يمكن لحلول المركبات إلى الشبكة أن تفتح المسار السريع إلى مستقبل Web-Zero

وفق بحث جديد على تقنية V2G من فريق MIT المنشور في المجلة تقدم الطاقةمع ارتفاع عدد المركبات الكهربائية ، قد تعمل بطاريات الأسطول الجماعي كمصدر للطاقة على نطاق واسع وفعال من حيث التكلفة ، مع تأثيرات كبيرة محتملة على انتقال الطاقة. اعتاد مالكو السيارات الكهربائية (EV) على توصيل سياراتهم الكهربائية بمنافذ الشحن في المنزل وفي العمل لإعادة تزويد بطارياتهم بالطاقة من شبكة الطاقة. ستكون هذه المركبات الكهربائية أيضًا قادرة على عكس التدفق وإعادة الإلكترونات إلى الشبكة عند توصيلها.

“على نطاق واسع ، يمكن لمركبة إلى شبكة (V2G) أن تعزز نمو الطاقة المتجددة ، مما يلغي الحاجة إلى تخزين الطاقة الثابتة ويقلل الاعتماد على الشركة [always-on] يقول جيم أوينز ، المؤلف الرئيسي وطالب الدكتوراه في قسم الهندسة الكيميائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “المولدات ، مثل الغاز الطبيعي ، التي تُستخدم تقليديًا لتحقيق التوازن بين الرياح والتقطع الشمسي”. من بين المؤلفين الإضافيين Emre Gençer ، وهو عالم أبحاث رئيسي في MIT Vitality Initiative (MITEI) ، وإيان ميلر ، أخصائي الأبحاث في MITEI في وقت الدراسة.

يمثل عمل المجموعة أول تحليل شامل قائم على الأنظمة لأنظمة الطاقة المستقبلية ، وقد تأسس على مجموعة جديدة من النماذج الحسابية التي تتضمن أهدافًا للحد من انبعاثات الكربون ، وإنتاج الطاقة المتجددة المتغيرة (VRE) ، والتكاليف. المتعلقة بتطوير البنية التحتية لتخزين الطاقة وإنتاجها ونقلها.

“لم نستكشف فقط كيف يمكن للمركبات الكهربائية أن تقدم الخدمة مرة أخرى إلى الشبكة – مع الأخذ في الاعتبار أن هذه المركبات تشبه تقريبًا تخزين الطاقة على العجلات – ولكن أيضًا قيمة تطبيقات V2G لنظام الطاقة بأكمله وإذا كانت المركبات الكهربائية يمكن أن تقلل من تكلفة إزالة الكربون من نظام الطاقة “، كما يقول جينسر. كانت النتائج مفاجئة. أنا شخصيا لم أصدق أنه سيكون لدينا الكثير من الإمكانات هنا “.

نموذج محور الشحن V2G EV من Nuvve. الصورة مجاملة من Nuuve.

ازدهرت كهربة النقل ، مع زيادة معدل اعتماد المركبات الكهربائية بشكل كبير حيث تسعى الولايات المتحدة ودول أخرى إلى تحقيق أهداف صارمة لتقليل انبعاثات الكربون ويستجيب المستهلكون باهتمام كبير بالمركبات الكهربائية. (وفقًا لبعض التوقعات ، ستحل المركبات الكهربائية محل محركات الاحتراق الداخلي على مدار الثلاثين عامًا القادمة). ولكن ستكون هناك حاجة أكبر للكهرباء مع زيادة شعبية القيادة الخالية من الانبعاثات. “التحدي هو ضمان وجود ما يكفي من الكهرباء لشحن المركبات وأن هذه الكهرباء تأتي من مصادر متجددة” ، كما يقول Gençer.

ومع ذلك ، فإن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ليست ثابتة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. سيكون تحقيق أهداف الطاقة النظيفة أمرًا صعبًا بدون دعم كافٍ لهذه المصادر ، مثل محطات توليد الطاقة بالغاز الطبيعي واسعة النطاق (القذرة) أو منشآت تخزين الطاقة الثابتة التي تستخدم بطاريات أيونات الليثيوم ، على سبيل المثال. سيكلف إنشاء البنية التحتية اللازمة للطاقة الجديدة مئات المليارات من الدولارات. ومع ذلك ، هناك أيضًا خيارات أخرى مطروحة على الطاولة. …

وفقًا للباحثين ، هذا هو بالضبط الموقف الذي قد تلعب فيه V2G دورًا مهمًا وقيِّمًا. على سبيل المثال ، اكتشف الفريق أن مشاركة 13.9٪ فقط من المركبات الكهربائية الخفيفة (للركاب) التي يبلغ عددها 8 ملايين في المنطقة أزال 14.7 جيجاوات من تخزين الطاقة الثابت في دراسة الحالة الخاصة بهم لنظام طاقة افتراضي في نيو إنجلاند يلبي قيود الكربون القوية. وهذا يعني أيضًا توفير إجمالي 700 مليون دولار ، وهو ما يعادل التكلفة المقدرة لإضافة مساحة تخزين جديدة.

ناقشوا في ورقتهم أيضًا الاستخدام المحتمل لبطاريات المركبات الكهربائية خلال فترات ارتفاع الطلب ، مثل أيام الصيف الحارة. يقول أوينز: “تتمتع تقنية V2G بالقدرة على إعادة ضخ الكهرباء إلى النظام لتغطية هذه الحلقات ، لذلك لا نحتاج إلى تثبيت أو الاستثمار في توربينات الغاز الطبيعي الإضافية”. “الطريقة التي يمكن أن تؤثر بها EVs و V2G على مستقبل أنظمة الطاقة لدينا هي واحدة من أكثر الجوانب إثارة وإبداعية في دراستنا.”

قام الباحثون بدمج نماذج خدمات السفر EV و V2G مع اثنين من أدوات النمذجة الحالية لشركة MITEI ، بما في ذلك GenX ، التي تحاكي تكاليف الاستثمار والتشغيل لأنظمة توليد الكهرباء والتخزين والنقل ؛ و SESAME ، التي تتوقع نموًا في أسطول المركبات والطلب على الكهرباء. سمح لهم ذلك بتحليل تأثيرات V2G على نظام الطاقة الوهمي في نيو إنجلاند. لقد أخذوا في الاعتبار عوامل مثل معدلات المشاركة المختلفة للمركبات الكهربائية ، وتكاليف توليد الكهرباء لموردي الطاقة التقليدية والمتجددة ، وتحديثات البنية التحتية للشحن ، والطلب على المركبات ، والتحولات في الطلب على الكهرباء ، وسعر بطاريات السيارات الكهربائية.

لاحظوا أن تطبيقات V2G في أنظمة الطاقة كانت مواتية على جميع مستويات التحكم في انبعاثات الكربون ، حتى سيناريو واحد بدون حدود للانبعاثات على الإطلاق. ولكن وفقًا لحساباتهم ، فإن V2G يفيد شبكة الكهرباء بشكل أفضل عندما تكون قيود الكربون هي الأكثر صرامة – على سبيل المثال عند 10 جرامات من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط / ساعة. يعكس النطاق من 183 مليون دولار إلى 1،326 مليون دولار في إجمالي مدخرات النظام من V2G معدلات مشاركة المركبات الكهربائية بين 5٪ و 80٪.

يقول أوينز: “بدأت دراستنا في الكشف عن القيمة المتأصلة لـ V2G لنظام الطاقة في المستقبل ، مما يدل على أن هناك الكثير من الأموال التي يمكننا توفيرها والتي يمكن إنفاقها على التخزين وإنشاء الشركات”.

أثبتت فكرة إيقاف ملايين المركبات الكهربائية في المرائب أو المكاتب وتوصيلها بالشبكة لمدة 90٪ من حياتها المفيدة أنها إغراء للعلماء الباحثين عن طرق لإزالة الكربون من الاقتصاد. “هناك كل هذا التخزين موجود هناك ، سعة هائلة متاحة ستنمو فقط ، ويتم إهدارها ما لم نستفد منها بشكل كامل” ، كما يقول Gençer.

هذا احتمال حقيقي جدا. يتم الآن اختبار البرامج التي من شأنها تمكين الاتصال ثنائي الاتجاه بين المركبات الكهربائية ومشغلي الشبكات أو الكيانات الأخرى من قبل الشركات الناشئة. باستخدام الخوارزميات الصحيحة ، لن تنفد بطاريات المركبات الكهربائية مطلقًا أو تعرض التنقل للخطر لأنها ستكون دائمًا قادرة على الشحن من الشبكة وتوفير الطاقة لها وفقًا للملفات الشخصية المخصصة لاحتياجات كل مالك سيارة.

“لا نفترض أن جميع المركبات ستكون متاحة لإرسال الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة في نفس الوقت ، في الساعة 6 مساءً على سبيل المثال ، عندما يعود معظم الركاب إلى منازلهم في وقت مبكر من المساء ،” يقول جينسر. وهو يعتقد أنه ستكون هناك طاقة بطارية كافية متاحة لتعويض الارتفاع المفاجئ في استخدام الكهرباء على مدار 24 ساعة في المتوسط ​​لأن مستخدمي المركبات الكهربائية لديهم جداول زمنية متنوعة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خيارات مستقبلية إضافية لطاقة البطارية ، مثل الحافلات المدرسية الكهربائية التي يتم استخدامها لفترات قصيرة من الوقت خلال اليوم قبل تركها في وضع الخمول.

حافلات توماس المصنعة Saf-T-Liner C2 “Jouley” حافلة مدرسية كهربائية بقدرة V2G قيد التجربة في بيفرلي ، ماساتشوستس. المصدر: Proterra

يدرك فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الصعوبات في الحصول على موافقة مستهلكي V2G. بينما يستمتع مالكو السيارات الكهربائية برحلة نظيفة وصديقة للبيئة ، فقد لا يكونون متحمسين لمنح مرفق أو موزع يعمل مع مشغلي أنظمة الطاقة إمكانية الوصول إلى بطارية سيارتهم. السياسات والحوافز ستكون مرغوبة.

يقول Gençer: “نظرًا لأنك تقدم خدمة للشبكة ، مثلما يفعل مستخدمو الألواح الشمسية ، فقد يتم الدفع لك مقابل مشاركتك ، ويتم الدفع لك بعلاوة عندما تكون أسعار الكهرباء مرتفعة للغاية”.

“قد لا يكون الناس مستعدين للمشاركة” على مدار الساعة ، ولكن إذا كانت لدينا سيناريوهات تعتيم مثل ما حدث في تكساس العام الماضي ، أو ازدحام يوم حار على خطوط النقل ، فربما يمكننا تشغيل هذه المركبات لمدة 24 إلى 48 ساعة ، وإرسال الطاقة مرة أخرى إلى النظام “، يضيف أوينز. “إذا كان هناك انقطاع للتيار الكهربائي ولوح الناس لك بمجموعة من المال ، فقد تكون على استعداد للتحدث.”

“في الأساس ، أعتقد أن هذا يعود إلى كوننا جميعًا في هذا معًا ، أليس كذلك؟” يقول Gençer. “عندما تساهم في المجتمع من خلال تقديم هذه الخدمة إلى الشبكة ، ستحصل على الفائدة الكاملة من تقليل تكاليف النظام ، كما تساعد أيضًا على إزالة الكربون من النظام بشكل أسرع وإلى حد أكبر.”

يقوم أوينز حاليًا بدراسة الدور المحتمل للمركبات الكهربائية شديدة التحمل في إزالة الكربون من نظام الطاقة حيث يبني أطروحته على أبحاث V2G. يقول أوين: “من المرجح أن تكون شاحنات التوصيل للميل الأخير لشركات مثل أمازون وفيديكس هي أوائل المتبنين للمركبات الكهربائية”. “إنها جذابة لأن لديها مسارات مجدولة بانتظام خلال النهار وتعود إلى المستودع ليلًا ، مما يجعلها مفيدة جدًا لتوفير الكهرباء وخدمات الموازنة في نظام الطاقة.”

ويلتزم أوينز بـ “تقديم رؤى قابلة للتنفيذ من قبل مخططي النظام والمشغلين وإلى حد ما ، المستثمرين” ، كما يقول. يمكن استخدام بحثه لتحديد مكان ونوع البنية التحتية للشحن التي يجب إنشاؤها.

“تحليلنا يأتي في الوقت المناسب حقًا لأن سوق المركبات الكهربائية لم يتم تطويره بعد” ، كما يقول جينسر. “هذا يعني أنه يمكننا مشاركة رؤيتنا مع مصنعي السيارات ومشغلي الأنظمة – مما قد يؤثر عليهم للاستثمار في تقنيات V2G ، وتجنب تكاليف بناء التخزين على نطاق المرافق ، وتمكين الانتقال إلى مستقبل أنظف. إنه فوز كبير ، في متناول أيدينا “.

تم تمويل البحث لهذه الدراسة من قبل مركز أنظمة طاقة المستقبل التابع لشركة MITEI.

بينما لا تزال تقنية V2G في مرحلة مبكرة من التقييم فيما يتعلق بمدى إمكانية استخدامها لإدارة استخدام الطاقة وسعة الشبكة ، فقد تم بالفعل تكييفها واختبارها في أماكن مثل مدينة نيويورك ، كما روى زكاري شاهان مرة أخرى في أغسطس. يزعم الباحثون هناك أن التكاليف المرتبطة بإنشاء البنية التحتية لتخزين الطاقة وإنتاجها ونقلها لم يتم تحليلها بدقة على أساس الأنظمة كما في هذه الدراسة ، التي تبحث في أنظمة الطاقة المستقبلية. كلما تم فحص هذه البدائل المختلفة ومقارنتها من وجهات نظر على مستوى الأنظمة الكبيرة وطويلة المدى ، زاد ذلك من تعزيز الحجة القائلة بأن تكاليف وتحديات V2G تستحق العناء. إذا تمكنت V2G من التغلب على البدائل في صافي التكلفة ، فقد يتم دفع المرافق وصانعي السياسات بشكل أكثر جدية لإعداد سياسات وبرامج V2G التي تحفز بقوة صانعي السيارات و / أو العملاء. سوف نرى.

مصدر: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا


 


 


 

هل نقدر أصالة CleanTechnica والتغطية الإخبارية للتكنولوجيا النظيفة؟ فكر في أن تصبح أ عضو في CleanTechnica أو داعم أو فني أو سفير – أو راعي على باتريون.


 


لا تريد أن تفوتك قصة التكنولوجيا النظيفة؟ وقع من أجل تحديثات الأخبار اليومية من CleanTechnica على البريد الإلكتروني. أو تابعونا على أخبار جوجل!


هل لديك نصيحة بخصوص CleanTechnica ، أو ترغب في الإعلان ، أو ترغب في اقتراح ضيف على بودكاست CleanTech Discuss الخاص بنا؟ اتصل بنا هنا.


الإعلانات




The Information Weblog The place You Get The Information First
CleanTechnica

brain2gain