مقدمه[i]

95% از وقت یک خودرو در حالت پارک می‌گذرد. این دلیلی است بر این که چرا وسایل نقلیه‌ی برقی پارک‌شده و به پریز زده‌شده می‌توانند بانک‌های باتری آینده باشند که شبکه‌های با نیروی برق بادی و خورشیدی را پایدارسازی می‌کنند. بنا به گزارش IRENA«چشم‌انداز نوآوری: شارژ هوشمند برای وسایل نقلیه‌ی برقی»، تا سال 2050 بیش از یک میلیارد وسیله‌ی نقلیه‌ی برقی می‌توانند در جاده باشند، که در مقابل 14 تراوات‌ساعت باتری‌های آن‌ها، 9 تراوات‌ساعت باتری‌های ثابت پیش‌بینی‌شده کوچک به نظر می‌رسد. بنابراین شارژ هوشمند می‌تواند میلیاردها دلار در سرمایه‌گذاری‌های شبکه صرفه‌جویی کند. اپراتور سیستم توزیع استرومنِتز هامبورگ در حال تست‌کردن یک سیستم شارژ هوشمند است که وقتی به طور کامل پیاده‌سازی شود، می‌تواند سرمایه‌گذاری‌های شبکه را تا 90% کاهش دهد. اما چالش‌های خاصی وجود دارند، شامل این که: شارژ آهسته (به جای سریع) بیشتر مناسب تعدیل شبکه است؛ «اشتراک خودرو» در دسترس بودن یک وسیله‌ی نقلیه‌ی برقی برای شبکه را کاهش می‌دهد؛ زیرساخت شارژ در خانه و در محل کار حیاتی است.

امروزه خودروی متوسط با سوخت‌های فسیلی کار می‌کند، فشار در حال افزایش برای اقدام راجع به آب‌وهوا، هزینه‌های باتری در حال کاهش، و نگرانی‌‎ها راجع به آلودگی هوا در شهرها، به وسایل نقلیه‌ی برقی که زمانی با قیمت بالا بودند و از آن‌ها غفلت می‌شد، حیات بخشیده است.

حالا با تعداد زیادی از وسایل نقلیه‌ی برقی که عملکرد بهتری از توانمندی‌های رقبای فسیلی خود در جاده دارند، برنامه‌‎ریزان انرژی در جستجوی آوردن نوآوری به پارکینگ هستند – 95% وقت یک خودرو در حال پارک می‌گذرد. نتیجه این است که با برنامه‌ریزی با دقت و احداث زیرساخت درست، وسایل نقلیه‌ی برقی پارک‌شده و به پریز زده‌شده می‌توانند بانک‌های باتری آینده باشند که شبکه‌های برق با نیروی برق بادی و خورشیدی را پایدارسازی می‌کنند.

دلف جیلن، رییس مرکز نوآوری و فناوری IRENA می‌گوید: «وسایل نقلیه‌ی برقی در مقیاس می‌توانند ظرفیت گسترده‌ای برای ذخیره‌سازی برق ایجاد کنند، اما اگر همه همزمان خودروهای خود را در صبح یا شب شارژ کنند، شبکه‌های برق می‌توانند تحت فشار قرار بگیرند. بنابراین زمان‌بندی شارژ حیاتی است. «شارژ هوشمند» که هم وسایل نقلیه را شارژ می‌کند، و هم از شبکه پشتیبانی می‌کند، از یک حلقه‌ی پرمحسنات پرده بر می‌دارد که در آن انرژی تجدیدپذیر حمل‌ونقل را پاک‌تر می‌کند و وسایل نقلیه‌‎ی برقی سهم بزرگتری از تجدیدپذیرها را پشتیبانی می‌کنند»

با نگاه به مثال‌های واقعی، یک گزارش جدید از IRENA، چشم‌انداز نوآوری: شارژ هوشمند برای وسایل نقلیه‌ی برقی، کشورها را راهنمایی می‌کند که چگونه از پتانسیل مکمل‌بودن بین برق تجدیدپذیر و وسایل نقلیه‌ی برقی بهره ببرند. این گزارش برای سیاست‌گذاران راهنمایی را برای پیاده‌سازی یک استراتژی گذار انرژی فراهم می‌کند که بیشترین بهره را از وسایل نقلیه‌ی برقی می‌برد.

پیاده‌سازی هوشمند

شارژ هوشمند یعنی تنظیم سیکل شارژ وسایل نقلیه‌ی برقی با هر دوی شرایط سیستم نیرو و نیازهای کاربران وسیله‌ی نقلیه. جیلن می‌گوید: «شارژ هوشمند یکی از نوآوری‌هایی است که IRENAبه طور جدی پیگیری می‌کند که منافع چندگانه‌ای را ارایه می‌کند. با کاهش فشار شارژ وسیله‌ی نقلیه بر شبکه، شارژ هوشمند می‌تواند سیستم‌های برق را برای یکپارچه‌سازی با انرژی تجدیدپذیر منعطف‌تر کند، و گزینه‌ی برق با کربن پایین را برای بخش حمل‌ونقل فراهم می‌کند و همه‌ی این‌ها را در حالی انجام می‌دهد که به نیازهای جابه‌جایی نیز پاسخ می‌دهد.»

افزایش سریع استفاده از وسایل نقلیه‌ی برقی در اطراف دنیا به معنی آن است که شارژ هوشمند می‌تواند میلیاردهای دلار در سرمایه‌گذاری‌های شبکه که برای تامین نیاز بارهای وسایل نقلیه‌ی برقی به طرز کنترل‌شده‌ای لازم است، صرفه‌جویی کند. برای مثال، اپراتور سیستم توزیع در هامبورگ – استرومنِتز هامبورگ – در حال تست یک سیستم شارژ هوشمند است که فناوری‌های دیجیتالی را به کار می‌گیرد که شارژ وسایل نقلیه را بر اساس نیازمندی‌های سیستم‌ها و مشتریان کنترل می‌کنند. وقتی به طور کامل پیاده‌سازی شد، این سیستم نیاز برای سرمایه‌گذاری‌های شبکه در آن شهر را که به خاطر بارگذاری شارژ وسایل نقلیه‌ی برقی است، تا 90% کاهش می‌دهد.

در سال 2050، در مقابل باتری‌های وسایل نقلیه‌ی برقی، ظرفیت باتری‌های ثابت کوچک خواهد بود

تحلیل IRENAنشان می‌دهد که اگر بیشتر وسایل نقلیه‌ی مسافری که پس از سال 2040 به فروش می‌رود، برقی بودند، بیش از 1 میلیارد وسایل نقلیه‌ی برقی می‌توانند تا سال 2050 در جاده‎ها باشند –از حول و حوش 6 میلیونی که الان در جاده‌ها هستند – که در مقایسه با این، ظرفیت باتری‌های ثابت بسیار کوچک است. پیش‌بینی‌ها مطرح می‌کنند که در سال 2050 در مقایسه با تنها 9 تراوات‌ساعت باتری‌های ثابت، حوالی 14 تراوات‌ساعت از باتری‌های وسایل نقلیه‌ی برقی می‌توانند برای فراهم‌کردن خدمات شبکه موجود باشند.

فرانسیسکو بوشل، یک تحلیل‌گر IRENA که توسعه و پیاده‌سازی استراتژی‌های وسایل نقلیه‌ی برقی را در اطراف دنیا پایش می‌کند، می‌گوید که پیاده‌سازی سیستم‌های شارژ هوشمند بازه‌ای از پایه تا پیشرفته دارند. بوشل توضیح می‌دهد که «ساده‌ترین رویکردها مصرف‌کننده‌ها را تشویق می‌کنند که شارژشان را از دوره‌های اوج مصرف به دوره‌های غیر اوج به تعویق بیندازند. رویکردهای پیشرفته‌تر با استفاده از فناوری دیجیتال مثل «مکانیزم‌های کنترل مستقیم» ممکن است که در آینده‌ی نزدیک با عرضه‌ی تعدیل انرژی و خدمات جانبی نزدیک به همزمان، به سیستم برق خدمات برسانند.»

پرداخت به مالکین وسایل نقلیه‌ی برقی برای ذخیره‌سازی شبکه

یک رویکرد شارژ هوشمند پیشرفته، به نام وسیله‌ی نقلیه به شبکه (V2G)، به وسایل نقلیه‌ی برقی اجازه می‌دهد که نه تنها برق از شبکه بگیرند، بلکه به شبکه برق نیز تزریق کنند. فناوری V2G ممکن است که یک مورد کسب‌وکاری برای مالکین خودرو ایجاد کند، تا از طریق جمع‌کننده‌ها خدمات جانبی به شبکه بدهند. هر چند، برای این که برای مالکین خودرو جذاب باشد، شارژ هوشمند باید به نیازهای جابه‌جایی به طرز راضی‌کننده‌ای پاسخگو باشد، به این معنی که خودروها باید وقتی که نیاز است، با کم‌ترین هزینه، شارژ شوند و به مالکین باید برای عرضه‌ی خدمات به شبکه پرداختی داشته باشیم. ابزارهای سیاستی، مثل تخفیف‎‌هایی برای نصب نقاط شارژ هوشمند و همچنین تعرفه‎های زمان استفاده، ممکن است که برای گسترش وسیع شارژ هوشمند انگیزش ایجاد کنند.

بوشل می‌گوید: «ما دیده‌ایم که این در انگلیس، هلند، و دانمارک تست شده است. برای مثال، از سال 2016، نیسان، انل، و نووه با هم شریک شده‌اند و روی یک راه‌کار مدیریت انرژی کار کرده‌اند که به مالکین وسیله‌ی نقلیه و کاربران انرژی اجازه می‌دهد که به عنوان هاب‌های منفرد انرژی عمل کنند. دو پروژه‌ی پایلوت آن‌ها در دانمارک و انگلیس به مالکین وسایل نقلیه‌ی برقی نیسان اجازه داده که با فرستادن برق به شبکه از طریق شارژرهای دوسویه‌ی انل پول در بیاورند.»

راه‌کار کامل؟

در حالی که وسایل نقلیه‎ی برقی چیزهای بسیاری برای عرضه جهت شتاب‌دادن به گسترش انرژی تجدیدپذیر متغیر دارند، افزایش آن‌ها نیز چالش‌های فنی‌ای را با خود به همراه می‌آورد که نیاز است بر آن‌ها فائق آمد.

تحلیل IRENAمطرح می‌کند که شارژ کنترل‌نشده و همزمان وسایل نقلیه‌ی برقی می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای تراکم را در سیستم‌های قدرت و بارگذاری اوج افزایش دهد. این منجر به محدودیت‌هایی در افزایش سهم فتوولتاییک خورشیدی و بادی در سیستم‍های قدرت و نیاز به هزینه‌های سرمایه‌گذاری اضافه در زیرساخت برقی به شکل کابل‌ها، ترانسفورماتورها، ادوات و تجهیزات کلیدزنی، و ... تعویض‌شده و اضافه می‌گردد.

یک افزایش در رانندگی خودران و «جابه‌جایی به عنوان یک خدمت» - یعنی نوآوری‌هایی برای اشتراک خودرو یا نوآوری‌هایی که به خودروی شما اجازه می‌دهد که وقتی شما استفاده‌اش نمی‎‌کنید، به عنوان تاکسی‌ای برای دیگران عمل کند –می‌تواند در دسترس بودن بالقوه‌ی وسایل نقلیه‎ی برقی به پریز زده‎شده‌ای که شبکه را پایدار می‎کنند را مختل کند، چرا که باتری‎ها کمتر وصل و در دسترس شبکه خواهند بود.

همچنین این واضح شده است که شارژ سریع و فوق سریع یک اولویت برای بخش جابه‎جایی هستند، هر چند، شارژ آهسته در واقع برای شارژ هوشمند مناسب‎تر است، چرا که باتری‌ها مدت طولانی‎تری وصل و در دسترس شبکه هستند. برای شارژ آهسته، موقعیت‌یابی زیرساخت شارژ در منزل و در محل کار بحرانی است، که یک جنبه‌ای است که باید حین برنامه‌ریزی زیرساخت در نظر گرفته شود. شارژ سریع و فوق سریع ممکن است که فشار تقاضای اوج را بر شبکه‌های محلی افزایش دهند. راه‎کارهایی چون جایگزینی باتری، ایستگاه‌های شارژ با ذخیره‎ی بافر و شارژ ناوگان وسایل نقلیه‎ی برقی در شب ممکن است در ترکیب با شارژ سریع و فوق سریع ضروری شوند تا از سرمایه‌‎گذاری‎های بالای زیرساخت جلوگیری کنند.

برای این که راجع به شارژ هوشمند بیشتر بدانید، گزارش IRENA را با عنوان چشم‌انداز نوآوری: شارژ هوشمند برای وسایل نقلیه‌ی برقی بخوانید. این گزارش درجه‎ی پتانسیل مکمل‌بودن را بین منابع گوناگون انرژی تجدیدپذیر و وسایل نقلیه کاوش می‌کند و بررسی می‌کند که چگونه این پتانسیل از طریق شارژ هوشمند بین حال حاضر و نیمه‌ی قرن، می‌تواند در اختیار قرار بگیرد و نیز تاثیر ممکن تغییرات قابل انتظار جابه‌جایی در دو تا سه دهه‌ی پیش‌رو را بررسی می‌کند.

منبع

[i] https://energypost.eu/smart-charging-parked-ev-batteries-can-save-billions-in-grid-balancing/