В новом исследовании исследователи Массачусетского технологического института обнаружили, что можно смягчить или устранить обе эти проблемы без необходимости в передовых технологических системах подключенных устройств и связи в режиме реального времени, что может привести к увеличению затрат и энергопотребления. Вместо этого, стимулирование размещения зарядных станций для электромобилей (EV) стратегическими способами, вместо того, чтобы позволять им появляться где попало, и настройка систем для инициирования зарядки автомобилей с задержкой потенциально могли бы изменить ситуацию.

Исследование, которое будет опубликовано в журнале Cell Сообщает о физической науке, написана Захари Ниделлом, доктором философии 22 года, постдоком Вей Вей и профессором Джессикой Транчик из Института данных, систем и общества Массачусетского технологического института.

В своем анализе исследователи использовали данные, собранные в двух городах-выборках: Нью-Йорке и Далласе. Данные были собраны, среди прочего, из анонимных записей, собранных с помощью бортовых устройств в транспортных средствах, и опросов, в ходе которых были тщательно отобраны группы населения, чтобы охватить различные модели поведения в поездках. Они показали, в какое время суток используются автомобили и как долго, а также сколько времени транспортные средства проводят в различных местах - жилых, рабочих, торговых, развлекательных и так далее.

Полученные результаты, по словам Транчика, "дополняют картину вопроса о том, где стратегически разместить зарядные устройства для поддержки внедрения электромобилей, а также для поддержки электросети".

Например, повышение доступности зарядных станций на рабочих местах могло бы помочь использовать пиковую мощность, вырабатываемую в полдень солнечными электростанциями, которая в противном случае могла бы пропасть впустую, поскольку неэкономично создавать достаточное количество батарей или других накопителей, чтобы сохранить всю ее на более поздний срок. Таким образом, зарядные устройства на рабочем месте могут обеспечить двойную выгоду, помогая снизить вечернюю пиковую нагрузку от зарядки электромобилей, а также используя выработку солнечной энергии.

Это оказывает значительное воздействие на систему электроснабжения, особенно если система должна удовлетворять потребности в подзарядке полностью электрифицированного парка личных транспортных средств наряду с пиками других потребностей в электроэнергии, например, в самые жаркие дни года. По словам исследователей, если вечерние пики спроса на зарядку электромобилей не будут устранены, может потребоваться установка более чем на 20 процентов дополнительных мощностей для выработки электроэнергии.

"Медленная зарядка на рабочем месте может быть более предпочтительной, чем технологии быстрой зарядки, позволяющие более эффективно использовать солнечные ресурсы в полдень", - говорит Вэй.

Между тем, при отложенной домашней зарядке к каждому зарядному устройству для электромобилей может прилагаться простое приложение для оценки времени начала цикла зарядки, чтобы оно заряжалось непосредственно перед тем, как понадобится на следующий день. В отличие от других предложений, требующих централизованного управления циклом зарядки, такая система не нуждается в передаче информации между устройствами и может быть предварительно запрограммирована - и может добиться значительного изменения спроса в сети, вызванного увеличением проникновения электромобилей. По словам Транчика, причина, по которой это работает так хорошо, заключается в естественной изменчивости поведения за рулем у разных людей в популяции.

Под "домашней зарядкой" исследователи подразумевают не только зарядное оборудование в отдельных гаражах или парковочных зонах. Они говорят, что важно сделать зарядные станции доступными на уличных парковках, а также на парковочных местах многоквартирных домов.

Транчик говорит, что полученные результаты подчеркивают ценность сочетания двух мер - зарядки на рабочем месте и отложенной зарядки дома - для снижения пикового спроса на электроэнергию, накопления солнечной энергии и удобного удовлетворения потребностей водителей в зарядке в любое время суток. Как команда показала в более ранних исследованиях, зарядка на дому может быть особенно эффективным компонентом стратегического пакета мест для зарядки; они обнаружили, что зарядка на рабочем месте не является хорошей заменой домашней зарядки для удовлетворения потребностей водителей в любое время суток.

"Учитывая, что на расширение инфраструктуры зарядки тратится много государственных денег, - говорит Транчик, - как вы можете стимулировать местоположение таким образом, чтобы оно было эффективно интегрировано в энергосистему, не требуя значительного расширения дополнительных мощностей?" Это исследование предлагает директивным органам некоторые рекомендации относительно того, на чем следует сосредоточить внимание правилам и стимулам.

"Я думаю, что одна из интересных вещей в этих выводах заключается в том, что, придерживаясь стратегии, вы можете избежать большого количества физической инфраструктуры, которая вам в противном случае понадобилась бы", - говорит она. "Ваши электромобили могут частично компенсировать потребность в стационарных накопителях энергии, и вы также можете избежать необходимости расширять мощность электростанций, подумав о расположении зарядных устройств как об инструменте управления потребностями - где они возникают и когда они возникают".

Команда обнаружила, что отложенная домашняя зарядка может иметь удивительное значение. "По сути, это стимулирует людей начать взимать плату позже. Это может быть что-то, что предварительно запрограммировано в ваших зарядных устройствах. Вы стимулируете людей немного отсрочить начало зарядки, чтобы не все заряжались одновременно, и это сглаживает пик ".

Такая программа потребовала бы определенных предварительных обязательств со стороны участников. "Вам нужно было бы заранее привлечь достаточное количество людей к участию в этой программе, чтобы избежать инвестиций в физическую инфраструктуру", - говорит Транчик. "Итак, если у вас есть достаточное количество подписавшихся людей, то вам, по сути, не нужно строить эти дополнительные электростанции".

Не факт, что все это будет выстроено в правильную линию, и создание правильного сочетания стимулов имело бы решающее значение. "Если вы хотите, чтобы электромобили служили эффективной технологией хранения солнечной энергии, то рынок электромобилей должен расти достаточно быстро, чтобы иметь возможность это делать", - говорит Транчик.

Чтобы наилучшим образом использовать государственные средства, чтобы помочь этому произойти, она говорит: "вы можете стимулировать установки зарядки, которые в идеале должны проходить через конкурсный процесс - в частном секторе компании будут участвовать в торгах за разные проекты, но вы можете стимулировать установку зарядки на рабочих местах, например, чтобы использовать оба из этих преимуществ." Зарядные устройства, к которым люди могут получить доступ, когда они припаркованы рядом со своими домами, также важны, добавляет Транчик, но по другим причинам. Домашняя зарядка - это один из способов удовлетворить потребности в зарядке, избегая при этом неудобных перебоев в поездках людей.

Исследование было поддержано Операционной программой Европейского фонда регионального развития по конкурентоспособности и интернационализации, Региональной операционной программой Лиссабона в Португалии и Португальским фондом науки и техники.