Νέα έκθεση του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας περιγράφει πώς τα φωτοβολταϊκά μπορούν να ενσωματωθούν αποτελεσματικά στην υποδομή φόρτισης EVS
Μια νέα έκθεση από το Πρόγραμμα Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας (IEA PVPS) Task 17, περιγράφει πώς τα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να ενσωματωθούν αποτελεσματικά στην υποδομή φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων μέσω βελτιστοποιημένου μεγέθους, έξυπνου ελέγχου και σχεδιασμού ειδικά για την τοποθεσία.
Η έκθεση με τίτλο «Φορτιστές Σταθμοί Φόρτισης με Φωτοβολταϊκή Ενέργεια: Διαστασιολόγηση, Βελτιστοποίηση και Έλεγχος», αναλύει τις θέσεις φόρτισης στον χώρο εργασίας, τις διαμορφώσεις μικροδικτύων, τη λειτουργία οχήματος προς δίκτυο (V2G), τις έννοιες ανταλλαγής μπαταριών και τις υποδομές φόρτισης ηλεκτρικών λεωφορείων.
Όπως εξηγούν οι συντάκτες της, η αντιστοίχιση της ζήτησης φόρτισης με την ηλιακή παραγωγή είναι κεντρικής σημασίας για τη μεγιστοποίηση της ιδιοκατανάλωσης και τη μείωση του κόστους.
Έξι χρόνια δεδομένων φόρτισης στον χώρο εργασίας
Μία από τις βασικές μελέτες περίπτωσης της έκθεσης αξιολογεί μια εγκατάσταση φόρτισης στον χώρο εργασίας στη Νότια Γαλλία χρησιμοποιώντας 6 χρόνια εμπειρικών δεδομένων. Το σύνολο δεδομένων περιλαμβάνει περισσότερες από 32.000 συναλλαγές φόρτισης από περισσότερους από 350 χρήστες ηλεκτρικών οχημάτων σε περίπου 80 σημεία φόρτισης.
Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα από τον πραγματικό κόσμο, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μεθοδολογία διαστασιολόγησης αρθρωτών για την αξιολόγηση διαφορετικών στρατηγικών φόρτισης. Η ανάλυση συνέκρινε την ανεξέλεγκτη φόρτιση και την έξυπνη φόρτιση με ηλιακή ενέργεια.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η βελτιστοποιημένη φόρτιση βελτιώνει σημαντικά την ευθυγράμμιση μεταξύ της παραγωγής φωτοβολταϊκών και της ζήτησης ηλεκτρικών οχημάτων.
Η έξυπνη ηλιακή φόρτιση μειώνει την απαιτούμενη μέγιστη χωρητικότητα φωτοβολταϊκών σε σύγκριση με την ανεξέλεγκτη φόρτιση, ενώ παράλληλα αυξάνει την ιδιοκατανάλωση φωτοβολταϊκών και μειώνει την ανταλλαγή ενέργειας στο δίκτυο.
Τα συστήματα που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο υπερτερούν των συστημάτων εκτός δικτύου.
Η έκθεση εξετάζει επίσης τους σταθμούς φόρτισης που τροφοδοτούνται από φωτοβολταϊκά και βασίζονται σε μικροδίκτυα, συνδυάζοντας φωτοβολταϊκές συστοιχίες, συστήματα αποθήκευσης μπαταριών και συνδέσεις δικτύου κοινής ωφέλειας.
Χρησιμοποιώντας μικτό ακέραιο γραμμικό προγραμματισμό, τα συστήματα βελτιστοποιήθηκαν σε διάρκεια ζωής 25 ετών με βάση το επίπεδο κόστους ενέργειας (LCOE) και τις εκπομπές κύκλου ζωής (LCE).
Διαφορές ηλιακής ακτινοβολίας μεταξύ πόλεων
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι πόλεις με υψηλή ηλιακή ακτινοβολία εμφανίζουν χαμηλότερο LCOE και LCE σε σύγκριση με τις πόλεις με χαμηλή ηλιακή ακτινοβολία. Παρατηρείται επίσης ότι η κατάταξη των πόλεων με βάση τη μέση ηλιακή ακτινοβολία δεν συσχετίζεται απαραίτητα με την κατάταξη του LCOE και του LCE.
Η ανάλυση υπογραμμίζει επίσης τη σημασία της εποχιακής μεταβλητότητας.
Η υψηλότερη ετήσια ηλιακή ακτινοβολία δεν μεταφράζεται αυτόματα σε χαμηλότερο κόστος συστήματος. Οι μηνιαίες και εποχιακές αναντιστοιχίες μεταξύ παραγωγής και ζήτησης φόρτισης μπορούν να αυξήσουν την απαιτούμενη χωρητικότητα του συστήματος.
Μια σύγκριση μεταξύ Ντιζόν και Πουατιέ καταδεικνύει αυτό το φαινόμενο. Παρόλο που η Ντιζόν έχει υψηλότερη ετήσια ακτινοβολία, η ασθενέστερη διαθεσιμότητα ηλιακής ενέργειας τον χειμώνα και το φθινόπωρο μειώνει την ιδιοκατανάλωση φωτοβολταϊκών και αυξάνει το απαιτούμενο μέγεθος συστήματος σε σύγκριση με το Πουατιέ, όπου η ζήτηση και η παραγωγή είναι καλύτερα ευθυγραμμισμένες.
Δυναμικό οχήματος προς δίκτυο
Σε βελτιστοποιημένα σενάρια, τα ηλεκτρικά οχήματα φορτίζουν κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής παραγωγής και εκφόρτισης φωτοβολταϊκών κατά τη διάρκεια της μέγιστης ζήτησης, ενώ παράλληλα πληρούν την απαιτούμενη κατάσταση φόρτισης κατά την αναχώρηση.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο έξυπνος προγραμματισμός μπορεί να μειώσει το ενεργειακό κόστος σε σύγκριση με τη μη διαχειριζόμενη φόρτιση.
Η ανταλλαγή μπαταριών αυξάνει την ευελιξία
Οι έννοιες της ανταλλαγής μπαταριών μοντελοποιούνται επίσης στην έκθεση. Σε αυτήν τη διαμόρφωση, οι μπαταρίες φορτίζονται ανεξάρτητα από τη χρήση του οχήματος, παραμένοντας συνδεδεμένες στο δίκτυο για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αυτό επιτρέπει τον προγραμματισμό φόρτισης κατά τη διάρκεια περιόδων υψηλής παραγωγής φωτοβολταϊκών.
Μια μοντελοποιημένη περιοχή περίπου 200.000 κατοίκων χρησιμοποιήθηκε για τη σύγκριση της ανταλλαγής με τις συμβατικές προσεγγίσεις φόρτισης.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ανταλλαγή μπαταριών μπορεί να αυξήσει την ενσωμάτωση των φωτοβολταϊκών και να μειώσει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο, καθώς οι σταθερές μπαταρίες παρέχουν μεγαλύτερη ευελιξία στην ευθυγράμμιση της φόρτισης με τη διαθεσιμότητα ηλιακής ενέργειας.
Συμβιβασμοί φόρτισης ηλεκτρικών λεωφορείων
Η ηλεκτροδότηση των δημόσιων συγκοινωνιών εξετάζεται μέσω μιας μελέτης περίπτωσης του δικτύου λεωφορείων στην Κομπιέν της Γαλλίας. Μοντελοποιήθηκαν 3 στρατηγικές φόρτισης: φόρτιση μόνο στο αμαξοστάσιο, φόρτιση τερματικού σταθμού και φόρτιση ευκαιρίας.
Η φόρτιση μόνο στο αμαξοστάσιο απαιτεί μεγάλες ενσωματωμένες μπαταρίες 422 kWh.
Η φόρτιση ευκαιρίας μειώνει σημαντικά την απαιτούμενη χωρητικότητα της μπαταρίας, αλλά εισάγει υψηλές απαιτήσεις μέγιστης ισχύος. Τα ταυτόχρονα συμβάντα φόρτισης μπορούν να απαιτούν συνδέσεις δικτύου έως και 1.200 kW, ως μέγιστο.
Η μελέτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η επιλογή στρατηγικής φόρτισης επηρεάζει άμεσα το μέγεθος της μπαταρίας, την καταπόνηση του δικτύου και το δυναμικό ενσωμάτωσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Συμπέρασμα
Συνολικά, η Εργασία 17 καταλήγει στο συμπέρασμα ότι οι σταθμοί φόρτισης με φωτοβολταϊκή ενέργεια είναι τεχνικά εφικτοί και οικονομικά βιώσιμοι όταν υποστηρίζονται από έξυπνο έλεγχο, λεπτομερή ανάλυση δεδομένων και σχεδιασμό συστήματος ειδικά για την τοποθεσία.
www.worldenergynews.gr
