برنامه رئیس جمهور جو بایدن برای وسایل نقلیه برقی (EV) که تقریباً نیمی از فروش ایالات متحده را تا سال 2030 شامل می شود ، نشانه واضحی است که نشان می دهد ایالات متحده در زمینه کربن زدایی سیستم های حمل و نقل خود که در حال حاضر تقریبا نیمی از کل گازهای گلخانه ای ایالات متحده را تشکیل می دهد ، گام بر می دارد.
اگرچه این نوع حمایت فدرال در تسریع پذیرش انبوه خودروهای برقی بسیار مهم است ، اما ما باید با نیاز قریب الوقوع برای بازسازی زیرساخت های برقی بیمار ایالات متحده که میلیون ها نفر در حال حاضر به آن متکی هستند ، یعنی قابلیت های شبکه برق ، روبرو شویم.
با تبدیل جامعه به آینده ای تمام برقی و افزایش تقاضا برای خودروهای برقی ، چالشی که دنیای مدرن ما با آن روبرو خواهد شد این است که چگونه می توان تعداد خودروهای افزایش یافته را بدون فشار بیش از حد به شبکه از ظرفیت آن شارژ کرد. در حالی که برخی پیش بینی می کنند EV ها شبکه برق را بیش از حد بار می کنند ، برخی دیگر روش هایی را پیدا کرده اند که از زیرساخت های انرژی ما پشتیبانی می کند ، از جمله راه حل هایی مانند شارژ بی سیم ، ادغام وسیله نقلیه به شبکه (V2G) یا روشهای کارآمدتر برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر. به
در میان نگرانی های موجه در مورد شبکه ناپایدار ، نیاز مبرم به یافتن راه حل هایی وجود دارد که بتواند این زیرساخت های حیاتی را تقویت کند تا از محدودیت شبکه جلوگیری شود.
چالش های فعلی پیش روی شبکه
بر اساس گزارش اخیر تغییرات آب و هوایی IPCC ، امواج گرمایی شدید که قبلاً فقط هر 50 سال یکبار می زدند ، اکنون به دلیل گرمایش جهانی و انتشار گازهای گلخانه ای انسانی ، انتظار می رود یک بار در دهه یا بیشتر رخ دهد. در حالی که این امر در سال گذشته از طریق رکورد شکن امواج گرمایی و آتش سوزی شدید در شمال غربی اقیانوس آرام مشاهده شده است ، اما شرکت های خدمات رسانی ، اپراتورها و کارشناسان صنعت همچنان در مورد اینکه آیا سیستم های انرژی فعلی قادر به تحمل افزایش دمای ناشی از تغییرات آب و هوایی خواهند بود ابراز نگرانی می کنند.
و این فقط گرما نیست: در ماه فوریه ، یک سرمای شدید در تگزاس زیرساخت های انرژی را فلج کرد و میلیون ها نفر را بدون برق رها کرد. این اعداد تنها با افزایش دما و کارکرد بیش از حد شبکه برای تامین نیازهای برق ادامه خواهد یافت.
علاوه بر نوسانات دما که بر شبکه تأثیر می گذارد ، بسیاری نیز در مورد توانایی آن در حمایت از تعداد فزاینده EV های مورد انتظار در سال های آینده نگران هستند. با گزارش هایی که نشان می دهد برق رسانی به حمل و نقل احتمالاً تا سال 2050 به دو برابر ظرفیت تولید ایالات متحده نیاز دارد ، نیاز به گزینه های انعطاف پذیر شارژ EV است که می تواند انعطاف پذیری و زمان بارگذاری را در ساعات اوج شارژ افزایش دهد. با این حال ، به عنوان فعلی ، شبکه برق ایالات متحده تنها قادر به پشتیبانی 24 میلیون دستگاه الکتریکی الکتریکی تا سال 2028 است – به میزان کافی تحت تعداد EV های مورد نیاز برای مهار موفقیت آمیز انتشار گازهای حمل و نقل جاده ای.
با وجود این چالش ها ، نکته ای که کارشناسان صنعت به آن اشاره کردند این است که EV ها می توانند نقش مهمی در مدیریت تقاضا و همچنین کمک به تثبیت شبکه در مواقع ضروری داشته باشند. با این حال ، با توجه به استقبال گسترده خودروهای برقی در ایالات متحده ، شرکت های خدمات رسانی باید از خود س questionsالات مهمی را بپرسند مانند اینکه چه زمانی احتمال دارد خودروهایشان را شارژ کنند ، چه تعداد کاربر خودروهای خود را شارژ می کنند و چه زمانی ، چه نوع شارژرهایی مورد استفاده قرار می گیرند و چه نوع هایی وسایل نقلیه در حال شارژ شدن هستند (مانند وسایل نقلیه مسافربری یا ناوگانهای متوسط تا سنگین) تا بتوانند تقاضای اضافی برای برق و نحوه ارتقاء شبکه خود را تعیین کنند.
راه حل های شارژ EV تبدیل به یک دارایی می شود نه یک بدهی
با طولانی شدن زمان برای ارتقاء زیرساخت شبکه با افزایش تعداد افراد و شرکت هایی که به دنبال برق رسانی وسایل نقلیه خود هستند ، شهرداری های سراسر ایالات متحده به شدت در جستجوی روش هایی برای پیاده سازی زیرساخت های شارژ لازم جهت پیشگیری از افزایش موج الکتریکی هستند در حالی که همزمان اطمینان حاصل می شود. ثبات شبکه با این حال ، تجزیه و تحلیل اخیر ICCT تخمین می زند که با تعداد فعلی شارژرهای الکتریکی ایالات متحده در 216000 ، اگر کشور بخواهد به اهداف خود برسد ، تا سال 2030 به 2.4 میلیون شارژر عمومی و محل کار نیاز دارد.
برای مقابله با این عدم وجود زیرساخت های شارژ ، شهرها شروع به بررسی گزینه های شارژ خارج از ایستگاه ثابت و ثابت کرده اند تا نه تنها استفاده از زیرساخت های لازم برای شارژ را تسریع کنند ، بلکه از شبکه نیز محافظت می کنند. یکی از این گزینه ها شارژ پویا است که در غیر این صورت به عنوان شارژ بی سیم یا در حال حرکت شناخته می شود.
از یک سو ، برخی استدلال می کنند که شارژ بی سیم خودروهای برقی با افزایش تنوع تقاضا ، به دلیل تراکم طول مدت شارژ ناشی از چیدمان خطوط شارژ و ترافیک ، فشار بیشتری بر زیرساخت شبکه موجود وارد خواهد کرد. از سوی دیگر ، بسیاری استدلال می کنند که شارژ بی سیم در واقع تقاضا را در شبکه برق کاهش می دهد ، زیرا تقاضای انرژی در طول زمان و فضا در طول روز گسترش یافته است ، نه اینکه محدود به مدت زمان شارژ شارژرهای ثابت بین ساعت 2 بعد از ظهر تا 7 باشد. pm ، که باعث کاهش اتصالات و ارتقاء شبکه مورد نیاز می شود.
علاوه بر این ، شارژ بی سیم را می توان در مکانهایی که راه حل های شارژ رسانا (پلاگین) نمی توانند اعمال کرد-مانند جاده ها ، مستقیماً زیر باراندازهای بار تجاری تاسیسات تجاری ، در نقاط خروجی و ورودی به تأسیسات ، در صف های تاکسی ، در ایستگاه های اتوبوس و پایانه ها و غیره. . ، به این معنی که فناوری بی سیم می تواند EV ها را در فواصل منظم در طول روز با شارژ “شارژ مجدد” شارژ کند.
این روش همچنین استفاده م efficientثرتر از انرژی تجدیدپذیر خورشیدی را که عمدتاً در ساعات روز تولید و مورد استفاده قرار می گیرد ، امکان پذیر می سازد ، به این معنی که بر خلاف ایستگاه های شارژ الکتریکی رسانا ، که معمولاً فقط در ساعات عصر و شب قابل استفاده هستند و نیاز به انرژی دارند ، به دستگاه های ذخیره اضافی اضافی نیاز است. ذخیره سازی.
این مزایا نشان می دهد که شهرها و خدمات شهری می توانند از استراتژی های کارآمد استفاده از انرژی مانند شارژ بی سیم برای گسترش تقاضای انرژی در طول زمان و مکان استفاده کنند – انعطاف پذیری و حفاظت بیشتری را به شبکه اضافه می کنند. در حالی که این روش می تواند و باید در مورد خودروهای برقی مسافرتی اعمال شود ، استفاده از آن برای تأمین وسایل نقلیه ناوگان متوسط تا سنگین امکان انتقال سریعتر به برق در این بخشهای ناوگان چالش برانگیز را فراهم می کند.
آیا شارژ بی سیم می تواند به شبکه در حمایت از پذیرش گسترده EV ها کمک کند؟
در حالی که خودروهای برقی خودروهای مسافرتی برای شبکه خود چالش هایی را ایجاد می کنند ، درصورتی که خدمات شهری جلوتر از انتقال نروند ، شارژ ناوگان در مقیاس بزرگ یک کار بسیار مهم خواهد بود. شارژ بی سیم یک راه حل مقرون به صرفه به اپراتورهایی ارائه می دهد که به دنبال دستیابی به اهداف کاهش کربن هستند و تعداد پیش بینی شده ناوگان های تجاری و مسافری الکتریکی 10 تا 15 درصد از کل وسایل نقلیه ناوگان را تا سال 2030 تشکیل می دهند. مقایسه وصل کردن وسایل نقلیه بزرگ با شارژ بی سیم و تأثیر هر دو بر شبکه:
- رسانا (افزونه): 100 اتوبوس الکترونیکی با باتری 240 کیلووات ساعت با استفاده از شارژ رسانای یک شبه در انبار اتوبوس به حداقل 6 مگاوات (MW) شبکه متصل می شود زیرا کل ناوگان در پایان عملیات روزانه ، معمولاً به طور همزمان شارژ می شود.
- استقرایی (بی سیم): 100 اتوبوس الکترونیکی با استفاده از فناوری شارژ بی سیم شارژ بی سیم در پایانه های اتوبوس ، گاراژها و ایستگاه هایی که در داخل مراکز شهر واقع شده اند ، این اتوبوس ها را قادر می سازد که در طول روز در وقفه های طبیعی در عملیات خود “شارژ شوند”. این استراتژی شارژ هم باعث کاهش شدید ظرفیت باتری می شود (میزان دقیق آن بستگی به نیاز ناوگان و انرژی وسیله نقلیه دارد) و هم به دلیل اینکه شارژ ناوگان اتوبوس در طول روز پخش می شود ، می توان اتصال (های) شبکه مورد نیاز را تا 66 درصد کاهش داد. 2 مگاوات
جاده های برقی بی سیم همراه با حصارهای پنل خورشیدی در مجاورت جاده ممکن است راه حل نهایی برای عدم تمرکز تولید برق و از بین بردن استرس در شبکه باشد. طبق محاسبات صنعت ، تقریباً 0.6 مایل از این محلول حصار الکتریکی می تواند بین 1.3-3.3 مگاوات برق تولید کند. این ترکیبی از تولید انرژی خورشیدی همراه با زیرساخت شارژ بی سیم که در جاده تعبیه شده است می تواند بین 1300 تا 3300 اتوبوس در روز را مستقل از منبع تغذیه شبکه (با فرض سرعت متوسط 50 مایل در ساعت و تغییرات فصلی تابش خورشیدی) پشتیبانی کند.
علاوه بر این ، از آنجا که جاده های برقی بی سیم یک سکوی مشترک برای همه EV ها هستند ، همین جاده می تواند کامیون ها ، ون ها و وسایل نقلیه مسافری را بدون ایجاد فشار اضافی بر روی شبکه شارژ کند.
روش های نوآورانه شارژ نقش مهمی در مدرن سازی و تطبیق شبکه برق ما خواهد داشت
اگرچه شارژ بی سیم هنوز نسبتاً جدید در بازار است ، اما مزایای آن به وضوح آشکار می شود. در میان نگرانی های روزافزون در مورد زیرساخت های منسوخ شبکه در مواجهه با تلاش های گسترده برق رسانی حمل و نقل ، افزایش دما و شرایط آب و هوایی شدید ، روش های نوآورانه شارژ می تواند یک راه حل بهینه ارائه دهد.
از توزیع شارژ الکتریکی در طول روز تا جلوگیری از اضافه بار تا توانایی تامین همزمان نیازهای انرژی خودروهای سواری و ناوگان بزرگ ، فناوری هایی مانند شارژ بی سیم به منابع مهمی برای سازگاری با آینده تمام الکتریکی بدون کربن تبدیل می شوند.