Kan elbiler være med til at styrke elnettene?

Amerikanske husejere med solpaneler kan sælge den overskydende elektricitet, de genererer, tilbage til deres lokale net. Bør ejere af elbiler (EV) være i stand til at gøre det samme?

University of Rochester forskere viser, hvordan såkaldt V2G (vehicle-to-grid) teknologi kan opnå netstabilitet og vedvarende energilagring – og spare køretøjsejere potentielt $120 til $150 om året – i en artikel offentliggjort i ACS Sustainable Chemical &Engineering .

Idéen vinder indpas i dele af Canada og Europa som en måde at afbalancere det stigende misforhold i elektrisk forbrug og produktion, der opstår, når vejrafhængige sol- og vindenergikilder kommer online. Vedvarende energikilder, selvom de er bedre for planeten, kan ikke erstatte traditionel energi, fordi de ikke altid er tilgængelige. Evnen til at lagre energi i et batteri på størrelse med kraftværket kan løse dette problem. Men hvor kan man finde den slags batterikapacitet? I parkerede elbiler.

For at hjælpe med at vurdere gennemførligheden af ​​V2G-systemer har Heta Gandhi, en Ph.D. studerende i laboratoriet af Andrew White, en lektor i kemiteknik ved Rochesters Hajim School of Engineering and Applied Sciences, har udviklet en beregningsmodel, der tager hensyn til faktorer, der ikke tidligere er blevet overvejet. For eksempel overvejer hendes model nedbrydningen af ​​batterier samt en bred vifte af pendlers køretider, afstande og andre scenarier. Hun og White, hendes medforfatter, brugte beregningsmodellen til at udvikle en cost-benefit-analyse for V2G-deltagere i seks større amerikanske byer. Arbejdet hjælper forskere og ingeniører med at vide, hvordan designbeslutninger påvirker folk, der bruger deres egne køretøjer i V2G, en vigtig overvejelse for at opnå højere niveauer af vedvarende energi.

Analysen viste, at:

• Potentielle årlige besparelser for V2G-brugere i Boston, Chicago, Phoenix, New York City, Washington, D.C. og San Francisco varierede fra $120 til $150 om året, hvor meget af variationen afspejlede forskelle i lokale variable elpriser.
• At lade pendlere sætte deres egen tærskelsalgspris er afgørende for at gøre en V2G-ordning rentabel for pendlere.
• Det er vigtigere at øge både opladningseffektiviteten og batteriopladningshastigheden end at udvikle lithium-ion-batterier til en lavere pris for at gøre V2G-systemer rentable.

Alle resultater var baseret på data indsamlet før COVID-19-pandemien, som dybt ændrede folks arbejde og kørevaner. Men der er allerede tegn på en genopblussen af ​​rejser, og et stigende antal mennesker vender tilbage til arbejde, bemærker Gandhi. Desuden tyder den stigende brug af både elbiler og vedvarende energi i dette land på, at V2G i sidste ende vil være en vigtig overvejelse for amerikanske politiske beslutningstagere.

"Dette papir, tror jeg, er meget værdifuldt, hvis vi rent faktisk forsøger at forfølge en rute, hvor folk kan aflade elektricitet til deres køretøjer og sælge det til nettet," siger Gandhi. "Det vil kræve ekstra infrastruktur. Men V2G tilbyder en fremragende løsning til energilagring og netstabilitet. Så hvorfor ikke gøre det her?"

Få køretøj-til-net-systemer til at fungere

"Et elektrisk køretøj er allerede forbundet til nettet, når du bruger en offentlig oplader, eller en hvilken som helst oplader for den sags skyld," forklarer Gandhi. "Hvis du laver [en oplader] tovejs, kan den også overføre energi fra køretøjet til nettet."

En typisk V2G-operation fungerer sådan her:

• EV-batteriet oplades under spidsbelastningstider, typisk midt om natten.
• Brugeren pendler til arbejde og bruger en brøkdel af batterikapaciteten, mens han gør det.
• Mens brugeren er på arbejde, er den ledige bil tilsluttet nettet i myldretiden, og elektricitet sælges tilbage til nettet, hvis netoperatøren har brug for det.
• Nogle batterikapacitet er reserveret til at rejse hjem.
• Cyklusen gentages.

Modellen beskrevet i dette papir fremmer tidligere modellering i dens omfattende brug af data fra US Census Bureau og andre kilder. Gandhi brugte derefter stokastisk modellering til at stikprøve tilfældigt på tværs af alle data for at tage højde for så mange variabler som muligt, såsom variationer i individers pendlerruter og -afstande, arbejdsmønstre og så videre. Modellen tager højde for historiske elpriser og beregner omkostninger til batterinedbrydning baseret på disse variabler.

"Vi holdt ikke til kun én bruger eller antager, at alle brugere vil pendle 10 miles hver dag, og de arbejder alle fra 8 til 5, for det er ikke tilfældet," siger Gandhi.