Электромобили: Зарядка и разрядка для «отрицательных выбросов»

Новые исследования Университета Мичигана и Университета Карнеги-Меллона демонстрируют, как инновационные подходы к зарядке электромобилей (EV) могут стимулировать развитие возобновляемой энергетики и снижать выбросы от электростанций.

Стратегическая зарядка и разрядка электромобилей может принести значительные экологические и общественные выгоды, включая снижение выбросов парниковых газов и других загрязнителей воздуха, что более чем компенсирует выбросы от самой зарядки.

Это не только поможет в борьбе с изменением климата, но и уменьшит негативное воздействие на здоровье населения и связанные с этим расходы. Кроме того, водители смогут продавать накопленную энергию обратно в сеть, частично покрывая расходы на зарядку, и стимулировать строительство новых объектов возобновляемой энергетики.

«Эти новые установки не только обезуглеродят электромобили, но и приведут к обезуглероживанию других частей всей энергетической системы», — отмечает Джахуи Чен, один из ведущих авторов исследования и докторант Университета Мичигана.

Солнечные панели и ветряные турбины, после их установки, предоставляют практически бесплатную энергию без выбросов парниковых газов. Однако, приливы и отливы природы не всегда совпадают с нашими потребностями. Без эффективных решений для хранения энергии, чистая энергия, произведенная в периоды солнечной активности и сильного ветра, может быть потрачена впустую, когда спрос ниже предложения.

Компании уже начинают внедрять новые масштабные технологии хранения энергии. Исследователи также осознали, что значительное количество электромобилей, находящихся в гаражах американцев, могут стать еще одним готовым решением. Стратегически заряжая электромобили и позволяя им отдавать накопленную энергию в сеть в нужные моменты, американцы смогут получать более доступную энергию с меньшими выбросами.

«Казалось бы, при покупке большего количества электроэнергии должны увеличиваться и выбросы, но оказывается, что этого можно избежать, если заряжать автомобиль в нужное время. Мы называем это «отрицательными выбросами транспортных средств»», — говорит старший соавтор исследования Джереми Михалек.

Ключевыми факторами для достижения этих преимуществ являются две взаимосвязанные концепции, которые, хотя и не новы, но еще не получили широкого распространения в США:

1. "Умная зарядка": Зарядка в оптимальное время, когда сеть насыщена энергией из возобновляемых источников.

2. "Vehicle-to-Grid" (V2G): Технология, позволяющая водителям электромобилей продавать накопленную чистую энергию обратно в сеть в периоды высокого спроса, вместо того чтобы электростанции сжигали больше ископаемого топлива.

«Бывают моменты, когда ветер и солнце генерируют столько энергии, что ее невозможно потребить, и, к сожалению, нам приходится ее тратить», — говорит Чен. «Мы можем использовать электромобили для поглощения этой дешевой, чистой энергии, которая иначе была бы потеряна. Затем мы можем использовать эту энергию позже, когда она будет стоить дороже, и избежать сжигания ископаемого топлива для ее производства».

Комбинация умной зарядки и V2G будет способствовать созданию системы, стимулирующей строительство новых объектов возобновляемой энергетики. После их строительства эти ресурсы смогут подавать чистую энергию в сеть всякий раз, когда они ее производят, поскольку ветер и солнечный свет бесплатны, а нефть и газ — нет.

«Как только у вас появится энергия ветра и солнца, она будет использоваться в первую очередь. Она вытеснит уголь и природный газ, даже когда электромобили не заряжаются. Это похоже на то, как если бы электромобили стимулировали строительство этих электростанций, которые затем смогут работать и вытеснять ископаемое топливо постоянно», — поясняет Михалек. «Эта низкоуглеродная инфраструктура сможет снабжать электричеством всех».

Команда не первая, кто рассматривает последствия V2G и умной зарядки. Однако, это первое исследование, моделирующее их влияние более комплексно, учитывая их роль в развитии возобновляемой энергетики в стране.

«Мы склонны рассматривать эти вещи как отдельные и статичные. Например, существует множество исследований, включая мои и Джереми, которые пытаются выяснить, сокращают ли электромобили выбросы при статичной сети», — говорит Парт Вайшнав, старший соавтор исследования. «Но по мере того, как вещи начинают электрифицироваться и взаимодействовать, неполноценно отвечать на вопросы об одной системе, не учитывая, как это может изменить построение и работу другой системы».

В моделировании также использовался довольно консервативный подход. Например, не предполагалось федеральных стимулов, таких как недавно отмененные налоговые льготы на возобновляемую энергетику в рамках Закона об инфляционном снижении. Исследователи также рассмотрели сценарии, допускающие развертывание больших стационарных аккумуляторных батарей для хранения энергии из сети. Несмотря на различия в деталях этих сценариев, основные выводы остались прежними, по словам авторов.

«Электромобили по-прежнему могут приносить существенную пользу», — заключает Чен. «Можно сказать, что существует аддитивный эффект».

Майкл Крейг, доцент Университета Мичигана, и Мэтью Брюшон, ранее докторант Университета Карнеги-Меллона, также внесли свой вклад в исследование.