Şarjı Tersine Çevirmek, Elektrikli Araçları Büyük Ölçekli Bir Enerji Kaynağına Dönüştürebilir
Elektrikli araçlardan şebekeye aktarılan pil gücü, net sıfır geleceğe hızlı bir şerit yol açabilir. Gelecekte, elektrikli araçlar "tekerlekler üzerinde enerji depolama" işlevi görerek, pillerini şimdi olduğu gibi elektrik şebekesinden şarj etmenin yanı sıra, gücü geri göndermek ve şebekeye destek hizmetleri sağlamak için akışı tersine çevirerek yenilenebilir enerjilerin büyümesini hızlandırabilir.
Elektrikli araç (EV) sahipleri evde ve işte şarj istasyonlarına bağlanmaya ve pillerini elektrik şebekesinden gelen elektrikle şarj etmeye alışkındır. Ancak bir gün, arabaları da akışı tersine çevirme ve elektronları şebekeye geri gönderme kapasitesine sahip olacak. Bir MIT ekibi tarafından Energy Advances Dergisinde yayınlanan yeni bir makaleye göre, elektrikli araçların sayısı arttıkça araç filosunun pilleri, enerji geçişi üzerinde potansiyel olarak dramatik etkileri olan uygun maliyetli, büyük ölçekli bir enerji kaynağı olarak hizmet edebilir.
MIT Kimya Mühendisliği Bölümü'nde baş yazar ve doktora öğrencisi olan Jim Owens; “Büyük bir ölçekte, araçtan şebekeye (V2G), yenilenebilir enerji büyümesini artırabilir, sabit enerji depolama ihtiyacını ortadan kaldırabilir ve geleneksel olarak rüzgâr ve güneş kesintilerini dengelemek için kullanılan doğal gaz gibi sağlam, her zaman kullanılabilir durumda olan bir kaynak olarak jeneratörlere olan bağımlılığı azaltabilir" diyor. Makalenin diğer yazarları arasında MIT Energy Initiative'de (MITEI) baş araştırmacı, bilim insanı Emre Gençer ve MITEI için yapılan bir araştırmanın uzmanı olan Ian Miller yer alıyor.
Grubun çalışması, karbon emisyon hedefleri, değişken yenilenebilir enerji (VRE) üretimi ve bina enerji depolama, üretim maliyetleri, ve iletim altyapısı gibi faktörleri entegre eden yeni bir hesaplama modeli karmasından yararlanan, geleceğin güç sistemlerinin ilk kapsamlı, sistem tabanlı analizidir.
Gençer; “Elektrikli araçların şebekeye nasıl hizmet verebileceğini, bu araçları sadece tekerlekler üzerinde enerji depolama sistemi gibi düşünerek değil, aynı zamanda V2G uygulamalarının tüm enerji sistemi için değerini ve elektrikli araçların güç sistemini karbondan arındırma maliyetini azaltıp azaltamayacağını araştırdık. Sonuçlar şaşırtıcıydı; Şahsen burada bu kadar potansiyele sahip olabileceğimize inanamadım" diyor.
Altyapıyı değiştirmek
Amerika Birleşik Devletleri ve diğer ülkeler karbon emisyonlarını sınırlamak için katı hedefler peşinde koşarken ve EV'nin benimsenme oranı hızla artarken ulaşımın elektrifikasyonu başladı. Bazı tahminler, önümüzdeki 30 yıl içinde EV'lerin içten yanmalı araçların yerini alacağını gösteriyor. Ancak emisyonsuz sürüşün artmasıyla birlikte, enerji talebi de artacak. Gençer, "Zorluk, hem araçları şarj etmek için yeterli elektriğin olmasını, hem de bu elektriğin yenilenebilir kaynaklardan gelmesini sağlamaktır" diyor.
Ancak güneş ve rüzgâr enerjisi kesintili. Örneğin, lityum iyon piller kullanan sabit enerji depolama tesisleri veya büyük ölçekli, doğal gaz veya hidrojen yakıtlı enerji santralleri gibi bu kaynaklar için yeterli yedekleme olmadan, temiz enerji hedeflerine ulaşmak zor olacaktır. Daha da can sıkıcı olan, gerekli yeni enerji altyapısını inşa etme maliyetleri yüz milyarları buluyor.
Araştırmacılar, V2G'nin tam olarak burada kritik ve hoş bir rol oynayabileceğini bildiriyor. Örneğin ekip, katı karbon kısıtlamalarını karşılayan teorik bir New England güç sistemine ilişkin örnek olay incelemesinde, bölgenin sekiz milyon hafif hizmet yolcu EV'sinin yalnızca %13,9'unun katılımı ile 14,7 gigawatt sabit enerji deposunun yerini alabileceğini buldu. Bu, yeni depolama kapasitesi oluşturmanın beklenen maliyeti olan 700 milyon $'a varan tasarruf sağladı.
Makaleleri ayrıca, sıcak yaz günleri gibi en yoğun talep zamanlarında EV pillerinin oynayabileceği rolü de açıkladı. Owens, "V2G teknolojisi, bu bölümleri kapsayacak şekilde sisteme elektriği geri enjekte etme yeteneğine sahip, bu nedenle ek doğal gaz türbinleri kurmamıza veya yatırım yapmamıza gerek yok. EV'lerin ve V2G'nin güç sistemlerimizin geleceğini etkileme şekli, çalışmamızın en heyecan verici ve yeni yönlerinden biridir" diyor.
Modelleme gücü
V2G'nin varsayımsal New England güç sistemi üzerindeki etkilerini araştırmak için araştırmacılar, EV seyahat ve V2G hizmet modellerini MITEI'nin mevcut modelleme araçlarından ikisi ile entegre ettiler: Araç filosunu ve elektrik talebi büyümesini projelendirmek için Sürdürülebilir Enerji Sistem Analizi Modelleme Ortamı (SESAME) ile elektrik üretim, depolama ve iletim sistemlerinin yatırım ve işletme maliyetlerini modelleyen GenX… Farklı EV katılım oranları, geleneksel ve yenilenebilir enerji tedarikçileri için üretim maliyetleri, şarj altyapısı yükseltmeleri, araçlar için seyahat talebi, elektrik talebindeki değişiklikler ve EV pil maliyetleri gibi girdileri de projeye dahil ettiler.
Analizleri, enerji sistemlerindeki V2G uygulamalarından hiçbir emisyon üst sınırı olmayanlar da dahil olmak üzere tüm karbon emisyon kısıtlama seviyelerinde fayda sağlanabileceğini gösterdi. Bununla birlikte, modelleri, V2G'nin güç sistemine en büyük değeri, karbon kısıtlamalarının en agresif olduğu zamanlarda, kilovat saat yük başına 10 gram karbondioksitte sağladığını öne sürüyor. V2G'den elde edilen toplam sistem tasarrufu, %5 ile %80 arasındaki EV katılım oranlarını yansıtarak 183 milyon ila 1.326 milyon dolar arasında değişiyordu.
Owens, "Çalışmamız, V2G'nin gelecekteki bir güç sistemi için sahip olduğu doğal değeri ortaya çıkarmaya başladı. Depolamaya ve üretime harcanacak çok para tasarruf edebileceğimizi gösterdi" diyor.
V2G'den yararlanma
Ekonomiyi karbondan arındırmanın yollarını arayan bilim adamları için, garajlara veya ofis alanlarına park edilmiş ve çalışma ömürlerinin %90'ı boyunca şebekeye bağlı milyonlarca EV'nin karşı konulmaz bir güç olduğunu kanıtlıyor. Gençer, "Orada bu depolama alanı, daha da büyüyecek devasa bir kullanılabilir kapasite var ve bundan tam olarak yararlanmazsak boşa gidiyor" diyor.
Bu uzak bir ihtimal değil. Yeni kurulan şirketler şu anda EV'ler ile şebeke operatörleri veya diğer kuruluşlar arasında iki yönlü iletişime izin verecek yazılımları test ediyor. Doğru algoritmalarla EV'ler, her araç sahibinin ihtiyaçlarına göre uyarlanmış profillere göre enerjiyi şebekeden şarj eder ve şebekeye gönderir, böylece pili asla tükenmez.
Gençer; "Tüm araçların aynı anda, örneğin, çoğu yolcu akşam erkenden eve döndüğünde, akşam 6'da şebekeye enerji göndermek için müsait olacağını varsaymıyoruz” diyor. Gençer, EV sürücülerinin çok çeşitli programlarla, ortalama 24 saatlik bir süre boyunca elektrik kullanımındaki ani artışları kapatmak için yeterli pil gücü sağlayacağına inanıyor. Ayrıca, gün içinde yalnızca kısa mesafeler için kullanılan ve daha sonra boşta kalan elektrikli okul otobüsleri gibi başka potansiyel pil gücü kaynakları da var.
MIT ekibi, V2G’ye tüketici katılımının zorluklarını kabul ediyor. EV sahipleri temiz, çevreci bir sürüşün keyfini çıkarırken, otomobillerinin aküsüne erişimi bir elektrik şebekesine veya güç sistemi operatörleriyle çalışan bir toplayıcıya devretmek konusunda o kadar hevesli olmayabilirler. Bu konuda politikalar ve teşvikler yardımcı olacaktır.
Gençer, “Şebekeye hizmet verdiğiniz için, tıpkı güneş paneli kullanıcıları gibi, katılımınız karşılığında size ödeme yapılabilir ve elektrik fiyatları çok yüksek olduğunda bir prim ödenebilir” diyor.
Owens; "İnsanlar günün her saatinde katılmaya istekli olmayabilir, ancak geçen yıl Teksas'ta olduğu gibi elektrik kesintisi senaryolarımız veya iletim hatlarında özellikle sıcak günlerde bir sıkıntı varsa, belki bu araçları 24 ila 48 saat çalıştırarak enerjiyi sisteme geri gönderebiliriz" diyor.
Gençer; “Şebekeye bu hizmeti vererek topluma katkıda bulunduğunuzda, sistem maliyetlerini düşürmenin tam avantajını elde edecek ve ayrıca sistemin daha hızlı ve daha büyük ölçüde karbondan arındırılmasına yardımcı olacaksınız" diyor.
Eyleme geçirilebilir içgörüler
Tezini V2G araştırması üzerine inşa eden Owens, şu anda ağır hizmet tipi elektrikli araçların güç sisteminin karbondan arındırılmasındaki potansiyel etkisini araştırıyor. Owen, “Amazon ve FedEx gibi şirketlerin teslimat kamyonları, elektrikli araçların en erken benimseyenleri olacak. Gündüz düzenli rotaları olduğu ve geceleri depoya geri döndüğü için çok çekiciler, bu da onları elektrik sağlama ve güç sisteminde dengeleme hizmetleri için çok faydalı kılıyor” diyor.
Gençer, "Analizimiz gerçekten tam zamanında yapıldı, çünkü elektrikli araç pazarı henüz gelişmedi. Bu, araç üreticileri ve sistem operatörleriyle içgörülerimizi paylaşabileceğimiz anlamına geliyor; bu, potansiyel olarak onları V2G teknolojilerine yatırım yapma konusunda etkileyerek, kamu hizmeti ölçeğinde depolama oluşturma maliyetlerinden kaçınarak ve daha temiz bir geleceğe geçişi mümkün kılıyor” diyor.
Bu çalışma, MITEI'nin Gelecek Enerji Sistemleri Merkezi tarafından finanse edildi.
