Nová analýza naznačuje, že budoucnost elektromobility nemusí stát na masivním a drahém posilování elektrické sítě. Podstatně větší roli může sehrát chytré řízení nabíjení, které dokáže rozložit odběr elektřiny tak, aby se miliony aut nepřipojovaly k síti ve stejný okamžik.

Studie společnosti The Brattle Group, zpracovaná pro EnergyHub, přichází se závěrem, který jde proti často opakované obavě, že elektrická síť plošný nástup elektromobilů jednoduše neunese. Podle autorů nemusí být hlavním problémem samotné množství elektřiny, ale způsob, jakým se tato elektřina odebírá. Jinými slovy, nejde ani tak o to, kolik aut se bude nabíjet, ale kdy přesně se začnou nabíjet.

Největší riziko vzniká ve chvíli, kdy všichni nabíjejí najednou

Debata o elektromobilech se často točí kolem otázky, zda bude v síti dostatek energie pro miliony nových vozidel. Energetici ale upozorňují, že skutečné omezení leží jinde. Síť se nedostává pod tlak kvůli celkové spotřebě během celé noci, ale kvůli krátkým úsekům, ve kterých prudce vzroste poptávka.

Právě tyto špičky jsou pro distribuční soustavu nejdražší. Pokud se v určité čtvrti začnou ve stejnou dobu nabíjet desítky nebo stovky aut, musí být na takové zatížení připraveny místní transformátory, sekundární vedení i rozvodny. Posilování těchto prvků je nákladné a výsledné investice se obvykle promítnou do účtů všech odběratelů elektřiny, nejen majitelů elektromobilů.

Paradoxem je, že síti může škodit právě chování, které dnes působí na první pohled nejlogičtěji. Řidiči se snaží využít nejlevnější noční tarif, a proto nastavují nabíjení na začátek levného období. Výsledek je předvídatelný. Velké množství vozidel se připojí téměř současně a vytvoří výraznou odběrovou špičku.

Podle studie The Brattle Group může tento zvyk vést až k dvojnásobné špičkové spotřebě oproti scénáři, ve kterém by řidiči nabíjeli náhodně a bez časového omezení. Levnější tarif tedy sice pomáhá domácnostem snížit náklady, ale bez další koordinace může vytvořit přesně ten typ problému, kterému se energetika snaží vyhnout.

Tarify vznikly v době, kdy elektromobily nebyly tématem

Časově rozlišené tarify, tedy rozdělení dne na dražší a levnější pásma, vznikly dávno před masovým nástupem elektromobilů. Jejich výhoda je jednoduchost. Spotřebitel ví, kdy je elektřina levnější, a podle toho si plánuje provoz energeticky náročnějších spotřebičů.

Jenže elektromobil není pračka ani bojler. Baterie auta má mnohem větší kapacitu a při současném připojení mnoha vozidel se odběr rychle násobí. Tarify, které dříve pomáhaly vyhlazovat zatížení sítě, tak mohou v éře elektromobility nechtěně vytvářet nové špičky.

Studie připomíná, že podobný princip se projevuje bez ohledu na konkrétní zemi. Ve Španělsku začíná nejlevnější pásmo zpravidla kolem půlnoci a trvá do rána. Ve Spojených státech, odkud výzkum pochází, může levnější období začínat už večer. Rozdíl v hodinách ale nemění podstatu problému. Jakmile začne levnější elektřina, velká část uživatelů spustí nabíjení současně.

Řešením může být aktivně řízené nabíjení

Autoři studie proto navrhují jiný přístup, známý jako aktivní řízené nabíjení. Nejde pouze o jednoduché nastavení času, kdy se má auto začít dobíjet. Systém pracuje chytřeji a rozděluje odběr podle aktuálního zatížení sítě, potřeb řidiče a dostupného času do další jízdy.

Výsledky analýzy ukazují, že takový přístup by mohl zvýšit schopnost sítě přijímat další elektromobily přibližně 1,3 až 3,2krát. Rozdíl závisí na konkrétní části distribuční soustavy, ale podstatné je, že tohoto zlepšení lze dosáhnout bez rozsáhlých stavebních zásahů.

Princip je poměrně snadno pochopitelný. Řidič večer přijede domů, připojí auto k nabíječce a zadá, kdy má být vůz připraven. Systém potom nemusí začít nabíjet okamžitě. Může počkat na vhodnější chvíli, průběžně doplňovat energii a využít části noci, kdy je síť méně zatížená. Řidič přitom nepřichází o kontrolu. Ráno má auto připravené stejně, jako kdyby nabíjení spustil ručně hned po zaparkování.

Nejvyspělejší platformy mohou pracovat i s dlouhodobými zvyklostmi uživatele. Sledují, kdy obvykle odjíždí, kolik kilometrů denně ujede a kolik energie reálně potřebuje. Díky tomu dokážou nabíjet tak, aby baterie nebyla zbytečně dobíjena v nejméně vhodný okamžik, ale zároveň aby se řidič nemusel bát, že ráno odjede s téměř prázdným akumulátorem.

Data jsou konkrétní, ale je nutné je číst s rezervou

Výzkum vychází z reálných jízdních a nabíjecích návyků 58 lidí žijících ve státě Washington. Účastníci byli sledováni v běžném provozu, takže studie nestojí pouze na teoretických výpočtech. Zároveň je však fér dodat, že vzorek není obrovský a americké podmínky se od evropských v mnoha ohledech liší.

Rozdílná je například podoba bydlení, dostupnost vlastních garáží, způsob parkování i struktura lokálních distribučních sítí. Přesto je základní vzorec chování dobře přenositelný. Pokud je elektřina v určitém čase výrazně levnější, velká část uživatelů se bude snažit nabíjet právě tehdy. A pokud to udělají všichni najednou, vznikne problém bez ohledu na to, zda jde o Spojené státy, Španělsko nebo jiný evropský trh.

Autoři analýzy proto zdůrazňují význam včasného zavedení chytrých nabíjecích systémů. Pokud se podobná řešení rozšíří ještě předtím, než elektromobily začnou tvořit velkou část vozového parku, mohou se budoucí náklady na infrastrukturu výrazně snížit. Naopak čekat, až se přetížení sítě skutečně projeví, a teprve potom reagovat rozsáhlými stavebními úpravami, je podle studie nejméně výhodná cesta.

Technologie už existuje, problémem je důvěra řidičů

Z technického hlediska nejde o vzdálenou budoucnost. Společnosti jako ev.energy, Kaluza nebo WeaveGrid už pracují s pilotními programy virtuálních elektráren. Ty propojují domácí zařízení, baterie, nabíječky a další spotřebiče do koordinovaného celku, který může pomáhat vyrovnávat nabídku a poptávku po elektřině v reálném čase.

Největší překážkou tak nemusí být technologie, ale psychologie. Řidiči si musí zvyknout, že auto nemusí začít nabíjet okamžitě po připojení k zásuvce. Musí uvěřit, že systém zvládne dodat energii včas a že jejich vůz bude připraven přesně tehdy, kdy ho budou potřebovat.

Právě v tom může být hlavní výzva příštích let. Elektromobilita nebude záviset pouze na rychlosti výstavby nových nabíječek nebo na výkonu distribuční sítě. Stejně důležité bude naučit auta, nabíječky a energetiku spolupracovat tak, aby se z nočního nabíjení nestal hromadný nápor na síť, ale plynule řízený proces, který využije existující infrastrukturu mnohem efektivněji.

Zdroje článku: www.brattle.com, www.newstream.cz, www.energozrouti.cz