Opladning af biler derhjemme om natten er ikke vejen at gå, viser undersøgelse

Langt de fleste elbilejere oplader deres biler derhjemme om aftenen eller natten over. Vi gør det forkert, ifølge en ny Stanford-undersøgelse.

I marts offentliggjorde forskerholdet et papir om en model, de skabte til at opkræve efterspørgsel, der kan anvendes på en række befolkninger og andre faktorer. I den nye undersøgelse, offentliggjort 22. september i Nature Energy , anvendte de deres model til hele det vestlige USA og undersøgte den stress, som regionens elnet vil komme under i 2035 fra voksende EV-ejerskab. På lidt over et årti fandt de ud af, at hurtig vækst af elbiler alene kunne øge den maksimale efterspørgsel efter elektricitet med op til 25 procent, forudsat en fortsat dominans af boligopladning om natten.

For at begrænse de høje omkostninger ved al den nye kapacitet til at generere og lagre elektricitet, siger forskerne, at chauffører bør flytte til opladning i dagtimerne på arbejdet eller offentlige ladestationer, hvilket også ville reducere drivhusgasemissionerne. Denne konstatering har politiske og investeringsmæssige konsekvenser for regionen og dens forsyningsselskaber, især siden Californien flyttede i slutningen af ​​august for at forbyde salg af benzindrevne biler og lette lastbiler fra og med 2035.

"Vi opfordrer politiske beslutningstagere til at overveje forbrugspriser, der tilskynder til dagafgifter og tilskynder til investeringer i opladningsinfrastruktur for at flytte chauffører fra hjemmet til arbejdet for opladning," sagde studiets co-senior forfatter, Ram Rajagopal, en lektor i civil- og miljøteknik ved Stanford .

I februar nåede det samlede salg af elbiler i Californien 1 million, hvilket tegner sig for omkring seks procent af biler og lette lastbiler. Staten har målrettet 5 millioner elbiler på vejen inden 2030. Når indtrængen rammer 30 procent til 40 procent af biler på vejen, vil nettet opleve betydelig stress uden større investeringer og ændringer i opladningsvaner, sagde Rajagopal. Opbygning af den infrastruktur kræver betydelig gennemløbstid og kan ikke udføres fra den ene dag til den anden.

"Vi overvejede hele den vestlige USA-region, fordi Californien er stærkt afhængig af elektricitetsimport fra de andre vestlige stater. El-opladning plus alle andre elektricitetsforbrug har konsekvenser for hele den vestlige region i betragtning af den indbyrdes forbundne karakter af vores elnet," sagde Siobhan Powell, hovedforfatter af martsundersøgelsen og den nye.

"Vi var i stand til at vise, at med mindre opladning i hjemmet og mere opladning i dagtimerne, ville det vestlige USA have brug for mindre produktionskapacitet og lagerplads, og det ville ikke spilde så meget sol- og vindenergi," siger Powell, maskiningeniør Ph.D. '22.

"Og det er ikke kun Californien og de vestlige stater. Alle stater kan have behov for at gentænke elprisstrukturerne, efterhånden som deres el-opladningsbehov stiger og deres net ændres," tilføjede Powell, som for nylig tog en postdoktoral forskningsstilling ved ETH Zürich.

Når 50 procent af bilerne på vejen er drevet af elektricitet i det vestlige USA - hvoraf omkring halvdelen af ​​befolkningen bor i Californien - ville der være behov for mere end 5,4 gigawatt energilagring, hvis opladningsvanerne følger deres nuværende kurs. Det svarer til kapaciteten til 5 store atomkraftreaktorer. Et stort skift til opladning på arbejdspladsen i stedet for hjemme ville reducere den nødvendige lagerplads til elbiler til 4,2 gigawatt.

Ændring af incitamenter

De nuværende priser for brugstid opfordrer forbrugerne til at skifte elforbrug til nat, når det er muligt, som at køre opvaskemaskinen og oplade elbiler. Denne prisstruktur afspejler tiden før betydelige sol- og vindenergiforsyninger, hvor efterspørgslen truede med at overstige udbuddet i løbet af dagen, især de sene eftermiddage om sommeren.

I dag har Californien overskydende elektricitet i løbet af de sene morgener og tidlige eftermiddage, primært takket være dets solenergikapacitet. Hvis de fleste elbiler skulle lade op i disse tider, ville den billige strøm blive brugt i stedet for spildt. Alternativt, hvis de fleste elbiler fortsætter med at lade op om natten, bliver staten nødt til at bygge flere generatorer - sandsynligvis drevet af naturgas - eller dyr energilagring i stor skala. Elektricitet, der først går til et stort batteri og derefter til et elbilbatteri, mister strøm fra det ekstra stop.

På lokalt plan, hvis en tredjedel af boligerne i et kvarter har elbiler, og de fleste af ejerne fortsætter med at indstille opladningen til at starte kl. 23.00. eller når elpriserne falder, kan det lokale net blive ustabilt.

"Resultaterne fra dette papir har to dybe implikationer:Den første er, at prissignalerne ikke er afstemt med, hvad der ville være bedst for nettet - og for skatteyderne. Den anden er, at det kræver at overveje investeringer i en opladningsinfrastruktur for, hvor folk arbejde," sagde Ines Azevedo, det nye papirs anden co-senior forfatter og lektor i energividenskab og ingeniørvidenskab ved Stanford Doerr School of Sustainability, som åbnede den 1. september.

"Vi er nødt til at bevæge os hurtigt i retning af dekarbonisering af transportsektoren, som tegner sig for hovedparten af ​​emissionerne i Californien," fortsatte Azevedo. "Dette arbejde giver indsigt i, hvordan man når dertil. Lad os sikre, at vi forfølger politikker og investeringsstrategier, der giver os mulighed for at gøre det på en måde, der er bæredygtig."

Et andet problem med elprisdesign er at opkræve store gebyrer for kommercielle og industrielle kunder baseret på deres maksimale elforbrug. Dette kan afskrække arbejdsgivere fra at installere opladere, især når halvdelen eller flere af deres ansatte har elbiler. Forskerholdet sammenlignede adskillige scenarier for tilgængelighed af opladning af infrastruktur sammen med flere forskellige boligpriser for brugstid og kommercielle efterspørgselsafgifter. Nogle kursændringer gjorde situationen på netniveau værre, mens andre forbedrede den. Ikke desto mindre gav et scenario med opladningsinfrastruktur, der tilskynder til mere opladning i dagtimerne og mindre hjemmeopladning, de største fordele, fandt undersøgelsen. + Udforsk yderligere

Integrering af elektriske køretøjer i nettet kan forhindre strømafbrydelser