Per l'affidabilità della rete, lo studio PNNL mostra che la pianificazione anticipata e le strategie intelligenti di ricarica dei veicoli elettrici potrebbero aiutare le città e i servizi pubblici a smussare la curva dell'anatra ed evitare nuove costose infrastrutture
Pubblicato originariamente sul Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)
Di, Lynne Roeder,
RICHLAND, Washington. I veicoli elettrici stanno arrivando in massa. Come possono prepararsi i servizi pubblici locali, i pianificatori di rete e le città? Questa è la domanda chiave affrontata con un nuovo studio condotto dai ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory per l'Office of Energy Efficiency e Renewable Energy's Vehicle Technologies Office del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
Anche se non sappiamo esattamente quando accadrà il punto di svolta, le flotte di veicoli a ricarica rapida cambieranno il modo in cui le città e le società di servizi pubblici gestiranno le loro infrastrutture elettriche", ha affermato Michael Kintner-Meyer, ingegnere dei sistemi elettrici nel gruppo Electricity Infrastructure di PNNL e il autore principale dello studio. “Non si tratta di se, ma di quando.”
Lo studio, pubblicato oggi, integra più fattori non valutati prima, come i camion elettrici per le consegne e le lunghe distanze, nonché le strategie di ricarica intelligenti dei veicoli elettrici.
Elettrificazione dei trasporti:saremo pronti?, Lo studio del PNNL mostra che la crescita dei veicoli elettrici oltre i 24 milioni di veicoli fino al 2028 potrebbe iniziare a pizzicare la rete degli Stati Uniti occidentali. Mike Perkins | PNNL
Secondo EV Hub, circa 1,5 milioni di veicoli elettrici, per lo più automobili e SUV, sono attualmente in circolazione negli Stati Uniti i ricercatori del PNNL hanno valutato la capacità della rete elettrica negli Stati Uniti occidentali nel prossimo decennio con la crescita di flotte di veicoli elettrici di tutte le dimensioni, tra cui camion, collegali alle stazioni di ricarica di case e aziende e sui percorsi di trasporto.
Per il loro studio, gli autori hanno utilizzato i migliori dati disponibili sulla futura capacità della rete del Western Electricity Coordinating Council, o WECC. L'analisi ha rivelato il carico massimo di veicoli elettrici che la rete potrebbe sopportare senza costruire più centrali elettriche e linee di trasmissione.
La buona notizia è che fino al 2028, il sistema elettrico complessivo, dalla generazione alla trasmissione, sembra in buona salute fino a 24 milioni di veicoli elettrici, circa il 9% dell'attuale traffico di veicoli leggeri negli Stati Uniti
Tuttavia, a circa 30 milioni di veicoli elettrici, le cose si fanno rischiose. A livello locale, potrebbero sorgere problemi con numeri di adozione di veicoli elettrici ancora più piccoli. Questo perché un veicolo elettrico a ricarica rapida può assorbire lo stesso carico di un massimo di 50 case. Se, ad esempio, ogni casa in un cul-de-sac ha un veicolo elettrico, un trasformatore di alimentazione non sarà in grado di gestire la ricarica di più veicoli elettrici contemporaneamente.
Come dettagliato nel rapporto, l'attuale pianificazione della rete non tiene adeguatamente conto di un afflusso massiccio di veicoli elettrici. Questa omissione aggrava una situazione già stressante:la temuta curva dell'anatra.
La curva dell'anatra è un profilo di carico di 24 ore sul sistema elettrico e di solito si verifica in aree con molte installazioni fotovoltaiche o solari sul tetto. La curva si basa su un carico moderato al mattino, un carico basso durante il giorno quando le unità solari immettono elettricità nella rete e un carico elevato di notte quando le persone tornano a casa dal lavoro e il sole tramonta.
Quando la domanda aumenta, la tensione crolla. Questa forte oscillazione è difficile per le operazioni di sistema che non sono state progettate per accendersi e spegnersi come un interruttore della luce. E con più veicoli elettrici che si collegano per la ricarica la sera, l'aumento diventa ancora più ripido e aumenta i costi dell'elettricità.
Secondo lo studio, le strategie di ricarica intelligenti, che evitano la ricarica durante le ore di punta al mattino e in prima serata, possono appianare i picchi di domanda e riempire la curva dell'anatra. L'approccio ha due vantaggi. In primo luogo, sfrutterebbe l'energia solare relativamente pulita durante il giorno. Ridurrebbe o eliminerebbe anche le rampe brusche la sera quando l'energia solare svanisce e altre fonti entrano in gioco per fare la differenza.
Basandosi sui dati WECC, il team ha sviluppato e modellato scenari plausibili per il 2028. Gli scenari sono stati esaminati con i leader aziendali e includevano un mix di leggero (passeggero), medio (autocarri e furgoni) e pesante (semi e merci) veicoli di servizio su strada:la prima volta che tutte e tre le classi di veicoli sono state incluse in un'analisi del genere. PNNL ha anche sviluppato un modello di trasporto per il trasporto merci su strada, con stazioni di ricarica sulle autostrade interstatali ogni 50 miglia per tutte e tre le classi di veicoli.
Gli scenari includevano l'evoluzione della rete e la sua capacità a livello statale e regionale. Il team si è concentrato sugli scenari con il maggior potenziale di impatto sulla rete.
I colli di bottiglia dovuti alla nuova ricarica dei veicoli elettrici sono comparsi maggiormente nelle aree della California, inclusa Los Angeles, che prevede di diventare completamente elettrica con la sua flotta cittadina entro il 2030. Il pizzico è venuto dalla crescita delle auto a ricarica rapida e delle flotte commerciali di camion elettrici. Questi veicoli possono assorbire 400 ampere attraverso un circuito per un massimo di 45 minuti, invece dei 15-20 ampere che la maggior parte dei veicoli elettrici attuali impiega dalle 6 alle 8 ore.
Dennis Stiles sovrintende al portafoglio di ricerca sull'efficienza energetica e sulle energie rinnovabili di PNNL. Ha affermato che la ricarica rapida dei veicoli e l'integrazione di carichi mobili, flotte in movimento, sono tra le maggiori sfide per i pianificatori di oggi.
"Non hanno mai dovuto pensare ai veicoli elettrici prima, ma alcune città stanno già esaminando controlli intelligenti e altri modi per modificare i loro sistemi di distribuzione e le operazioni", ha affermato Stiles. “La chiave è capire ora come evitare grandi esborsi di capitale in futuro. L'aggiunta di un nuovo trasformatore qua e là è molto diverso dalla revisione di una sottostazione."
Ma la sfida non si limita a grandi aree come Los Angeles. Kintner-Meyer ha affermato che le città più piccole con risorse limitate hanno bisogno di aiuto per pianificare le proprie infrastrutture di ricarica e capacità di hosting. Questo è il prossimo passo.
In uno studio successivo, i ricercatori analizzeranno più da vicino i modi per integrare i veicoli elettrici nei sistemi di distribuzione dell'energia locali e regionali in tutta la nazione.
"Abbiamo i dati e il metodo per eseguire scenari ipotetici", ha affermato Kintner-Meyer. "Con i dati dei servizi di pubblica utilità su alimentatori e infrastrutture, possiamo creare i modelli e poi consegnarli in modo che possano anticipare la curva".
Ulteriori dettagli sullo studio possono essere trovati nel rapporto, "Veicoli elettrici su scala - Analisi di fase I: High EV Adoption Impacts on the Western US Power Grid" redatto da Kintner-Meyer e dai colleghi del PNNL Sarah Davis, Dhruv Bhatnagar, Sid Sridhar, Malini Ghosal e Shant Mahserejian.
Il Pacific Northwest National Laboratory utilizza capacità distintive in chimica, scienze della Terra e analisi dei dati per promuovere la scoperta scientifica e creare soluzioni alle sfide più difficili della nazione in termini di resilienza energetica e sicurezza nazionale. Fondato nel 1965, PNNL è gestito da Battelle per l'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. L'Office of Science del DOE è il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti e sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per ulteriori informazioni, visita il Centro notizie di PNNL. Seguici su Facebook, Instagram, LinkedIn e Twitter.
Pubblicato:29 luglio 2020
Immagine in primo piano, EV Child Advocate che carica il veicolo elettrico della sua famiglia, Zach Shahan, CleanTechnica
