Tijekom nadolazećeg desetljeća njemačkoj električnoj mreži bit će potrebne nadogradnje kako bi mogla napuniti planiranih desetak milijuna električnih automobila. Umjesto da se brinu, čini se da se stručnjaci raduju tehničkom izazovu.
U mirnoj prigradskoj rezidencijalnoj ulici u Ostfildernu, gradu nekoliko kilometara jugoistočno od Stuttgarta, 10 domaćinstava sudjeluje u eksperimentu koji će pomoći u oblikovanju budućnosti e-mobilnosti u Njemačkoj. Netze BW, tvrtka koja održava i vodi dio električne mreže u južnoj njemačkoj pokrajini Baden-Württemberg, provodi eksperiment, koji se naziva E-Mobility Alley.
Cilj 18-mjesečnog eksperimenta je otkriti što se događa kada sva kućanstva u tipičnoj njemačkoj ulici, sva u istom krugu, voze električne automobile. Kako se obrasci punjenja e-automobila obično razvijaju tijekom tjedna? Kada se javljaju vršna opterećenja? Koje vrste rješenja za pohranu baterija mogu biti korisne za stabilizaciju ponude i potražnje mreže?
Električna jedinica za punjenje vršnog kapaciteta od 22 kW ugrađena je u zidnu kutiju svake kuće, a svako je kućanstvo dobilo e-automobil za vrijeme trajanja testa, s pet VW e-Golf, dva BMW i3 i tri Renault Zoe e. Uz to, tu je i Tesla Model S 75D, koje će svako kućanstvo voziti tri tjedna.
Inženjeri trljaju ruke od veselja
Martin Braun voditelj je planiranja i rada električne mreže u Fraunhofer IEE, Fraunhofer institutu za energetsku ekonomiju i tehnologiju energetskih sustava u Kasselu. Njegov tim pruža studije mrežnih modela, savjetovanje, mjerenje i ispitivanje mrežne industrije, a pomaže tvrtki Netze BW u eksperimentu E-Mobility Alley.
Aktivno radimo na tome kako buduću potražnju za e-mobilnošću možemo isplativo integrirati u električne mreže i osigurati stabilnu i pouzdanu opskrbu električnom energijom”, rekao je Braun za DW, referirajući se na vrijeme, za samo nekoliko godina, najprije bi se milijuni, a zatim deseci milijuna električnih automobila i kamiona tiho valjali njemačkim cestama.
Što će se dogoditi kada se vozači koji se vraćaju kući navečer svi uključe u svoja električna vozila na punjenje? Može li iznenadni porast potražnje za energijom uzrokovati preopterećenja, što će dovesti do pregrijavanja lokalnih transformatora u selima ili predgrađima? Prema Braunu i profesoru Oliveru Brücklu s Istočnobavarskog tehničkog sveučilišta u Regensburgu, kratki je odgovor “ne”, sve će biti u redu – sve dok se odgovarajuće nadogradnje mreže naprave na vrijeme.
“Naše studije pokazuju da u mnogim lokalnim mrežama za distribuciju električne energije neće biti potrebne prilagodbe”, rekao je Braun za DW.
“Već su dovoljno jaki. Oko 80% potrebnih nadogradnji za državu Hessen bit će potrebno u podskupini koja sadrži oko 20% lokalnih niskonaponskih mreža.” To su susjedske mreže koje isporučuju električnu energiju krajnjim korisnicima.
Oliver Brückl direktor je istraživačkog projekta nazvanog “neos” čija je misija otkriti koje će nadogradnje biti potrebne kako bi se osigurala stabilna i sigurna mreža u Bavarskoj, u budućnosti koja će vrvjeti od sve više EV-a.
Braun i Brückl naglasili su da e-automobili nisu jedini razlog zbog kojih su nadogradnje mreže potrebne. Na strani potražnje, lokalne mreže također će morati integrirati sve veći broj dizalica topline s električnim pogonom i električnih grijača, koji će se sve više koristiti kao zamjena za grijanje zgrada na prirodni plin.
Na strani opskrbe, mreže će se morati nositi s činjenicom da udio njemačke opskrbe električnom energijom izvedenom iz promjenjive energije sunca i vjetra raste iz godine u godinu, a na kraju će doseći gotovo 100%.
“Operatori mreže već imaju u rukama tehnička rješenja; set alata je opsežan i postaje sve veći i bolji”, rekao je Brückl. “Puno se toga dogodilo na ovom području tijekom proteklih nekoliko godina.
Koliko će sve to koštati? Hoće li potrebne nadogradnje mreže biti pristupačne?
“Za Njemačku u cjelini procijenili smo trošak od 20 do 21 milijarde eura potrebnih nadogradnji”, rekao je Brückl. “Taj će se novac trošiti tijekom nekoliko godina, a u odnosu na ukupan opseg prodaje električne energije krajnjih korisnika” – 60 do 70 milijardi eura godišnje – “to nije nerazumna količina novca.” Studija Braunovog instituta procijenila je da će u Hessenu cijena nadogradnje mreže iznositi oko 1 euro mjesečno po stanovniku, a nadoknadit će se smanjenjem troškova električne energije u narednim godinama.
Brückl je naveo automatizirane digitalne sisteme za uravnoteženje opterećenja, reagirajući na različite cijene električne energije osmišljene kako bi stimulirali vlasnike EV-a da pune svoje automobile kada je potražnja manja – nešto na što se automatski može brinuti softver ugrađen u opremu za punjenje kao jedan od ključnih alata za prilagodbu mreža za budućnost e-mobilnosti.
S hardverske strane u nekim će slučajevima biti potrebni električni kabeli većeg promjera u lokalnim mrežama, kao i lokalni energetski transformatori koji dinamički reagiraju na promjene u opterećenju. Takvi su transformatori komercijalno dostupni u posljednje tri godine, rekao je Brückl, a mogu se očekivati daljnja poboljšanja njihova dizajna.
Fraunhofer IEE sada radi na projektu nazvanom Infrastruktura punjenja 2.0, u suradnji s tvrtkama koje upravljaju mrežom, dobavljačima opreme i proizvođačem automobila Volkswagen, koji je nedavno prebačen u visoku brzinu u pogledu predstavljanja svog modela e-automobila.
Cilj projekta je razviti inženjerska rješenja za isplativu integraciju nadolazećeg udara e-mobilnosti, uključujući razvoj inovativnog sustava punjenja s optimalnom kombinacijom mrežne kompatibilnosti i funkcionalnosti prilagođene korisniku.
Sudjelovanje proizvođača automobila je ključno, jer “pretvarači punjenja ugrađeni u EV mogu se konfigurirati tako da automobili mogu djelovati kao mrežni stabilizatori”, rekao je Braun. Takvi e-automobili mogu prilagoditi svoje stope punjenja kako bi se dinamički podudarali s oscilirajućom dostupnošću energije u mreži.
Dvije su stvari postale očite u intervjuima DW-a s Braunom i Brücklom: njemačka inženjerska zajednica uvjerena je da se može isplativo nositi s potrebnim nadogradnjama mreže te, sasvim je sigurno, uživaju u izazovu.
