چگونه خودروهای برقی و آبگرمکن‌های برقی، شهرها را به باتری‌های غول‌پیکر تبدیل می‌کنند؟
به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با افزایش سرعت برقی شدن حمل و نقل و گرمایش، بسیاری نگرانند که افزایش تقاضا بتواند شبکه‌های برق ملی را بیش از حد بار کند. در استرالیا، انتظار می‌رود مصرف برق تا سال ۲۰۵۰ دو برابر شود.
اگر همه به طور همزمان با استفاده از سیستم‌های برقی، ماشین خود را شارژ کرده و آب را گرم کنند، اوج تقاضا می‌تواند به شدت افزایش یابد و مجبور به ارتقاء پرهزینه شبکه شود. اما این اتفاق تنها در صورتی رخ می‌دهد که هیچ برنامه‌ریزی انجام نشده باشد.
تغییر به سمت وسایل نقلیه الکتریکی (EV) و آبگرمکن‌های برقی، جنبه‌ی مثبت بزرگی دارد. همزمان با روی آوردن تعداد بیشتری از استرالیایی‌ها به این سمت، آنها بی‌سروصدا در حال گسترش شبکه‌ی گسترده‌ای از ذخیره‌سازی انرژی توزیع‌شده هستند. در آینده‌ای کاملاً الکتریکی، هر فرد می‌تواند به طور متوسط حدود ۴۶ کیلووات ساعت ذخیره‌سازی انرژی داشته باشد - چه در باتری‌های خودروهای الکتریکی و چه در سیستم‌های آب گرم.
در مقیاس بزرگ، این یک منبع عظیم است. اگر همه ماشین‌ها و آبگرمکن‌ها با برق کار کنند، ذخیره انرژی انعطاف‌پذیر ترکیبی آنها می‌تواند به بیش از ۱۰۰۰ گیگاوات ساعت (GWh) در سراسر استرالیا برسد. این بسیار فراتر از ظرفیت ۳۵۰ گیگاوات ساعتی پروژه برق آبی Snowy ۲.۰ و تمام باتری‌های موجود در مقیاس شبکه است.
مقامات می‌توانند از این دستگاه‌ها برای کمک به عملکرد کارآمدتر شبکه و کاهش هزینه‌های زیرساخت استفاده کنند. در واقع، تحقیقات جدید ما نشان می‌دهد که با هماهنگی مناسب، شهرها می‌توانند از مصرف‌کنندگان انرژی به مراکز انرژی انعطاف‌پذیر تبدیل شوند که قادر به ذخیره انرژی و آزادسازی آن در صورت لزوم هستند. این امر باعث می‌شود از میلیارد‌ها دلار هزینه برای ارتقاء شبکه جلوگیری شود.
فضای ذخیره‌سازی داخلی
برق‌رسانی، فناوری سوخت فسیلی را با سیستم‌های صرفاً الکتریکی جایگزین می‌کند که توسط شبکه‌ای که به طور پیوسته پاک‌تر می‌شود، تغذیه می‌شوند.
برای خانوارها، برقی‌سازی به معنای تعویض خودروی احتراق داخلی با خودروی برقی و جایگزینی آب گرم گازی با سیستم‌های برقی مانند پمپ‌های حرارتی است. هر دو مورد، هنگامی که در شبکه‌هایی با سطوح بالای انرژی‌های تجدیدپذیر اجرا می‌شوند، انتشار کربن را کاهش می‌دهند.
خودروهای برقی و سیستم‌های آب گرم برقی چیزی بیش از قابلیت جابجایی یا گرمایش ارائه می‌دهند. آنها همچنین دارای ذخیره‌سازی انرژی داخلی هستند. باتری‌های خودروهای برقی مقادیر عظیمی برق را ذخیره می‌کنند - معمولاً چندین برابر باتری خانگی. سیستم‌های آب گرم نیز انرژی را به شکل گرما ذخیره می‌کنند.
هر دوی این منابع برای مسئولین شبکه برق بسیار مفید هستند، زیرا می‌توانند به بهینه‌سازی عملکرد شبکه کمک کنند.
شبکه‌های برق یک عمل متعادل‌کننده‌ی مداوم هستند، جایی که عرضه و تقاضا باید با دقت با هم هماهنگ شوند. در زمان‌های تقاضای شدید، مانند موج گرما، تقاضا می‌تواند از عرضه‌ی عادی پیشی بگیرد و قیمت‌ها را به شدت افزایش دهد.
وقتی خودروهای برقی در ساعات غیر اوج مصرف شارژ و آب گرم می‌شوند، فشار روی شبکه برق می‌تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد.
کانبرا راه را نشان می‌دهد
از سال ۲۰۲۰، کانبرا ۱۰۰٪ برق خود را از منابع تجدیدپذیر تأمین می‌کند. دولت ACT هدف خود را رسیدن به انتشار صفر خالص تا سال ۲۰۴۵ قرار داده است.
در مدل‌سازی خود، دریافتیم که اگر خودروهای برقی و سیستم‌های آب گرم هوشمندانه مورد استفاده قرار گیرند، می‌توان به این هدف بسیار نزدیک‌تر شد. ما دریافتیم که تغییر زمان شارژ خودرو‌ها و گرم شدن آب، حدود ۵ کیلووات ساعت برق به ازای هر نفر در روز را تغییر می‌دهد. این تقریباً یک سوم از میانگین مصرف برق روزانه هر ساکن کانبرا است.
شارژ و گرمایش آب بدون مدیریت باعث افزایش ۳۴ درصدی اوج مصرف می‌شود. اما اگر شارژ و گرمایش در طول شب به ساعات غیر اوج مصرف منتقل شود، می‌تواند افزایش اوج مصرف را به تنها ۱۶ درصد محدود کند.
کاهش افزایش بار در اوج مصرف، امکان جلوگیری از میلیارد‌ها دلار هزینه برای ارتقاء شبکه برق مانند گسترش پست‌های برق و ساخت خطوط انتقال بیشتر را فراهم می‌کند.
جایی که انعطاف‌پذیری بیشترین اهمیت را دارد
ما دریافتیم که منابع جدید ذخیره‌سازی انرژی کانبرا در نقاط حساس ذخیره‌سازی متمرکز شده‌اند - مناطق پرجمعیت با سیستم‌های آب گرم برقی فراوان و مکان‌هایی که بسیاری از خودروهای برقی در طول روز پارک شده‌اند.
نکته مهم این است که این نقاط داغ ثابت نمی‌مانند. در طول ساعات کاری، باتری‌های وسایل نقلیه معمولاً در مناطق اداری با تراکم بالا که خودروهای برقی پارک شده‌اند، متمرکز می‌شوند. ظرفیت ذخیره‌سازی در برخی از مناطق کاری کانبرا در طول هفته کاری تا ۳۱ درصد افزایش یافته است.
منطقی است که با نصب شارژر‌های هوشمند که زمان شارژ خودروهای برقی را بهینه می‌کنند و ایجاد نیروگاه‌های مجازی که می‌توانند زمان مصرف برق دستگاه‌های خانگی و خودروهای برقی را هماهنگ کنند، از این نقاط داغ نهایت استفاده را ببریم.
هر دوی این رویکردها، روشی مقرون‌به‌صرفه برای تجمیع دستگاه‌های خانگی کوچک در یک منبع ذخیره‌سازی هماهنگ بزرگ ارائه می‌دهند.
هماهنگ کردن تقاضا با اوج مصرف انرژی خورشیدی به معنای استفاده از انرژی تجدیدپذیر است که در غیر این صورت ممکن است در زمان‌های اوج مصرف به هدر برود.
سیاست باید جبران کند
بهره‌برداری از مزایای عظیم این منابع ذخیره‌سازی جدید به طور خودکار اتفاق نمی‌افتد. این امر نیازمند سیستم‌های هوشمند و سیاست‌های حمایتی است.
فناوری‌هایی مانند شارژر‌های هوشمند و نیروگاه‌های مجازی از قبل وجود دارند. نیروگاه مجازی استرالیای جنوبی نشان می‌دهد که در عمل چه چیزی امکان‌پذیر است.
اما تا به امروز، اکثر خانوار‌های استرالیایی این نوع سیستم‌های هوشمند را ندارند. در بسیاری از مناطق، قیمت‌گذاری برق نسبتاً انعطاف‌پذیر نیست و هماهنگی محدودی بین مصرف انعطاف‌پذیر انرژی و نیاز‌های شبکه وجود دارد.
برای بهره‌برداری کامل از پتانسیل این منبع عظیم ذخیره‌سازی انرژی جدید، دولت‌ها و شرکت‌های انرژی باید:
تشویق به استفاده از شارژر‌ها و آبگرمکن‌های هوشمند در ساختمان‌ها
طرح‌های قیمت‌گذاری پویا را گسترش دهید که عرضه و تقاضای بلادرنگ را بهتر منعکس کنند تا به تغییر مصرف برق به دوره‌های غیر اوج مصرف کمک کنند.
تمرکز بر راه‌اندازی شارژر‌های خودروهای برقی در محل کار در مناطق با تراکم بالا برای افزایش شارژ در دوره‌های اوج مصرف انرژی خورشیدی
سیستم‌های انرژی هوشمندی را توسعه دهید که بتوانند دستگاه‌های موجود در خانه‌های تکی را در یک ناوگان بزرگ پشتیبان شبکه تجمیع کنند.
تقاضای بیشتر—اما فضای ذخیره‌سازی بیشتر
همچنان که استرالیا به طور فزاینده‌ای به سمت برق می‌رود، شهرها به چیزی بیش از مصرف‌کنندگان انرژی تبدیل می‌شوند.
در عوض، آنها در حال تبدیل شدن به قطب‌های انرژی انعطاف‌پذیری هستند که می‌توانند به تعادل عرضه و تقاضا کمک کنند.
آبگرمکن‌های برقی ساده و خودروهای برقی، در صورت استفاده‌ی هوشمندانه، می‌توانند کاری بیش از رفع نیاز‌های خانگی انجام دهند - آنها می‌توانند به تأمین انرژی پاک آینده‌ی استرالیا کمک کنند.