De overgrote meerderheid van de eigenaren van elektrische voertuigen laadt hun auto 's avonds of 's nachts thuis op. Volgens een nieuwe Stanford-studie doen we het verkeerd.

In maart publiceerde het onderzoeksteam een ​​paper over een model dat ze hebben gemaakt voor de vraag naar opladen dat kan worden toegepast op een reeks populaties en andere factoren. In de nieuwe studie, gepubliceerd op 22 september in Nature Energy , pasten ze hun model toe op het hele westen van de Verenigde Staten en onderzochten ze de stress die het elektriciteitsnet in de regio tegen 2035 zal ondervinden als gevolg van het groeiende EV-bezit. In iets meer dan tien jaar ontdekten ze dat een snelle groei van het aantal elektrische auto's alleen al de piekvraag naar elektriciteit met wel 25 procent zou kunnen verhogen, ervan uitgaande dat het opladen in woningen en 's nachts zou blijven overheersen.

Om de hoge kosten van al die nieuwe capaciteit voor het opwekken en opslaan van elektriciteit te beperken, moeten bestuurders volgens de onderzoekers overstappen op dagladen op het werk of openbare laadstations, wat ook de uitstoot van broeikasgassen zou verminderen. Deze bevinding heeft beleids- en investeringsimplicaties voor de regio en haar nutsbedrijven, vooral sinds Californië eind augustus verhuisde om de verkoop van benzineauto's en lichte vrachtwagens vanaf 2035 te verbieden.

"We moedigen beleidsmakers aan om gebruikstarieven te overwegen die dagladen aanmoedigen en investeringen in oplaadinfrastructuur stimuleren om chauffeurs van huis naar werk te verplaatsen voor opladen", zei de co-senior auteur van het onderzoek, Ram Rajagopal, een universitair hoofddocent civiele en milieutechniek aan Stanford .

In februari bereikte de cumulatieve verkoop van elektrische voertuigen in Californië 1 miljoen, goed voor ongeveer zes procent van de auto's en lichte vrachtwagens. De staat heeft zich gericht op 5 miljoen EV's op de weg tegen 2030. Wanneer de penetratie 30 tot 40 procent van de auto's op de weg bereikt, zal het netwerk aanzienlijke stress ervaren zonder grote investeringen en veranderingen in laadgewoonten, zei Rajagopal. Het bouwen van die infrastructuur vereist een aanzienlijke doorlooptijd en kan niet van de ene op de andere dag worden gedaan.

"We hebben rekening gehouden met de hele westelijke regio van de VS, omdat Californië sterk afhankelijk is van de invoer van elektriciteit uit de andere westelijke staten. Het opladen van elektrische voertuigen plus alle andere elektriciteitsverbruik heeft gevolgen voor de hele westelijke regio, gezien het onderling verbonden karakter van ons elektriciteitsnet", zegt Siobhan Powell, hoofdauteur van de studie van maart en de nieuwe.

"We waren in staat om aan te tonen dat met minder thuisladen en meer opladen overdag, de westelijke VS minder opwekcapaciteit en opslag nodig zouden hebben, en het zou niet zoveel zonne- en windenergie verspillen", zegt Powell, werktuigbouwkunde Ph.D. '22.

"En het zijn niet alleen Californië en westerse staten. Alle staten moeten mogelijk de prijsstructuren voor elektriciteit heroverwegen naarmate hun EV-oplaadbehoeften toenemen en hun net verandert", voegde Powell toe, die onlangs een postdoctorale onderzoekspositie innam bij ETH Zürich.

Zodra 50 procent van de auto's op de weg wordt aangedreven door elektriciteit in het westen van de VS - waarvan ongeveer de helft van de bevolking in Californië woont - zou meer dan 5,4 gigawatt aan energieopslag nodig zijn als de oplaadgewoonten hun huidige koers zouden volgen. Dat is het capaciteitsequivalent van 5 grote kernreactoren. Een grote verschuiving naar opladen op het werk in plaats van thuis zou de benodigde opslagruimte voor EV's terugbrengen tot 4,2 gigawatt.

Incentives wijzigen

De huidige gebruikstijden moedigen consumenten aan om waar mogelijk het elektriciteitsverbruik naar de nacht over te schakelen, zoals het laten draaien van de vaatwasser en het opladen van elektrische voertuigen. Deze tariefstructuur weerspiegelt de tijd vóór significante leveringen van zonne- en windenergie, toen de vraag overdag het aanbod dreigde te overtreffen, vooral in de late namiddagen in de zomer.

Tegenwoordig heeft Californië tijdens de late ochtenden en vroege middagen overtollige elektriciteit, voornamelijk dankzij de zonnecapaciteit. Als de meeste EV's in deze tijden zouden opladen, zou de goedkope stroom worden gebruikt in plaats van verspild. Als alternatief, als de meeste EV's 's nachts blijven opladen, moet de staat op grote schaal meer generatoren bouwen - waarschijnlijk aangedreven door aardgas - of dure energieopslag. Elektriciteit die eerst naar een enorme batterij gaat en vervolgens naar een EV-batterij verliest stroom vanaf de extra stop.

Op lokaal niveau, als een derde van de huizen in een buurt een elektrische auto heeft en de meeste eigenaren het opladen blijven instellen om om 23.00 uur te beginnen. of wanneer de elektriciteitstarieven dalen, kan het lokale net instabiel worden.

"De bevindingen uit dit artikel hebben twee ingrijpende implicaties:de eerste is dat de prijssignalen niet zijn afgestemd op wat het beste zou zijn voor het elektriciteitsnet - en voor de belastingbetalers. De tweede is dat het vraagt ​​om investeringen in een oplaadinfrastructuur voor waar mensen werk," zei Ines Azevedo, de andere co-senior auteur van het nieuwe artikel en universitair hoofddocent energiewetenschap en -techniek aan de Stanford Doerr School of Sustainability, die op 1 september werd geopend.

"We moeten snel handelen in de richting van het koolstofarm maken van de transportsector, die verantwoordelijk is voor het grootste deel van de uitstoot in Californië", vervolgde Azevedo. "Dit werk geeft inzicht in hoe we daar kunnen komen. Laten we ervoor zorgen dat we beleid en investeringsstrategieën nastreven die ons in staat stellen dit op een duurzame manier te doen."

Een ander probleem met het ontwerp van elektriciteitsprijzen is dat commerciële en industriële klanten hoge kosten in rekening brengen op basis van hun piekverbruik van elektriciteit. Dit kan werkgevers ontmoedigen om opladers te installeren, vooral wanneer de helft of meer van hun werknemers een elektrische auto hebben. Het onderzoeksteam vergeleek verschillende scenario's van de beschikbaarheid van laadinfrastructuur, samen met verschillende tarieven voor gebruiksduur in woningen en kosten voor commerciële vraag. Sommige tariefwijzigingen verslechterden de situatie op netniveau, andere verbeterden het. Desalniettemin bood een scenario met laadinfrastructuur die meer opladen overdag en minder thuisladen aanmoedigt, de grootste voordelen, zo bleek uit het onderzoek. + Verder verkennen

Het integreren van elektrische voertuigen in het elektriciteitsnet kan stroomuitval voorkomen