Ученые из Университета Кёнхи (Южная Корея) и Национального технологического института в Нопале (Сенегал) оценили уровень готовности глобальных электросетей к массовому переходу на электромобили. Они разработали комплексную модель, основанную на S-образной кривой внедрения новых технологий, и проанализировали данные по 20 странам с наибольшим парком электромобилей.
Сегодня транспорт, работающий на электричестве, уже заменяет около 1,5 млн баррелей нефти в день. Это важный шаг на пути к сокращению выбросов, но в то же время серьёзная проблема для электросетей. К 2030 году количество электромобилей в мире вырастет до 300 млн, и их одновременная зарядка, особенно в вечерние часы, когда потребление электроэнергии достигает пика, может привести к перегрузке силовых трансформаторов, потере напряжения и локальным отключениям. Основная проблема здесь заключается не столько в количестве электроэнергии, сколько в пиковой мощности, необходимой для одновременной зарядки растущего числа электромобилей.
Чтобы решить эту проблему, исследователи предлагают не только увеличить выработку электроэнергии, но и правильно управлять спросом. В процессе моделирования они продемонстрировали, что модернизация сетей должна сопровождаться внедрением интеллектуальных систем управления процессом зарядки. Ключевым инструментом является применение динамических тарифов, стимулирующих зарядку в часы низкой нагрузки, а также зарядка в дневное время во время работы, когда есть избыток солнечной энергии, и технология Vehicle-to-Grid (V2G), позволяющая электромобилям возвращать часть энергии в сеть. Всё это превратит электромобили из потенциальной угрозы стабильности в ресурс для балансировки энергосистем.
Результаты анализа по странам показали, что только Норвегия, Исландия и Швеция сегодня обладают достаточными мощностями для одновременной зарядки всего своего автопарка, как если бы он состоял только из электромобилей. Другие страны, в том числе США и Китай, столкнутся с серьёзной нехваткой мощностей при аналогичных исходных данных. Например, в США при 100-процентной электрификации транспортных средств потребность может составить 6 ТВт, в то время как текущая установленная мощность составляет всего около 1,2 ТВт и может удвоиться только к 2050 году.
Для густонаселённых городов, где у большинства жителей нет возможности заряжать свои электромобили дома, исследователи предлагают в качестве одного из решений создание общественных зарядных станций. Их проще интегрировать в системы управления нагрузкой. Ещё одним перспективным направлением является разработка автономных станций, работающих на солнечной энергии, но для того, чтобы они могли полноценно заменить традиционные бензиновые заправочные станции, необходим прорыв в технологии производства аккумуляторов: их удельная мощность должна быть как минимум в два раза выше, чем у современных литий-ионных аккумуляторов.