Minimierung der Auswirkungen von Elektrofahrzeugen auf das Stromnetz

17 (Nanowerk-Neuigkeiten) Nationale und globale Pläne zur Bekämpfung des Klimawandels sehen eine Erhöhung der Elektrifizierung von Fahrzeugen und des Anteils der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen vor. Einige Prognosen zeigen jedoch, dass diese Trends möglicherweise kostspielige neue Kraftwerke erfordern, um Spitzenlasten am Abend zu decken, wenn die Autos nach Feierabend ans Stromnetz angeschlossen sind. Darüber hinaus kann eine Überproduktion von Strom aus Solarparks tagsüber wertvolle Stromerzeugungskapazitäten verschwenden. In einer neuen Studie haben MIT-Forscher herausgefunden, dass es möglich ist, diese beiden Probleme zu mildern oder zu beseitigen, ohne dass fortschrittliche technologische Systeme für vernetzte Geräte und Echtzeitkommunikation erforderlich sind, was die Kosten und den Energieverbrauch erhöhen könnte. Stattdessen könnte es möglicherweise den entscheidenden Unterschied machen, die Platzierung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge (EVs) auf strategische Weise zu fördern, anstatt sie irgendwo entstehen zu lassen, und Systeme einzurichten, die das Aufladen von Autos zu verzögerten Zeiten einleiten. Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Zellberichte Physikalische Wissenschaft („Strategien zum vorteilhaften Laden von Elektrofahrzeugen zur Reduzierung des Spitzenstrombedarfs und zur Speicherung von Solarenergie“) stammt von Zachary Needell PhD '22, Postdoc Wei Wei und Professor Jessika Trancik vom Institute for Data, Systems, and Society des MIT. Für ihre Analyse verwendeten die Forscher Daten, die in zwei Beispielstädten gesammelt wurden: New York und Dallas. Die Daten stammen unter anderem aus anonymisierten Aufzeichnungen, die über Bordgeräte in Fahrzeugen gesammelt wurden, sowie aus Umfragen, bei denen sorgfältig Bevölkerungsgruppen befragt wurden, um unterschiedliche Reiseverhaltensweisen abzudecken. Sie zeigten, zu welchen Tageszeiten und wie lange Autos genutzt werden und wie viel Zeit die Fahrzeuge an verschiedenen Orten verbringen – zu Hause, am Arbeitsplatz, beim Einkaufen, in der Unterhaltung usw. Die Ergebnisse, sagt Trancik, „runden das Bild bei der Frage ab, wo Ladegeräte strategisch platziert werden sollten, um die Einführung von Elektrofahrzeugen zu unterstützen und auch das Stromnetz zu unterstützen.“ Eine bessere Verfügbarkeit von Ladestationen an Arbeitsplätzen könnte beispielsweise dazu beitragen, die mittags von Solarstromanlagen erzeugte Spitzenleistung aufzufangen, die andernfalls verschwendet werden könnte, weil es nicht wirtschaftlich ist, genügend Batterie- oder andere Speicherkapazitäten aufzubauen, um die gesamte Energie zu sparen es für später am Tag. Somit können Ladegeräte am Arbeitsplatz einen doppelten Vorteil bieten, indem sie dazu beitragen, die abendliche Spitzenlast durch das Laden von Elektrofahrzeugen zu reduzieren und gleichzeitig die Solarstromproduktion zu nutzen. Diese Auswirkungen auf das Stromnetz sind erheblich, insbesondere wenn das System den Ladebedarf für eine vollständig elektrifizierte Privatfahrzeugflotte neben Spitzen im sonstigen Strombedarf decken muss, beispielsweise an den heißesten Tagen des Jahres. Wenn die abendlichen Spitzenwerte beim Ladebedarf für Elektrofahrzeuge nicht abgemildert werden, könnte die Installation von mehr als 20 Prozent mehr Stromerzeugungskapazität erforderlich sein, sagen die Forscher. „Langsames Laden am Arbeitsplatz kann schnelleren Ladetechnologien vorzuziehen sein, um eine höhere Nutzung der Solarressourcen zur Mittagszeit zu ermöglichen“, sagt Wei. Mittlerweile könnte beim verzögerten Laden zu Hause jedes Ladegerät für Elektrofahrzeuge mit einer einfachen App ausgestattet werden, um die Zeit für den Beginn des Ladezyklus abzuschätzen, sodass es kurz vor dem nächsten Tag geladen wird, bevor es benötigt wird. Im Gegensatz zu anderen Vorschlägen, die eine zentralisierte Steuerung des Ladezyklus erfordern, benötigt ein solches System keine Informationskommunikation zwischen den Geräten und kann vorprogrammiert werden – und kann eine erhebliche Verschiebung der Nachfrage im Stromnetz bewirken, die durch die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen verursacht wird. Der Grund dafür, dass es so gut funktioniert, liegt laut Trancik in der natürlichen Variabilität des Fahrverhaltens zwischen Individuen in einer Population. Mit „Home Charging“ meinen die Forscher nicht nur Ladeeinrichtungen in einzelnen Garagen oder Parkplätzen. Sie sagen, es sei wichtig, Ladestationen auch auf Parkplätzen an der Straße und auf den Parkplätzen von Mehrfamilienhäusern zur Verfügung zu stellen. Laut Trancik unterstreichen die Ergebnisse den Wert der Kombination der beiden Maßnahmen – Laden am Arbeitsplatz und verzögertes Laden zu Hause –, um den Spitzenstrombedarf zu reduzieren, Solarenergie zu speichern und den Ladebedarf der Fahrer an allen Tagen bequem zu decken. Wie das Team in früheren Untersuchungen gezeigt hat, kann das Laden zu Hause ein besonders effektiver Bestandteil eines strategischen Pakets von Ladestandorten sein; Sie haben herausgefunden, dass das Laden am Arbeitsplatz kein guter Ersatz für das Laden zu Hause ist, um den Bedürfnissen der Fahrer an allen Tagen gerecht zu werden. „Angesichts der Tatsache, dass viele öffentliche Gelder in den Ausbau der Ladeinfrastruktur fließen“, sagt Trancik, „wie können Sie den Standort so motivieren, dass er effizient und effektiv in das Stromnetz integriert wird, ohne dass ein großer zusätzlicher Kapazitätsausbau erforderlich ist?“ ” Diese Untersuchung bietet politischen Entscheidungsträgern eine Orientierungshilfe für den Schwerpunkt von Regeln und Anreizen. „Ich denke, das Faszinierende an diesen Erkenntnissen ist, dass man durch strategisches Vorgehen viel physische Infrastruktur vermeiden kann, die man sonst benötigen würde“, fügt sie hinzu. „Ihre Elektrofahrzeuge können einen Teil des Bedarfs an stationärer Energiespeicherung ersetzen, und Sie können auch die Notwendigkeit vermeiden, die Kapazität von Kraftwerken zu erweitern, indem Sie den Standort von Ladegeräten als Instrument zur Steuerung des Bedarfs betrachten – wo und wann er auftritt.“ geschehen." Das Team stellte fest, dass eine verzögerte Aufladung zu Hause einen überraschend großen Unterschied machen könnte. „Im Grunde ist es ein Anreiz für die Leute, später mit dem Laden zu beginnen. Dies kann etwas sein, das in Ihren Ladegeräten vorprogrammiert ist. Sie schaffen einen Anreiz, den Beginn des Ladevorgangs etwas zu verzögern, damit nicht alle gleichzeitig laden, und das glättet die Spitzen.“ Ein solches Programm würde ein gewisses Vorab-Engagement seitens der Teilnehmer erfordern. „Um Investitionen in die physische Infrastruktur zu vermeiden, müssten sich im Voraus genügend Leute für dieses Programm engagieren“, sagt Trancik. „Wenn sich also genügend Leute anmelden, müssen Sie im Grunde keine zusätzlichen Kraftwerke bauen.“ Es ist nicht selbstverständlich, dass all dies genau zusammenpasst, und es wäre entscheidend, die richtige Kombination von Anreizen zu schaffen. „Wenn Elektrofahrzeuge als effektive Speichertechnologie für Solarenergie dienen sollen, muss der Markt für Elektrofahrzeuge schnell genug wachsen, um dies zu ermöglichen“, sagt Trancik. Um die öffentlichen Mittel optimal zu nutzen, um dies zu erreichen, sagt sie: „Man kann Anreize für Ladeinstallationen schaffen, die im Idealfall einen Wettbewerbsprozess durchlaufen würden – im privaten Sektor hätten Unternehmen Angebote für verschiedene Projekte, aber man kann Anreize für die Installation von Ladestationen schaffen.“ am Arbeitsplatz, um beide Vorteile zu nutzen.“ Ladegeräte, auf die Menschen zugreifen können, wenn sie in der Nähe ihres Wohnsitzes parken, seien ebenfalls wichtig, fügt Trancik hinzu, allerdings aus anderen Gründen.

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• Quelle: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62605.php