уайт сыграет небольшую, но важную роль в реализации этого энергоэффективного будущего.

*Признаны экстремистскими организациями и запрещены на территории РФ.