Električno vozilo ali električna baterija?

Električnih avtomobilov je za zdaj še zelo malo. Imajo svoje omejitve, so dragi in bi – tega se premalo zavedamo – v velikih količinah pomenili hudo obremenitev za obstoječa distribucijska omrežja električne energije. Razen če bodo postali neločljivi del le-teh.

Dovolite mi, da začnem uvod z nekaj dolgočasnimi številkami. Globalno gledano je električnih vozil le približno 2 odstotka, vendar v prihodnjih letih pričakujemo hitro rast tega deleža. Tržni delež si bodo razdelili priključni hibridi (avtomobili, ki imajo motor na notranje izgorevanje in električni monitor ter jih lahko polnimo iz električnega omrežja) in popolnoma električna vozila. Po oceni globalne energetske agencije je mogoče računati na 250 milijonov tovrstnih prodanih avtomobilov do leta 2030 in letno prodajo od 23 do 45 milijonov primerkov.

Take številke bodo seveda močno obremenile distribucijska omrežja, saj avtomobili za svoje delovanje potrebujejo nezanemarljive količine (električne) energije. Bo za take penetracije električnih vozil potrebno ojačati distribucijska omrežja, da bomo sploh lahko sledili njihovi popularnosti?

Veliko strokovnjakov meni, da je odgovor v inovacijah na distribucijskem omrežju in pravilnem pristopu k implementaciji pametnih rešitev, saj bo v nasprotnem sledenje potrebam distribucije električne energije neučinkovito in enostavno predrago. Ključni za distribucijsko omrežje, kjer bo neposredno ali prek polnilnice priključena velika večina osebnih in večjih transportnih električnih vozil, bodo pametni pristopi k upravljanju in razdeljevanju moči oziroma energije.

Še več, nekateri v električnih vozilih vidijo priložnost za trajnostno transformacijo prometa in celotne družbe k manj ogljični, saj promet predstavlja kar 32 odstotkov vseh izpustov ogljikovega dioksida. Treba bo le zagotoviti, da se bo vsa potrebna energija za polnjenje električnih vozil proizvedla iz zelenih tehnologij. V razumevanje celotnega konteksta je treba vključiti tudi oceno, da vozila v povprečju uporabljamo le 3–5 odstotkov celotnega časa. Torej ta večinoma stojijo in so z energetskega vidika neizkoriščeno sredstvo.

Če povedano v uvodu in vse te številke postavimo v kontekst, lahko strnemo, da so ključni element pri inovacijah ravno baterije v električnih omrežjih, ki lahko blažijo nepredvidljivo proizvodnjo obnovljivih virov, avtomobil pa si pa lahko predstavljamo kot zalogovnik na kolesih oziroma do danes manjkajoči element tovrstnih inovacij. Zveni zanimivo? Sam menim, da ne dovolj, zato se bo le redkokdo odločil za nakup električnega vozila.

Kaj pametno omrežje pomeni za uporabnika?

Električni avtomobili so tihi, mirni in manj onesnažujejo okolje, v primeru pametne povezave z distribucijskim omrežjem pa bi za uporabnike, voznike, družine in seveda podjetja imeli še nekaj prednosti. Poglejmo, katere inovacije so predvidene v tej smeri in kako bodo krojile spremembe našega vsakdana.

Projekcija prodaje električnih vozil. Vir: IEA, Global EV Outlook 2019

Prilagodljivo polnjenje je pojem, ki danes na tržišču deluje tudi že v praksi. Polnjenje električnega avtomobila v taki konfiguraciji se v polnilnici prilagaja, denimo, moči sončne elektrarne, odjemu stavbe ali hiše. Odvisno je od delovanja ostalih porabnikov v hiši. Če imamo, na primer, v hiši toplotno črpalko in ta deluje s polno močjo ter torej porablja veliko električne moči, se lahko polnjenje v avtomobilu s pametno polnilnico temu prilagodi in tako zagotovi nemoteno delovanje znotraj priključne moči. Temu načinu polnjenja so strokovnjaki dodelili kratico V1G in je že popolnoma delujoč koncept ter standardiziran in implementiran v večini pametnih polnilnic.

Pojdimo naprej – vključimo sončne elektrarne! Treba je vedeti, da se po električnem omrežju v vsakem trenutku porabi enako energije, kot je je proizvedene. Kadar ni točno tako, če nastopijo razhajanja, lahko pride do prenihajev frekvence (50 Hz) in ogrožanja stabilnosti omrežja kot tudi vseh naprav, ki so nanj priključena. Večji del negotovosti v tem ravnovesju smo bili do zdaj odjemalci (porabniki) sami, a so naše rutinske navade in s tem povezana poraba precej predvidljive, zato so tovrstne težave v omrežju zelo redke. Če pa bomo v omrežje vključili sončne elektrarne, kar bo za zagotavljanje trajnostnega prevoza v kombinaciji z električnimi vozili in prehod k manj ogljični družbi nujno, se bo to spremenilo.

Sončne elektrarne so vir nestabilnosti v omrežju, ker električno energijo proizvajajo neredno oziroma takrat, ko sije sonce. Ponoči sploh ne, ob oblačnih dnevih pa le malo. Potrebujemo torej shrambe, ki bodo čez dan oziroma ob soncu proizvedeno energijo znale shraniti za čas, ko jo bomo potrebovali. Ko je govora o električnem vozilu, se o njem ne razmišlja le kot o prevoznem sredstvu, temveč kot o digitalni platformi oziroma digitalizirani bateriji na kolesih. Če je ta opremljena z možnostjo upravljanja in prilagajanja nepredvidljivim navadam uporabnikov ter predvsem nepredvidljivi proizvodnji elektrarn, je mogoča popolna uravnovešenost med proizvodnjo in porabo, celotno elektroenergetsko omrežje pa tako spet postane stabilno, kot je bilo, preden smo vanj vključili množico sončnih elektrarn.

Ko bi bilo proizvodnje v določenem trenutku preveč, bi lahko polnili vozila, ko bi bilo te premalo, kot ob večerni konici, ko bi ob prihodu domov vsi polnili vozila, bi lahko energijo iz avtomobilov, ki je ne potrebujejo, vračali v omrežje. S tem bi lahko zagotovili obvladljivo umeščanje mikroproizvodnje v oskrbo z električno energijo.

V tem trenutku imamo torej tihe, varčne in za okolje neškodljive avtomobile, ki povrh vsega še uravnavajo elektrodistribucijsko omrežje. Sem v nakup morda že prepričal ekološko osveščene navdušence in tiste, ki nam je skrb za okolje na prvem mestu? Morda, a za veliko večino to, žal, še ni dovolj. Pojdimo naprej.

Potencial električnega avtomobila kot »baterije na kolesih« se ne konča tu. Najnovejši prototipi vozil v primeru prekinitve napajanja iz omrežja omogočajo tudi oskrbo doma. Ob večjih ujmah ali nestabilnosti sistema bi lahko z električnimi avtomobili, ki omogočajo dvosmerno polnjenje in praznjene energetskega hranilnika, zagotovili nemoteno napajanje in oskrbo. Koliko energije je v električnem avtomobilu srednjega dosega sploh na voljo, če privzamemo, da ima litijev akumulator zmogljivosti 75 kWh?

Povprečna poraba gospodinjstva, ki za ogrevanje uporablja toplotno črpalko, je dnevno 24 kWh. V primeru prekinjenega napajanja bi lahko tak avtomobil zagotavljal tri dni oskrbe za ves dom. Če upoštevamo, da bi na strehi imeli še sončno elektrarno, je stanje še boljše, da ne govorimo o tem, če bi imeli doma dva avtomobila, kar dandanes ni več redkost (res pa je, da imamo trenutno bencinska in dizelska vozila). Tako bi lahko, upam si celo trditi, da bomo, v prihodnosti z avtomobili in strešno sončno elektrarno napajali kar ves teden. Upam, da sem s tem pridobil še tisti del morebitnih prihodnjih kupcev električnega avtomobila, ki za katere je pomembna samooskrba.

Toda, res je, današnje omrežje bolj ali manj deluje vedno, skorajda 100 odstotkov časa, vsaj za tiste, ki živijo v mestih. Naj poskusim še z enim prepričevalnim bombončkom – meri na tiste, ki zabavo iščejo na odročnih krajih, v vikend hiškah predalpskega sveta Slovenije ali skritih kotičkih hrvaških otokov na morju.

Elektricno vozilo ali baterija na kolesih.png; Električno vozilo ali baterija na kolesih?

Pomislite, vedno imate s seboj veliko energije, kadarkoli lahko uporabite vtičnico, ki se nahaja v vašem avtomobilu. Kako bi jo lahko uporabili? V prostem času, denimo, za napajanje prikolice ali avtodoma, morda električnega čolna. Ali pa za otroško zabavo z neizmerno količino energije za ozvočenje ali oskrbo odročne vikend hiške, ki bi jo lahko ogrevali kar s kaloriferjem, si skuhali kavo in prebrali dobro knjigo ob enaki gotovosti oskrbe z električno energijo kot doma. Kaj pa žuri? Namesto glasnega, težkega generatorja bi lahko uporabili baterijo avtomobila – ste frajerji in obenem rešujete planet.

Vizualizacija koncepta modernega doma, napajanega iz kombinacije sončne elektrarne in električnega vozila

V resnici ne znam oceniti, koliko sem s primeri prepričljiv. Ocenjujem pa, da bo nekoliko drugačen pogled na avtomobile marsikomu v prihodnje marsikdaj olajšal vsakodnevne zagate in oskrbel potrebe po energiji. Eno pa je gotovo: električni avtomobili so lahko veliko več kot le prevozno sredstvo in zato morda že danes s tega gledišča poceni in ne dragi, kot meni širša javnost.