شحن السيارات الكهربائية الذكية قد ينقذ الشبكة ويقلل التكاليف

الضغط المساءي على الشبكة

مع غروب الشمس عبر أمريكا، يشعل الملايين من الأسر الأضواء في نفس الوقت، ويبدأون الغسيل، ويحضرون العشاء، ويقومون بتدفئة المنازل. هذا الطقس اليومي يخلق أكبر ضغط على الشبكات الكهربائية السكنية، وهو تحدي يزداد تعقيدًا مع انتشار اعتماد المنازل على السيارات الكهربائية، والمواقد الكهربائية، والمضخات الحرارية.

تواجه المرافق الكهربائية في جميع أنحاء البلاد ضغطًا مزدوجًا: إدارة البنية التحتية القديمة مع تحقيق نمو الطلب على الكهرباء. الحل الناشئ من استشاري الطاقة وطور التقنيات ليس عن بناء محطات طاقة جديدة، بل عن التنسيق الأذكى.

السيارات الكهربائية، التي كانت تُنظر إليها سابقًا كمصدر محتمل للضغط على الشبكة، يتم إعادة تصورها كأصول مرنة. من خلال الشحن النشط المُدار وتقنيات المركبة إلى الشبكة، يمكن للسيارات الكهربائية أن تتحول من عبء إلى نعمة، مستقرة الشبكة مع توفير المال للمستهلكين.

كيف يعمل الشحن النشط المُدار

الشحن التقليدي للسيارات الكهربائية يخلق مشكلة جديدة: عندما تبدأ أسعار الكهرباء الأرخص في التاسعة مساءً، يشترك الجميع في الشحن في نفس الوقت، مما يخلق ذروة طلب ثانوية. يحل الشحن النشط المُدار هذه المشكلة من خلال خوارزميات ذكية تنسق الشحن عبر الأحياء.

يستخدم السائقون تطبيقًا لتحديد وقت شحن سيارتهم وكمية سعة البطارية المطلوبة. يتعلم النظام مع مرور الوقت، متوقعًا متى سيتم فصل المركبات. عندما تُشبك السيارة في الساعة السادسة مساءً، لا تبدأ في سحب الطاقة على الفور - بدلاً من ذلك، ينتظر النظام الوقت الأمثل لبدء الشحن.

"إذا لم يصدق العملاء أننا سنصلهم إلى هناك، فلن يسمحوا لنا بالتحكم في مركبتهم بشكل فعال."

يأخذ التنسيق في الاعتبار الجداول المختلفة، وأحجام البطاريات، واحتياجات الشحن. يغادر بعض السائقين للعمل في وقت سابق، وآخرون في وقت لاحق. تحتاج بعض المركبات إلى شحن كبير، والبعض الآخر فقط إلى شحن إضافي. بتوزيع هذه الاحتياجات على مدار الليلة، يمنع النظام ذروة التاسعة مساءً.

• يحدد السائقون وقت المغادرة ومستوى الشحن المطلوب
• تحسب الخوارزميات نوافذ الشحن المثلى
• تبدأ توصيل الطاقة تلقائيًا خلال فترات الطلب المنخفض
• تتحقق المركبات من شحن كامل بحلول الصباح دون ضغط على الشبكة

نتائج واقعية من ولاية واشنطن

كشف تقرير من مجموعة براتل، وهي شركة استشارية اقتصادية وطاقة، عن بيانات حقيقية من مالكي السيارات الكهربائية في ولاية واشنطن. تظهر النتائج فوائد كبيرة لكل من السائقين والمرافق الكهربائية.

شارك المشاركون في برامج الشحن النشط المُدار في توفير ما يصل إلى 400 دولار سنويًا لكل مركبة مع الحفاظ على البطاريات ممتلئة كل صباح. تعمل هذه التقنية جنبًا إلى جنب مع التسعير حسب وقت الاستخدام، حيث تكون تكاليف الكهرباء أعلى خلال ساعات الذروة (4-9 مساءً) وأقل خلال الأوقات غير الذروة.

"النتائج في الواقع مبشرة جدًا من حيث تقليل أحمال الذروة. إنها تظهر إمكانية كبيرة لتقليل تكاليف شحن السيارات الكهربائية بشكل عام."

بالنسبة للمرافق الكهربائية، يزيل الطلب المعاد توزيعه الذروة الحادة في المساء التي تتطلب عادةً تحديثات البنية التحتية. يشير التقرير إلى أن الشحن النشط المُدار يمكن أن يسمح للشبكة باستيعاب ضعف عدد السيارات الكهربائية قبل أن تصبح تحديثات النظام ضرورية.

ضع في الاعتبار النطاق: يمكن للسيارة الكهربائية مضاعفة حمل الذروة للمنزل النموذجي. بدون تنسيق، سيطغى الانتشار الواسع على البنية التحتية الحالية. مع الإدارة، تصبح نفس المركبات جزءًا من الحل.

الأثر الاقتصادي على دافعي الرسوم

تحديثات الشبكة مكلفة، وتمر هذه التكاليف حتمًا إلى المستهلكين عبر أسعار الكهرباء الأعلى. يكشف تقرير مجموعة براتل أن الشحن النشط المُدار يمكن أن يؤخر هذه التحديثات لمدة تصل إلى عقد من الزمن.

مع تسريع اعتماد السيارات الكهربائية، تزداد الآثار المالية. بدون حلول الشحن الذكي، ستحتاج المرافق الكهربائية إلى الاستثمار بكثافة في البنية التحتية للتعامل مع الطلب المتزايد. هذه المشاريع - الممولة من قبل جميع دافعي الرسوم - قد تصبح غير ضرورية إذا تم تنسيق الشحن بشكل صحيح.

"مع نمو السيارات الكهربائية، إذا لم تنفذ هذه الحلول، سيكون هناك المزيد من التحديثات، وهذا سيؤدي إلى تأثيرات على الأسعار للجميع."

تتعامل هذه التقنية أيضًا مع الطلب الإضافي من جهود التكهرب الأخرى، بما في ذلك مراكز البيانات والكهربة الصناعية. من خلال تسطيح منحنيات الطلب، يمكن للمرافق الكهربائية تحسين الأصول الحالية بدلاً من بناء سعة جديدة.

بالنسبة للسائقين، تأتي المدخرات من مصدرين: أسعار الكهرباء الأقل خلال ساعات غير الذروة والانخفاض السنوي البالغ 400 دولار في تكاليف الشحن. هذا يخلق حافزًا قويًا للمشاركة مع تقليل التكاليف الإجمالية للنظام.

المستقبل: دمج المركبة إلى الشبكة

بينما يحسن الشحن النشط المُدار وقت استهلاك السيارات الكهربائية للطاقة، تتيح تقنية المركبة إلى الشبكة (V2G) لها تزويد الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة. هذا يخلق شبكة واسعة من تخزين الطاقة الموزعة يمكن للموردين الاستفادة منها خلال ذروات الطلب.

تخيل أسطول حافلات المدارس ذات البطاريات الضخمة الخاملة خلال اليوم، أو المركبات الشخصية المركونة في المرائب لساعات. تتيح تقنية V2G لهذه الأصول تفريغ الطاقة عند الحاجة، مما يزيل الحمل بشكل فعال من الشبكة ويوفر طاقة احتياطية.

• ترسل السيارات الكهربائية الطاقة إلى الشبكة خلال ذروة الطلب
• يمكن للمركبات تزويد المنازل بالطاقة مباشرة، مما يقلل الاعتماد على الشبكة
• توفر المركبات الأسطولية سعة احتياطية على نطاق واسع
• يقلل الحاجة إلى منشآت البطاريات المملوكة للموردين

الرؤية النهائية تشمل كلا التقنيتين تعملان معًا: تفرغ المركبات خلال ذروات المساء، ثم تشحن لاحقًا في وقت متأخر من الليلة. هذا يخلق رقصة طاقة معقدة تتطلب تنسيقًا دقيقًا.

"كيف ستناسب تفريغ البطارية، بالإضافة إلى شحنها خلال الليلة؟ لأنك تريد أن تكون متاحة في اليوم التالي."

سيكون مطلوب تجارب على نطاق واسع لتحسين هذا التنسيق، ولكن الإمكانات واضحة. مع الشحن النشط المُدار وV2G، تصبح السيارات الكهربائية ليست مجرد مستهلكة لطاقة الشبكة، بل مشاركًا نشطًا في استقرار الشبكة.

النقاط الرئيسية

الانتقال إلى السيارات الكهربائية يمثل تحديات وفرصًا للشبكة الكهربائية. تقدم تقنيات الشحن الذكية مسارًا للأمام يفيد