ABD'nin batısı, elektrik kesintilerine ve öğleden sonra elektrikli arabaları şarj etmemeyi hatırlatmalara neden olabilecek büyük bir sıcak hava dalgası yaşıyor. Kaliforniya'nın ayrıca 2035 yılına kadar tüm arabaların elektrikli olmasını emretmesiyle, bu, EV karşıtları tarafından sıklıkla konuşulan ortak bir memeyi yeniden ortaya çıkardı, güç şebekesinin muhtemelen bununla başa çıkamayacağı fikri.
Aynı zamanda, yüksek oranda yenilenebilir bir şebeke planladığımız doğrudur, ancak temel yenilenebilir kaynaklar, güneş ve rüzgar, günün saatine ve hava durumuna bağlı olarak kesintilidir.
Görünen o ki, bu iki problem aslında bir şekilde birbirini iptal edebilir ve diğer bazı teknolojilerle birleştiğinde hiç problem olmayacak.
Daha fazla enerjiye ihtiyaç var, daha fazla güce gerek yok
Tüm arabaların elektrikli olması için daha fazla elektrik enerjisi üretmemiz gerektiği doğru. Şebeke kapasitesi hem yıllık toplam enerji üretiminde hem de maksimum güçte ölçülebilir ve bunlar farklı şeylerdir. Enerji, galon benzin veya kWh gibi bir metadır. Güç, enerjinin anlık dağıtımıdır, bir saniyede verebileceğiniz enerji miktarıdır.
Büyük bir ısı dalgası sırasında güneş, rüzgar ve diğer kaynaklardan gelen talebi ve arzı gösteren grafik … [+]
Kaliforniya ISO
Şebeke üzerinde, güç talebi ve arzı gün boyunca dalgalanır. Geceleri düşüktür, ancak sıcak günlerde, gün geçtikçe ve daha fazla ısındıkça talep artmaya devam eder ve daha fazla klima ihtiyacına neden olur. AC, şebekedeki en yüksek talebin birincil itici gücüdür. Talep 6:9 civarında zirve yapma eğilimindedir, ancak akşam 4'a kadar hala güçlüdür ve ardından geceye düşer. Soğuk zamanlarda, en sıcak olduğunda zirve olmaz, bu nedenle gün içinde iki (çok daha düşük) zirve olma eğilimindedir. Herhangi bir zamanda şebekenin bir güç kapasitesi vardır. Bu, yenilenebilir kaynaklar nedeniyle gün içinde dalgalanıyor, ancak temel hedef, talebin en yüksek olduğu saat 9:XNUMX ile XNUMX:XNUMX arasında, bunu karşılamak için yeterli arz kapasitesine sahip olduğumuzdan emin olmaktır. Dolayısıyla bu arzı sağlamak için enerji santralleri ve iletim hatları yapmak için para harcıyoruz.
Grafik, 3 Eylül 2022'deki sıcak hava dalgası sırasında Kaliforniya'nın talebini ve arzını gösteriyor. Toplam arz 55gW'ın üzerindeydi, bu nedenle biraz fazladan vardı, ancak öğleden sonra 3'ten akşam 9'a kadar olan zirve sırasında, 40gW'ın üzerinde.
Günün geri kalanında, tedarik hala mevcuttur. Tüm santralleri ancak öğleden sonra açabiliyoruz, ancak parasını ödedik ve istersek başka zamanlarda da çalıştırabiliriz. Nükleer santraller gibi bazı santraller bütün gün çalışmak zorundadır, kapanmaları zordur. Verimli doğalgaz santrallerinin ısınması ve soğuması biraz zaman alır, ancak ihtiyaç olmadığında onları kapatabiliriz. Hidro santraller istenildiği gibi açılıp kapatılabilir. Güneş santralleri elbette yalnızca gün içinde ve en çok da hava güneşliyken güç üretir.
Arabalar günün herhangi bir saatinde şarj olabilir. Ortalama bir ABD arabası günde 40 milden daha az yol yapar, bu da, gerekirse şarj etmeden genellikle 5 gün gidebilecekleri anlamına gelir, ancak fişe takabildikleri sürece ne zaman şarj edeceklerini kesinlikle seçebilirler. Çoğu fiş geceleri, şebekede en fazla güç kapasitesi olduğunda ve güç en ucuz olduğunda. Gelecekte, işyerinde daha fazlası devreye girecek, ancak bu arabalar için saat 2'e kadar kapasite fazlası olacak. Yol gezilerinde çok az sayıda arabanın öğleden sonra geç saatlerde şarj olması gerekecek ve bunun için bir prim ödeyecekler.
Bunu anlamayan insanlar, Kaliforniya'nın 2035 yılına kadar tamamen elektriğe geçme planını aynı hafta bir sıcak hava dalgasıyla duyurmasının ironik olduğunu düşündüler. İnsanlardan arabalarını şarj etmekten kaçınmalarını istedikleri için bu yanlış bildirildi, ancak aslında en yüksek şarj etmeme tavsiyesi, sadece sıcak hava dalgalarında değil, her zaman standart iyi bir tavsiyedir. Bu kıtlık nedeniyle Kaliforniya'da kimse ölü bir araba bulamadı çünkü bu sadece bir talep zirvesi. enerji için değil, güç için, en yoğun zamanlarda.
(Uyarılara rağmen, California şebeke operatörünün hiçbir zaman kesintiler yapmak zorunda kalmadığına dikkat edilmelidir. İnsanlardan gücü azaltmalarını isteyen basit metin mesajları şaşırtıcı derecede iyi sonuç verdi.)
Yönlendiren:
Enerji, arabaları hareket ettirmek ve evleri soğutmak gibi faydalı işler yapan şeydir. Kilowatt-saat (kWh) veya hatta galon benzin gibi birimlerle ölçülür. Güç, kilovat veya beygir gücü cinsinden ölçülen enerji akış hızıdır. Arabanızın 30 mil gitmek için bir galon benzine veya 7.5 kWh'ye ihtiyacı olabilir, ancak bunu daha hızlı yapmak için daha fazla beygir gücüne ihtiyacı var. Özellikle kW ve kWh kulağa çok benzer geldiği için insanların kafası karışıyor.
Daha fazla enerji
Tüm arabaları şarj etmek için şebekenin gücünü artırmamız gerekmiyor, ancak daha fazla enerji üretmesi gerekecek. 2035'teki tüm yeni arabalar elektrikli olsa bile, benzinli arabaların çoğu yoldan çıkmadan yaklaşık 20 yıl sonra olmayacak. Bugün Amerikalılar yılda yaklaşık 3 trilyon mil (yarım ışık yılı!) sürüyorlarsa, tüm bunları Tesla gibi arabalarda yapsalardı.
ABD elektrik şebekesi, son 20 yılda toplam enerji çıktısını zaten %30 oranında artırdı, bu nedenle bu kesinlikle daha önce özel bir çaba sarf edilmeden yapılmış bir şey. Artış daha büyük olabileceğinden, bazı özel çaba sarf edilmesi gerekebilir. (Belki değil, daha verimli olma konusunda giderek daha iyi hale geliyoruz ve birçok cihaz ve ampullerimiz gibi şeyler geçmişte kullandıkları gücün çok azını kullanıyor.)
%20 daha fazla enerjiye ihtiyacımız varken, elektrikli arabalar sayesinde daha fazla güce ihtiyacımız yok. Diğer şeyler için - özellikle nüfus artışı - için daha fazla güce ihtiyacımız olabilir veya daha verimli hale geldiğimizde daha az güce ihtiyacımız olabilir. Yeni enerji santralleri farklı şekillerde olsa da hem daha fazla güç hem de daha fazla enerji sunuyor. Sadece daha fazla kömür ve gaz yakmayı planlasaydık, aslında daha fazla yakıt yakarak mevcut santrallerden daha fazla enerji alabilirdik, ancak bu bizim planımız değil, dolayısıyla daha fazla yenilenebilir santrale ihtiyacımız olacak. Yine de arabalar nedeniyle daha fazla ızgaraya ihtiyacımız olmayacak.
Kaliforniya'daki büyük güneş enerjisi çiftliğinin önünde elektrikli araba
Brad Templeton
Bu ekstra çaba, çoğunlukla yenilenebilir, özellikle güneş enerjisinden gelecek. Bu herhangi bir çevresel nedenden dolayı değil. Bugün güneş enerjisi, inşa edilecek en ucuz yeni enerji santrali türüdür. Herhangi bir santral türünden kWh başına toplam maliyete baktığınızda, kazanan güneş enerjisidir ve her yıl daha da ucuzlamaktadır. Sadece en düşük fiyata enerji istiyorsanız ve ne zaman kullanacağınızı seçebiliyorsanız, güneş enerjisi sadece fiyat üzerine inşa edilen tek tesistir - sıfır emisyon kesinlikle güzel olsa da.
Temiz, sessiz ve kullanımı kolay olsa da tek dezavantajı sadece güneşli havalarda güç vermesidir. Aslında, günde 24 megavat saat üretmek isteseydiniz, bunu tüm gün çalışan 1 megavatlık sıradan bir santralle yapabilirsiniz, ancak güneş enerjisiyle 6 megavatlık bir santrale ihtiyacınız olabilir ve sadece gücünüzü gündüz, ayrıca depolama alanınız yoksa. Ancak bu 6 megavatlık güneş enerjisi santrali, enerji birimi başına 1 mW'lık gaz, kömür veya nükleer santralden daha az maliyetli olacaktır.
Bu sorunu çözmek için, yenilenebilir bir santralin kesintili güç dağıtımını, söylendiğinde – güneş parladığında veya rüzgar estiğinde – alabilecek büyük bir yük bulmanız gerekir.
Bu tam olarak elektrikli akülerin türü, yani EV'ler. Bir araba prize takılı olduğu sürece, fazlalık olduğunda güç alır, eksiklik olduğunda almaz. Çok az başka yük bu kadar esnektir. Diğer her yük için güce ihtiyacınız olduğunda ihtiyacınız olur, ancak bir pil ile kullandığınızdan farklı bir zamanda alırsınız. Bunun gibi diğer bir yük de yüzme havuzu suyunu filtrelemektir - sadece her gün yeterince filtrelemeniz gerekir, ne zaman olduğu önemli değil.
Isıtmak ve soğutmak
Elektrik şebekesi üzerindeki en büyük yük ve en yüksek talebin nedeni soğutmadır ve biz ısıtmayı fosil yakıttan ısı pompalarına (tersine klimalar) kaydırdıkça bu da büyük bir yük haline gelecektir. Ancak bunun için tasarlanmış donanımları kullanırsak, ısıtma ve soğutma da ihtiyaçlarını değiştirebilir. Bunun nedeni, ısıyı (veya soğuğu) en ucuz “pil”de, yani suda depolayabilmenizdir.
Buz depolama tabanlı klima (ısı pompası) orijinal olarak “Buz Ayı” olarak tasarlanmıştır.
ABD Enerji Bakanlığı
Daha yeni gelişmiş klimalar, o gün daha sonra ne kadar klimaya ihtiyaç duyulacağını bilir. Gece ve sabah, suyu soğutur ve yalıtılmış buz tanklarına dondururlar. Bunu elektriğin ucuz ve bol olduğu, sıcaklığın daha düşük olduğu ve daha az efor gerektirdiği zaman yaparlar. Daha sonra, güç kıt olduğunda, bu buzu binaları soğutmak için kullanırlar. Sıcaklık tahminlerimiz artık çok doğrudur, bu nedenle bilgisayarlar tüm bu süreci hızlı ve verimli hale getirmek için kontrol edebilir. Güç ya gece (talep düşük olduğunda) ya da sabah (hala soğukken ve büyük bir güneş enerjisi fazlası varken) gelecek. Güneş enerjisi fazlası o kadar büyük olacak ki, zamanla hareket edebilen tüm yükler (piller gibi) , soğutma ve ısıtma) fazlası sabah alınır. Yenilenebilirlerin depolanması gerekir, ancak bu depolama zaten arabalarda bulunan piller ve buz veya (ısıtma için) sıcak su tankları olacaktır. Başka depolama türleri de olacaktır (pompalı hidro ve piller ve diğer yöntemler), ancak eski klimalarımıza bağlı kalırsak, bundan çok daha azına ihtiyacımız olacak.
Bu nedenle, gelecekteki yenilenebilir bir şebekenin sorunlarının büyük bir kısmı EV'ler ve buz ile çözülebilir. Bunun, “araçtan şebekeye” teknolojisi olarak adlandırılan yöntemle akü görevi gören arabaları içermediğini unutmayın. Bu, piller süper uzun ömürlü hale geldiğinde yapılabilir, ancak şebeke aşırı yüklenmesi sırasında güç çok yüksek spot fiyatlara satılmadıkça, pahalı araba pilleri çalışırken tükendiğinde bir anlam ifade etmez.
(Soğutma ve ısıtma için buz depolarının konuşlandırılması şaşırtıcı derecede yavaştı. Uzaydaki en eski şirket olan Ice Energy'nin eski CEO'su Mike Hopkins'e göre, klimayı kuran insanlar yeni şeylere ve hatta temel hükümete alışık değiller. Yasanın, yeni inşaatlarda ısıtma ve soğutma için - mutlaka buz değil - depolama talep etmeye başlaması gerektiğine inanıyor ve bu, en yüksek talep sorununu çözecek.)
Solar'ın sorunu, sizin değil, güneşin programında güç üretmesidir. EV'ler çok daha fazla elektrik enerjisine ihtiyaç duyar, ancak bunu güneşin programına göre kabul edebilir. İki sorun birbirini iptal etmeye çalışır. Klimaların, ev ısıtma sistemlerinin ve sıcak su sistemlerinin ısıtma ve soğutma yapma ve depolama ve daha sonra dağıtma kabiliyetini eklediğinizde, problemler birbirleri için yaratılmış gibi. Tabii ki, bu her şeyi çözmüyor - diğer depolama türlerine ve muhtemelen daha fazla rüzgar, nükleer ve jeotermal ihtiyacımız olacak. Ve zirvelere ulaşmak için bir süre daha doğalgaz santrallerimizi kullanmaya devam edeceğiz. Bazı insanlar, bundan kaçınmak için en üst noktada elektriği şebekeye geri satmak için EV'lerdeki pilleri bile kullanacağımızı düşünüyor. Yukarıdaki çizelgede, sarı güneş hattı çok daha uzun olacak - aslında en yüksek talepten daha uzun, ancak bu, akşam saat 7'de güneş battığında büyük bir sorun yaratıyor ve aniden tüm bu en yüksek gücün güneş enerjisi olmayanlardan gelmesi gerekiyor.
EV'lerin şebekenin kurtuluşu olmasının yolu, bir ton ucuz, yeşil güneş enerjisi kapasitesi oluşturmamıza izin vermeleri ve ardından bize sabahtan akşam 3'e kadar tüm ekstra güneş enerjisini koyacak bir yer vermeleridir.
Ayrıca, işyerleri ve evlerin bir karışımı olan arabaların sabah 8'den akşam 3'e kadar park ettiği yerlere çok daha fazla şarj fişi takmamız gerekecek. Gece en uygun zaman iken, ucuz güneş enerjisi fazlası sabah olacaktır. Hâlâ yapılacak çok şey var, ancak elektrikli otomobiller, güç alma esnekliğiyle sorunun değil, çözümün bir parçası olacak.
Kaynak: https://www.forbes.com/sites/bradtempleton/2022/09/12/evs-wont-overload-the-power-grid-in-fact-evs-and-ice-are-its-salvation/