V2G. Электромобили помогут балансировать производство и потребление электроэнергии +10




В наши дни есть проблема балансировки производства и потребления электроэнергии. Производители не в состоянии моментально удовлетворять потребности при пиковых нагрузках. Если крупный завод начинает потреблять значительно больше энергии, это может вылиться в перебои поставки энергии не только на этот завод, но и, например, на близлежащие жилые дома. Сегодня эта балансировка, как бы смешно это ни звучало, порой решается телефонным звонком на электростанцию с просьбой подкинуть угля.


Конечно, на увеличение мощности уходит время.


В недалеком будущем, когда электромобили будут в каждой семье, они смогут помочь в балансировке производства/потребления. Ведь в них весьма ёмкие батареи, которые смогут придержать в себе избытки электроэнергии, а при повышенном спросе отдать её обратно.


Для этого придумана технология V2G — Vehicle-to-grid.


Частота электросети


В сетях общего пользования течёт переменный ток. Он меняет своё направление, в зависимости от страны, с частотой 50-60 Герц. В один момент времени эта частота одинакова в любой точке электросети.


Она определяется скоростью вращения электрогенераторов на электростанции. Генераторы синхронизируются между собой и вращаются с той самой частотой 50 оборотов в секунду.



При повышенном количестве потребителей повышается нагрузка на сеть. И генераторам становится немного труднее крутиться. И частота вращения немного падает. При уменьшении потребления, соотвественно, нагрузка падает и генераторы крутятся немного быстрее.


От этого и частота электросети начинает меняться, как правило в пределах 49.9-50.1 Гц. По этому изменению можно определить, когда потребление превосходит производство и наоборот.


Придержать избытки


Было бы неплохо в момент перепроизводства электроэнергии её куда-нибудь сохранить. Но куда? Производство батарей большой ёмкости дорого. Но мы же помним, что будущее электромобилей не за горами, а в них есть батареи. И большую часть времени автомобили стоят на парковке. Почему бы тогда не воспользоваться этими батареями для помощи балансировки сети?


При избытке электричества электромобиль можно зарядить, а при недостатке — как ни странно, разрядить, отправляя энергию обратно в сеть и помогая удовлетворить повышенный спрос. Владельцы электромобиля за помощь электросети смогут получить энергию по более низким тарифам.


Именно это и называется V2G.


Зарядные станции


Для работы технологии нужны специальные зарядочные станции, которые умеют, на основе измерений частоты тока, моментально управлять мощностью зарядки или разрядки электромобиля.


В существующих ныне станциях, измерение частоты осуществляется внешним прибором, значение которого передается станции через протокол MODBUS (over Ethernet).


Станция общается с автомобилем по протоколу ChaDeMo, выдавая инструкции, с какой мощностью он должен заряжаться/разряжаться.


Предвосхищая опасения, что частые циклы зарядки/разрядки губят батарею, стоит заметить, что моментальная балансировка происходит только в диапазоне от 30 до 90% заряда батареи. В этом диапазоне негативное влияние на батарею незначительно.


Из существующих сегодня электромобилей, только несколько из них умеет отдавать заряд батареи обратно в сеть. Автор имел счастье испытать данную технологию на Nissan Leaf и Nissan e-NV200.


Но прогресс неостановим!

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта



Комментарии (32):

  1. kisaa
    /#20417047 / +1

    При повышенном количестве потребителей повышается сопротивление сети.

    Напомните, закон Ома в каком классе сейчас проходят?

    • wiha
      /#20417071

      Ну как бы все верно. Алюминий имеет положительный ТКС.

      • kisaa
        /#20417079

        То есть, если я к одной горящей люстре в кухне включаю вторую в комнате — я увеличиваю сопротивление домашней электросети за счет положительного ТКС алюминия?

        • Icelander
          /#20417123

          Формально — да. Повышается ток, повышается нагрев проводов, растёт сопротивление.
          А по факту вес этого фактора — минимален.
          Видимо, автор статьи имел в виду «При повышенном количестве потребителей повышается нагрузка на сеть».
          Да, конечно, за терминологией в статьях авторам надо следить. В статье есть и ещё несколько удивляющих фраз.

          • RedApe
            /#20417275

            Формально — нет. Подключая дополнительную нагрузку (люстру), мы создаём новую параллельную ветвь и тем самым уменьшаем общее сопротивление цепи, поэтому и растёт ток на входе в квартиру. Нагрев проводов даёт мизерный на этом фоне эффект.

        • Oval
          /#20417273

          Ну формально в большой энергетике электроприёмники не считаются частью сети.

    • alexeimoisseev
      /#20417459

      Спасибо за конструктивный комментарий. Текст поправил.

  2. kinall
    /#20417093 / +1

    Пожалуйста, почитайте учебник электротехники. Или хотя бы Википедию, начав со статьи «Электроэнергетика». Вашу заметку больно читать.

  3. Engenigger
    /#20417311

    Сразу представляю себе ситуацию: приехал на работу, поставил на зарядку, а вечером оказалось, что АКБ заряжено всего на 30%, т.к. было жарко и для питания кондиционеров потребовалась дополнительная мощность!

    • terek_ambrosovich
      /#20417489 / +1

      Вообще ничто не мешает пользователю самому регулировать правила включения электромобиля в балансирующую сеть. Задавать границы по времени, цене покупки/продажи энергии, и прочая.
      Т.е. при зарядке задаёте минимальный порог, ниже которого в Сеть ничего отдаваться не будет. Но теряете возможность «заработать» на своём ресурсе. И рискуете наоборот, получить повышенные счета, поскольку пока вас заряжали, стоимость энергии взлетела в разы. И вы получили своё полностью заряженное авто, но по конскому ценнику.
      И всё честно.
      Ну или покупайте фьючерс заранее, тогда для вас цена поставок энергии будет прогнозируемая.

      • RusikR2D2
        /#20417663

        Если каждый сможет задавать сам ограничения, то польза будет минимальна. Т.к. большинство задаст слишком жесткие рамки (на всякий случай — вдруг пригодится излишек, а вдруг батарея все-таки портится и это заговор производителей, чтобы я поскорее купил новую и т.д) и какой-то значимой отдачи в сеть не будет. Поэтому, скорее всего, если такое сделают, то это зашьют в машину на заводе (при постановке на учет) и этот параметр будет регулироваться законодательно. На уровне ТО.

        • kinall
          /#20417689

          Если это назвать не каким-то страшным непонятным технарским V2G, а простым и ясным хипстерским Battery sharing'ом, то может и взлететь.

          • RusikR2D2
            /#20417735

            слишком похоже на каршеринг, в котором смысл противоположный.
            В каршеринге ты пользуешься чужой (фирмы, государственной) машиной за деньги.
            В V2G чужие люди (государство) пользуется твоими аккумуляторами за деньги.

            • striver
              /#20417751

              В каршеринге ты пользуешься чужой (фирмы, государственной) машиной за деньги.
              То есть, в каршеринге нет возможности отдавать свой автомобиль в пользование другим людям?

              • JediPhilosopher
                /#20417885

                Нет, каким образом? Там на машинах стоят всякие железки, взаимодействующие с приложением шеринга: открывают двери по заявке из приложения, следят за стилем вождения, за остатком топлива и т.п… Обычная не подготовленная машина не подойдет.
                Есть всякие платформы шеринга типа pool:start от YouDrive, где можно сдавать напрокат свои шеринговые машины под их брендом, не запариваясь со своим приложением, но опять же там требуется подготовка авто.

                • striver
                  /#20417913

                  Почитайте, хотя бы, на википедии о каршеринге.

        • striver
          /#20417691 / +1

          Можно решить проще — подписать соглашение. Когда, где и почему. Без завода и законодательства.

        • terek_ambrosovich
          /#20417907 / +1

          Ну, это вопрос времени.
          Первое время это можно мягко стимулировать. Если, например, за предоставление своего авто 5-8 часов в сутки в качестве единицы балансировочной сети вы получаете возможность его бесплатной зарядки на электрозаправках, или симметричный вычет из оплачиваемого энергобаланса баланса вашего дома — многие очень быстро поймут свою выгоду.

        • alexeimoisseev
          /#20417931

          Не забывайте про экономический фактор. Кто-то будет заряжать на полную, а кто-то предоставит свою батарею ради скидки на электроэнергию.

    • progmachine
      /#20419437

      Вообще то, на сколько я понимаю, речь идёт о сглаживании резких перепадов нагрузки (а не о замещении генерации как таковой, пусть даже частичном), что является проблемой для крупных генераторов электроэнергии, таких как ГЭС, АЭС, ТЭС гигаваттных мощностей — там на наращивание мощности генерации, в случае резкого увеличении нагрузки, уходит очень прилично времени, от 10 до 60 секунд (вроде как), и даже может больше. Именно как раз вот этот приличный такой лаг, призваны V2G и сгладить — выдать в сеть энергию в тот момент, когда потребление резко выросло, а основная генерация ещё не успела нарастить мощность соответствующим образом, или наоборот, вобрать излишки энергии тогда, когда нагрузка на сеть резко упала, а основная генерация ещё не успела «притормозить».
      По этому, если вдруг одномоментно всем стало жарко, и все одномоментно включили кондиционеры, то электромобили поддержат эту резко выросшую нагрузку максимум секунд 60, пока основная генерация набирает мощность.
      Если же основная генерация в принципе не может покрыть максимальные нагрузки на сеть, то большого смысла в такой генерации нет — требуется добавить энергоблоков к электростанциям.
      Для решения проблемы балансировки нагрузки и генерации, сейчас используется два вида генерации — медленная и быстрая. Медленная это та самая — ГЭС, АЭС, ТЭС гигаваттных мощностей, которые медленно наращивают или уменьшают мощность, при низкой стоимости киловатт-часа. Быстрая генерация, это та, которая может в считанные секунды нарастить или сбросить мощность, например газотурбинные электростанции не высокой мощности — десятки или максимум пару сотен мегаватт, с высокой ценой за киловатт-час. Те несколько секунд пока быстрая генерация реагирует на изменения, сглаживаются инерцией вращающихся генераторов во всей сети.
      В принципе, качественно работающая V2G система может сделать «быструю» генерацию не нужной, т.к. аккумуляторы могут реагировать на изменения нагрузки почти мгновенно, и при более низкой цене за кВт*ч.

      • tlv
        /#20421171

        речь идёт о сглаживании резких перепадов нагрузки (а не о замещении генерации как таковой, пусть даже частичном), что является проблемой для крупных генераторов электроэнергии, таких как ГЭС, АЭС, ТЭС гигаваттных мощностей — там на наращивание мощности генерации, в случае резкого увеличении нагрузки, уходит очень прилично времени, от 10 до 60 секунд


        Но ведь сейчас автоматика частотного регулирования (и, на крайний случай, частотной разгрузки) прекрасно справляется с регулированием мощности описанных вами типов электростанций. Мощные потребители отлично знают, что мгновенное включение потребителя в несколько десятков мегаватт не лучшим образом скажется на сети, и включаются постепенно, всё само работает, и уж точно никто не «звонит на ближайшую станцию с просьбой подкинуть угля», лол (могут звонить, могут — но по другим вопросам).

        Всё, что описывалось в этой статье — весь этот смарт грид нужен главным образом как костыль под плечом зелёной энергетики. Именно там есть и часто принципиальная невозможность нарастить выработку вслед за потреблением, и вообще большая доля непредсказуемости в выработке — потому что одному богу известно, какая погода будет через месяц, а ведь это не такой уж и далёкий горизонт планирования.

        • progmachine
          /#20421439 / +1

          Такой смарт грид имел бы смысл именно для сглаживания резких неровностей потребления, давая большим электростанциям плавно управлять своей мощностью. Это позволило бы полностью отказаться от «быстрых» но дорогих и маломощных электростанций из-за их не эффективности. Сейчас себестоимость выработки 1 кВт*ч на ГЭС или АЭС составляет около 1 руб, а на «быстрой» электростанции порядка 8 руб. В общей электросети их стоимость смешивается и мы имеем цену меньше этих 8 руб. Использование батарей электромобилей для сглаживания резких перепадов нагрузки позволит отказаться от этих дорогостоящих но необходимых электростанций, тем самым снизив общую себестоимость кВт*ч.
          А зелёная энергетика не состоятельна сама по себе как раз именно из-за того, что генерация не управляема и не предсказуема, и часто просто не способна увеличить мощность что бы обеспечить потребление. Зелёная может стать состоятельной только тогда, когда среднегодовая выработка будет иметь не плохой резерв по отношению к потреблению, и будет обладать огромными «ёмкостями» для хранения избытков энергии и выдаче её при неспособности основной генерации обеспечить спрос на энергию. Отсутствие таких «ёмкостей» это принципиальный фактор несостоятельности зелёной энергетики на данный момент, по мимо ещё и чрезмерной себестоимости такой энергии.

  4. Virgo_Style
    /#20418095

    Было бы интересно прикинуть КПД всей этой радости. Второе — необходимая инфраструктура. Третье — управление всем этим. Автоколебания в такой системе выглядели бы очень забавно, например — качаем мегаватты из одних аккумуляторов в другие, а потом назад, теряя тут и там на преобразованиях.

    • bagamut
      /#20419193

      КПД заряд-разряд 80-85%
      Подключение к типичным домовым вводам на 15 или 34 кВт, или помощнее для многоквартирных. Работает массивами от 1 МВт.
      GSM модем, централизовано приходит команда — заряд/разряд.

      • Virgo_Style
        /#20419419

        Т.е. в дневное время не работает, ибо стоит рядом с офисом в оффлайне. Это нехорошо, все-таки пики обычно приходятся на дневное время. КПД, на мой вкус, выглядит вполне неплохо для всего цикла выпрямление-понижение-заряд… разряд-преобразование в синусоиду-повышение.

      • alexeimoisseev
        /#20419455

        Централизованное управление через интернет как раз не получится. Интернет-соединение может быть неидеальным. Команды могут не дойти до девайса. К тому же в некоторых странах явно запрещено cloud-based DLM.

        Зато частота сети одинакова для всей сети, поэтому её и можно использовать, как централизованную команду.

        • bagamut
          /#20422803

          Оно уже так работает. 99% доходит, работает кластерами по сотне штук, этого достаточно для эксплуатации.

  5. tlv
    /#20421135

    Автор странновато видит gmart grid перспективы.

    То есть, одно дело — это классика, выровнять пики производства, заряжая автомобиль именно в те моменты, когда зеленая энергетика (а весь этот карнавал нужен именно для поддержания зелёной энергетики с её непредсказуемой выработкой) дает пик производства, и не заряжать — когда не пик.

    Но совсем другое — отдавать излишек в сеть, превращая батарею авто в резервную батарею электросети, расходуя на это её ресурс… Даже если автовладельцы начнут получать прибыль за счет продажи ээ обратно в сеть. Если хочется «помайнить» на скачках «курса» электроэнергии — то для этого, наверное, лучше подойдут батареи, которые будут обладать чуть другим набором параметров, чем батареи автомобиля.

    • bagamut
      /#20423255

      Автомобильные как раз очень хорошо подходят, на самом деле их ресурс до 20 лет, и они все равно будут деградировать даже если их не использовать, а так деградация будет компенсироваться уменьшением расходов на потребление электричества.

  6. sandello
    /#20421185

    .

  7. latonita
    /#20423243

    Предвижу удобство давления на и контроля за неугодными гражданами и компаниями. Попал в опалу или перед какими либо событиями — батареи всех твоих средств передвижения заблаговременно разряжены.

  8. tnt23
    /#20431889

    ChaDeMo не говорит автомобилю, с какой мощностью ему заряжаться — от автомобиля принимается запрос на нужный ток и обеспечивается его выдача. Но главное, что ChaDeMo не поддерживает самого интересного — отдачи энергии батареи авто в сеть. На это рассчитан другой стандарт, CCS.