Двунаправленные аккумуляторы для дома и авто

С. Шовкопляс

Идея использовать емкость аккумуляторов электромобиля для питания дома, или схема V2G, Vehicle-to-Grid, не нова. Еще родстер – первый автомобиль "Тесла" – на самом деле имел способность действовать в качестве аккумуляторной батареи для домашних нужд. Но эта технология не была реализована в автомобилях "Тесла" второго поколения – в моделях S и X. Теперь же исполнительный директор Tesla Energy заявляет, что новая модель "Тесла", вероятно, будет иметь эту возможность штатно

Главный побудительный мотив этого решения напрямую связан с глобальным расширением использования электромобилей и, таким образом, с их суммарной способностью поглотить пиковое производство электроэнергии на PV-станциях в солнечные дни. Перевод энергосистемы крупного региона или в масштабах целой страны на расширенное использование солнечного электричества нуждается в крайне дорогостоящих сверхмощных системах аккумулирования или в большом числе потребителей такой «пиковой» энергии. Электромобили вполне могут стать такой «распределенной» аккумуляторной сетью, поглощающей пиковое перепроизводство электроэнергии от солнечных панелей.

Предполагается, что в определенное время днем (подобно «ночному» сниженному тарифу) будет введен льготный «полуденный» тариф, действующий на время пикового производства от PV-станций. Электромобили, подключенные к зарядным устройствам стаймером, например, на общественных или офисных автостоянках, смогут в рабочее время подзарядиться там по сниженной цене.

Ожидается, что заряда в аккумуляторах электромобиля после этого окажется достаточно для того, чтобы вернуться с работы домой, проехав 40 – 50км, потом еще двое суток полностью запитывать всю домашнюю электросистему в качестве резервного аккумулятора, и на четвертый день добраться на работу, где снова подключить электромобиль к зарядной станции. Для расчетов принималось, что суммарная установленная мощность электрооборудования в доме находится в пределах 6кВт.

То есть, наличие электромобиля с V2G-аккумуляторамипозволит жителям использовать электромобиль в качестве резервного источника электричества на случай перебоев вобычной электросети, а владельцам домашних ВИЭ-станций поможет существенно сэкономить на домашнем аккумуляторном оборудовании. Более того, можно полностью отказаться от домашних аккумуляторов и при этом получать все выгоды от продажи PV-электричества в сеть по «зеленому» тарифу.

Рис. 1. Схема продажи электроэнергии в сеть домашним хозяйством с V2G-инвертором

Схема работы домашней PV-установки с V2G-инвертором и без отдельных домашних аккумуляторных систем в таком случае выглядит, как показано на рис.2. Вся избыточная электроэнергия, полученная на солнечных и ветровых установках в домашнем хозяйстве (кроме текущего энергопотребления), инвертируется и поставляется в общую сеть по «зеленому» тарифу. Электричество из общей сети потребляется по общему тарифу по мере необходимости. Электромобиль можно «заправлять» на стоянках по льготному «полуденному» тарифу или дома – от локальной ВИЭ-установки. Заряд в его батареях используется в случае временных перебоев с электропитанием домохозяйства от обычной сети, или может даже на пару суток полностью обеспечить все домашнее потребление электричества. Использование для питания дома аккумуляторной батареи электромобиля, которая уже имеется в нем, существенно сокращает затраты на саму домашнюю PV-установку, и срок ее окупаемости в таком случае уменьшается примерно на треть.

В начале этого года Nissan объявил о начале важных испытаний в Великобритании 100 единиц V2G-аккумуляторов для Nissan LEAF и электрических модификаций минивэна Nissan NV200. Основатель "Тесла" Элон Маск заявил, о том, что работы в его компании над V2G-системами ведутся в связи с ожидаемым слиянием "Тесла" с компанией Solar City – одним из крупнейших производителей солнечных батарей с высоким КПД для домашнего использования.

Массовое использование электромобилей с V2G-преобразователями, по мнению Э. Маска, серьезно поспособствует масштабному и повсеместному переходу на домашние электроустановки из ВИЭ, вырабатывающие если не всю, то значительную часть энергии, потребляемой в домохозяйствах. Оптимизации потребления энергии, полученной от солнечных и ветровых генераторов, уменьшит их главный недостаток – неравномерность суточной и цикличность сезонной генерации.

Степенью глобального влияния электромобилей на всю мировую энергосистему и изменением характера энергопотребления не следует пренебрегать.

Число транспортных средств с электрическим приводом постоянно растет, и инфраструктура по их обслуживанию и заправке быстро увеличивается. По оценкам экспертов, нас вскоре ожидает буквально взрывной рост использования электромобилей. Например, рынок электромобилей в США уже составляет 0,7% от проданных в этом году автомобилей, а наибольший прирост продаж электромобилей был в Норвегии (≈ 23%) и в Голландии (≈ 10%).

Согласно оценкам Международного энергетического агентства (IEA) в докладе о развитии глобальной энергоэффективности в кратко- и среднесрочной перспективе (IEA Energy Efficiency Market Report 2016), мировой рынок электромобилей в 2015году вырос на 70% посравнению с показателями предыдущего года. За 2015год в мире было продано 1,26млн гибридов вместе с электрокарами (555тыс.), и это составило 0,1% всего мирового авторынка. К 2020году число «настоящих» электромобилей в мире будет насчитывать уже 20млн единиц. Глобальные меры по выполнению требований Парижской декларации поклимату, приведут к тому, что к 2030году на дорогах мира будет более 140млн электромобилей (и их доля рынка займет примерно 30% от общих продаж автомобилей вмире). К 2035году количество машин в мировом автопарке, работающих от электричества, достигнет 40%, а по оценкам Greenpeace к 2050году электромобили займут 50% всего мирового потребления энергии на транспорте.

Поэтому широкое применение двунаправленных V2G-аккумуляторов может весьма существенно повлиять на решение проблемы аккумулирования энергии из ВИЭ для повышения стабильности работы общей энергосистемы, и даже может решить этот вопрос глобально. А на «домашнем» уровне схема V2G позволит полностью обеспечить резервное электропитание, в том числе и при использовании солнечных и комбинированных автономных ВИЭ-установок.

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!