Come i veicoli elettrici contribuiranno a stabilizzare le reti di distribuzione e trasmissione

I veicoli elettrici sono alimentati esclusivamente dall'elettricità delle batterie (di solito batterie agli ioni di litio), che hanno grandi capacità di immagazzinare energia per molto tempo. Pertanto, una persona che esce di casa con la sua auto completamente carica non rischia di rimanere a piedi per tutto il giorno, ed è quasi equivalente a come si porterebbe in giro con fiducia uno smartphone carico. Tuttavia, questa effettiva capacità di immagazzinamento che si trova nei veicoli elettrici ha altre applicazioni che mi interessano, relative alla stabilità della rete elettrica. La rete elettrica è composta da linee di distribuzione e trasmissione, che possono sembrare simili ma sono molto diverse. Le linee di trasmissione spostano l'energia a tensioni molto alte da dove viene generata alle sottostazioni di distribuzione, più vicine a dove è necessaria. Inoltre, le linee di distribuzione trasportano l'energia a tensioni più basse ai punti di domanda e consumo, come industrie, uffici, case, centri commerciali, ecc. Come entrano in gioco i veicoli elettrici? Lo spiegherò tra un po'.

Perché la stabilità delle reti di trasmissione e distribuzione è un punto di preoccupazione/interesse?

In una tipica rete, ci deve essere un flusso costante per assicurare la longevità delle linee. Ebbene, la maggior parte delle reti che vediamo oggi esistono da più di cinquant'anni, e non sono state fatte per le recenti introduzioni di energie rinnovabili che abbiamo ora. L'energia rinnovabile e le risorse energetiche decentralizzate sono nuove per la rete e sconvolgono il modo di funzionamento inizialmente previsto. Le fonti di energia rinnovabile come il vento e l'energia solare hanno una natura stocastica; non è facile prevedere la quantità di energia che genererebbero in certi momenti. In Europa, la principale fonte di energia dal mix di energie rinnovabili è l'energia eolica, che costituisce fino a 426 TWh. La capacità di mercato per la generazione di energia eolica è anche prevista per 17 GW entro il 2022 e 483 GW entro il 2050, ma l'offerta di energia eolica è fluttuante. Purtroppo, con queste proiezioni, è chiaro che l'energia rinnovabile è sempre più popolare, e l'energia generata può arrivare al meglio ai consumatori attraverso la rete esistente. Nel sistema della rete elettrica, perché ci sia stabilità, la quantità di energia generata deve essere consumata in quel momento. Tuttavia, con la natura fluttuante delle fonti di energia rinnovabili, questa stabilità non è facile da ottenere senza introdurre nuove strategie e tecniche. Uno di questi modi è quello di integrare i veicoli elettrici nella rete per la stabilità. Ecco come:

Come possiamo raggiungere la stabilità della rete con i veicoli elettrici

Come ho detto prima, i veicoli elettrici hanno batterie che possono essere caricate nelle stazioni di ricarica e vengono utilizzate per alimentarli quando sono in uso. Tuttavia, la ricerca ha dimostrato che gli automobilisti parcheggiano le loro auto fino al 95% del giorno. Essenzialmente, i veicoli elettrici sono molto efficaci come dispositivi di stoccaggio dell'energia in quanto le batterie possono essere caricate e scaricate quando necessario. È interessante notare che le batterie vengono utilizzate in modo più efficiente per la ricarica bidirezionale rispetto a quando vengono caricate e utilizzate anche con la ricarica intelligente unidirezionale.A seconda della quantità di energia generata nella rete dalle sue fonti e la domanda, c'è il carico di punta, cioè la domanda in eccesso, e altre volte il carico fuori punta, cioè una domanda inferiore alla potenza generata. È qui che i veicoli elettrici entrano in gioco attraverso la ricarica intelligente e le tecnologie V2G (Vehicle-to-grid). Per far funzionare bene il V2G, le tecnologie intelligenti sono in atto per consentire la comunicazione tra i veicoli elettrici e le reti. Così, i veicoli elettrici controllati in modo intelligente possono vendere energia alla rete durante i picchi di carico, mentre sono collegati al caricatore. Allo stesso modo, con la ricarica intelligente, la ricarica viene fatta durante le ore non di punta, ed è possibile controllare quanta potenza viene utilizzata.

Lo stato attuale dei veicoli elettrici in relazione alle reti e cosa aspettarsi.

L'implementazione del V2G non è decollata come dovrebbe, ma il viaggio verso il suo pieno utilizzo è iniziato. Recentemente, i produttori di veicoli elettrici hanno incoraggiato l'uso del V2G con prove per gli utenti EV. Di conseguenza, più veicoli elettrici sono ora più intelligenti, e anche i loro caricatori. Inoltre, esistono applicazioni per rendere la comunicazione tra questi dispositivi senza intoppi, e questo è ciò di cui il V2G ha bisogno. Ilmercato dei veicoli elettrici sta crescendo velocemente, e il numero di veicoli elettrici dovrebbe raggiungere i 140-240 milioni a livello globale entro il 2030, secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia (IEA). Man mano che sempre più persone adottano veicoli elettrici, gli operatori di rete devono essere preparati per la domanda e la dinamica dell'energia.

V2G per la stabilità della rete Casi di studio

Per integrare i veicoli elettrici plug-in o ibridi nella rete, ho visto che abbiamo bisogno di più delle tecnologie. Abbiamo bisogno di accordi da parte del governo, delle aziende di servizi energetici e dei produttori di EV. Quando questi accordi sono in atto, raggiungere una rete stabile con l'adozione del V2G sarà più facile. Ci sono un certo numero di progetti V2G degni di nota in corso in tutta Europa.Una società di energia in Europa, E.ON, ha lavorato con Nissan per garantire lo sviluppo in V2G dal 2019, ma c'è ancora molto lavoro necessario per diventare pienamente adottato con i veicoli elettrici. Hanno distribuito con successo venti (20) caricatori V2G nella prova che hanno iniziato, verificata sul sito di Nissan Cranfield. Quella prima prova ha esaminato come le imprese/uffici partecipanti possono guadagnare generando entrate mentre danno alla rete. più recentemente, hanno cercato più partecipanti per fare la prossima fase di prove. Con il finanziamento britannico disponibile, tutti i partecipanti godrebbero di incentivi e di un pacchetto V2G altamente sovvenzionato. Secondo il V2G Programme Manager di E.ON UK, questo è un passo più vicino a portare i caricabatterie V2G sul mercato. Prima dell'inizio del progetto, due NISSAN EV sono già stati abilitati con capacità V2G, cioè LEAF e e-NV200, e vengono utilizzati per le prove.Inoltre, nella città olandese di Utrecht, Renault ha lanciato una prova nel 2019 con 15 veicoli Zoe. Questa prova è stata fatta in collaborazione con una società di guida elettrica, We Drive Solar, e un fornitore di energia in Portogallo, Empresa de Electricidade da Madeira. Di conseguenza, sono stati pianificati altri test in altri paesi come Francia, Svezia, Germania, Svizzera e Danimarca.Per questo progetto di Renault, la ricarica a bordo è stata utilizzata per ottimizzare i costi. I progetti pilota servono a esaminare il processo e a massimizzare i vantaggi che ne derivano. È stato fatto anche per stabilizzare la rete e incoraggiare un maggiore uso di sistemi di energia solare ed eolica. Le prove di Utrecht coinvolgono 100 auto a energia solare V2G (auto Sion prodotte da Sono Motors) che sono state lanciate insieme a 500 caricatori pubblici bidirezionali. Se tutti i veicoli sono collegati simultaneamente, possono fornire 1,1 MW alle reti. Una prova più recente di OVO energy ha visto l'impiego di 320 caricatori bidirezionali e finora ha avuto successo. Un buon numero di utenti ha persino aumentato le volte che si collegano da solo due volte a settimana a tutti i giorni, conoscendo il valore del V2G. Con la tariffa V2G, gli utenti EV hanno risparmiato fino a 8.000 sterline all'anno. In relazione alla stabilità della rete, questa prova ha anche mostrato un sacco di potenzialità. Ad esempio, all'inizio di novembre 2020,150 dei clienti V2G di OVO hanno risposto quando c'è stata la necessità di fermare un'interruzione di corrente. Hanno sabotato con successo la situazione collegando i loro EV.Non per minare gli sviluppi attuali, ma gli standard di ricarica devono ancora essere migliorati, anche se sono stati fatti molti progressi come CHAdeMO. Questo perché non tutte le marche di EV e di caricatori EV hanno adottato gli sviluppi esistenti. Tuttavia, se riusciamo a integrare un numero sufficiente di veicoli elettrici nelle reti, ci sarebbero poche o nessuna lotta con le fonti di energia rinnovabile che danno energia alla rete, e questo sarebbe un equilibrio da cima a fondo.Questo blog fa parte di una serie V2X. Continuate con gli altri blog della serie.

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