يسير اعتماد السيارة الكهربائية (EV) بشكل أسرع مما كان متوقعًا حتى قبل عام. تشير التوقعات الأخيرة إلى أن المركبات الكهربائية يمكن أن تكون مسؤولة 30 إلى 42 مليون مركبة خفيفة على طرق الولايات المتحدة في عام 2030. هذا لا يشمل الحافلات البلدية والمدرسية ، أو شاحنات التوصيل أو الشاحنات المتوسطة والثقيلة ، والتي تخضع أيضًا للكهرباء. ستكون جميعها مصادر جديدة لاستهلاك الطاقة على الشبكة لشحن بطارياتهم.

الأسئلة المطروحة على صناعة الطاقة الأمريكية هي: هل ستكون قدرة التوليد والشبكة قادرة على دعم احتياجات الشحن؟ هل السعة المناسبة وتوصيلات الشبكة ستكون جاهزة في المكان والزمان المناسبين من أجل بناء البنية التحتية ذات الشحن السريع المباشر (DCFC) ، عندما يمكن أن تمتد فترات الانتظار بالفعل إلى عام أو أكثر؟ وهل سيعاني نظام التوزيع المحلي من الازدحام والانقطاع عندما يقوم حي بأكمله بتوصيل مركباتهم الكهربائية في نهاية اليوم ، كما هو يحدث بالفعل في هولندا?

التعليق

الحاجة إلى التحجيم لسعة شحن EV جديدة

بالرغم ان 7.5 مليار دولار في التمويل الفيدرالي بالنسبة لشحن DCFC EV في ممر الطريق السريع ، يحتل العناوين الرئيسية ، فهو مجرد قمة جبل الجليد في ما هو مطلوب حقًا للحفاظ على تشغيل المركبات الكهربائية. وفقا ل دراسة جديدة تعتمد على البيانات  من المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، ستكون هناك حاجة إلى 28 مليون منفذ شحن لدعم 33 مليون راكب EVs ، وهو سيناريو اعتماد EV متوسط ​​المدى ، ويتألف من:

• 182,000 منفذ شحن DCFC يمكن الوصول إليه بشكل عام (المستوى 3) للسفر لمسافات طويلة ، وكهرباء ركوب الخيل ، والسائقين الذين ليس لديهم شحن سكني
• 1 مليون منفذ شحن من المستوى 2 في مواقع يمكن الوصول إليها بشكل عام حيث يقوم الأشخاص بإيقاف سياراتهم بالفعل ، مثل الأحياء عالية الكثافة ومباني المكاتب ومنافذ البيع بالتجزئة
• 26 مليون منفذ شحن من المستوى 1 والمستوى 2 في مواقع خاصة ، بما في ذلك منازل الأسرة الواحدة والمساكن متعددة العائلات وأماكن العمل ، حيث يتم الشحن بنسبة 80-90 بالمائة.

للمقارنة، دراسة 2022 من قبل معهد إديسون للكهرباء تتوقع (EEI) أن تكون هناك حاجة إلى 140,000 منفذ شحن سريع لدعم 26.4 مليون مركبة كهربائية في عام 2030 ، إلى جانب 12.9 مليون نقطة شحن أخرى. اليوم ، هناك بعض 32,811 منفذ DCFC عام و 109,222 منفذ شحن عام من المستوى 2 متوفر في الولايات المتحدة (اعتبارًا من 14 أغسطس 2023).

يدخل عدد من اللاعبين الجدد في صناعة شحن السيارات الكهربائية السوق لسد فجوة البنية التحتية الكبيرة الموجودة اليوم ، بما في ذلك المرافق الكهربائية. والبعض الآخر شركات تصنيع السيارات الكهربائية ، وشركات النفط والغاز ، وتجار توقف الشاحنات والمتاجر الصغيرة ، ومشغلي شبكات شحن السيارات الكهربائية القديمة والجديدة. سيتنافس الجميع للحصول على عقود على مستوى الولاية تمولها الحكومة الفيدرالية لبناء مواقع شحن DCFC - والبنية التحتية للشبكة الجديدة المطلوبة.

تتمثل إحدى الميزات التي تتمتع بها صناعة الطاقة الكهربائية في أن الطلب على توصيلات الشبكة الجديدة وزيادة القدرة على دعم شحن المركبات الكهربائية سيحدث بمرور الوقت ، مما يتيح الفرصة لتعديل العرض بما يتماشى مع الطلب. من ناحية أخرى ، فإن الطلب القادم على دعم شحن المركبات الكهربائية "متكتل". في معظم الحالات ، قد يكون من السهل نسبيًا استيعاب محاور الشحن على الطرق السريعة في المناطق الحضرية ، بينما تتطلب محطات الشحن الموجودة في الامتدادات الريفية ترقيات سريعة لتوصيلات الشبكة.

وينطبق الشيء نفسه على العرض والطلب على الكهرباء. بينما تشير بعض التقديرات إلى أنه على المستوى العالمي ، سيشكل شحن المركبات الكهربائية حوالي 4٪ فقط من إجمالي الطلب على الكهرباء بحلول عام 2030. ومع ذلك ، فإن هذا الطلب يحدث في فترات الذروة - الذروة الصباحية للشحن في يوم العمل ، والذروة في وقت مبكر من المساء للشحن المنزلي ، والارتفاعات الشديدة التقلب لمحطات الشحن السريع العامة. وفقًا لأحد التحليلات ، عندما يصل تغلغل المركبات الكهربائية المحلية إلى 25٪ ، فإن يمكن زيادة الحمل المحلي الذروة بنسبة 30٪. في نهاية المطاف ، ستدفع أحمال الذروة غير المُدارة البنية التحتية المحلية إلى ما هو أبعد من السعة وتتطلب ترقيات.

تقليل توسيع السعة من خلال إدارة الطلب وشحن المركبات الكهربائية الذكية

بالنسبة إلى العملاء المقيمين من عائلة واحدة الذين لا يديرهم مجمّعو شحن المركبات الكهربائية ، تثبت أسعار وقت الاستخدام (ToU) أنها طريقة فعالة لإدارة طلب شحن المركبات الكهربائية و خفض أحمال الذروة بمقدار النصفأو تأجيل أو تجنب الاستثمارات في توسيع السعة. هذه البرامج سهلة التنفيذ ، مما يحفز سائقي المركبات الكهربائية الفردية على تأخير الشحن من أوقات الذروة في وقت مبكر من المساء إلى ما بعد منتصف الليل أو الشحن في منتصف النهار عندما تكون الطاقة الشمسية وفيرة.

تتيح محطات الشحن المنزلية الذكية التي تتحكم فيها تطبيقات الأجهزة المحمولة لمالكي السيارات الكهربائية "ضبط ونسيان" أجهزة ضبط الوقت لبدء الشحن في وقت محدد. لأتمتة المشاركة وتجنب الإفراط في الاستهلاك ، قد تضطر المرافق إلى مطالبة عملاء الشحن المنزلي بتثبيت أجهزة شحن يمكنها استقبال إشارات استجابة الطلب. ومع ذلك ، من أجل إرضاء العملاء ، يجب أن يكون لدى مالكي المركبات الكهربائية طريقة لتعليق المشاركة في البرنامج حتى يمكن شحن السيارة عند الحاجة إليها.

تُمكِّن برامج الاستجابة للطلب "أمام العداد" ، جنبًا إلى جنب مع برنامج إدارة الطاقة الذكية "خلف العداد" ، المرافق الكهربائية من الدخول في شراكة مع عملاء شحن المركبات الكهربائية الكبيرة لتسوية منحنى الحمل أثناء العمليات العادية وتقليل الطلب بشكل انتقائي لتجنب الانقطاعات أثناء الظواهر الجوية المتطرفة وغيرها من الظروف المجهدة للشبكة. على سبيل المثال ، يمكن أن تتضمن برامج الاستجابة للطلب حدودًا تعاقدية على الحد الأقصى للحمل ، والاستجابة الديناميكية لظروف الشبكة في الوقت الفعلي ، وخفض الطلب المخطط استجابة للإشارات المستندة إلى الحدث أو السعر.

يشمل عملاء شحن المركبات الكهربائية الكبيرة هؤلاء المواقع التجارية التي تقدم مرافق الشحن في العمل ، والمجمعات متعددة العائلات مع رسوم المركبات الكهربائية للمقيمين ، ومشغلي مستودعات الأسطول ، ومشغلي مراكز الشحن والشبكات العامة أو المتاحة للجمهور. يمكّن برنامج إدارة طاقة الشحن الذكي للمركبات الكهربائية هذه الشركات من تقليل استهلاك طاقة الشبكة مع الاستمرار في شحن المركبات عن طريق تقليل كمية الكهرباء الموجهة إلى كل منفذ شحن نشط بناءً على معايير الأولوية المخصصة لكل مركبة كهربائية. يمكن أيضًا لإدارة الطاقة الذكية لشحن المركبات الكهربائية دمج الطاقة من الشبكة مع تخزين البطاريات المحلية ومصادر الطاقة المتجددة المحلية مثل الطاقة الشمسية في الموقع للحفاظ على شحن المركبات الكهربائية وتحسين التكاليف.

تحويل المركبات الكهربائية إلى DERs للمساعدة في ازدحام الشبكة

تضع برامج الاستجابة للطلب والشراكات التي ينشئونها بين المرافق ومشغلي شحن المركبات الكهربائية المرافق الكهربائية لاستخدام المركبات الكهربائية كـ "بطاريات على عجلات" ، وإرسال طاقتها المخزنة مرة أخرى إلى الشبكة للمساعدة في تحقيق التوازن و / أو استكمال الشبكة. إن تقنية توصيل السيارة إلى الشبكة (V2G) ، أو الشحن ثنائي الاتجاه ، هي التكنولوجيا الناشئة التي تجعل ذلك ممكنًا. عند إقرانه بإدارة الطاقة الذكية ، يمكن لـ V2G تمكين المركبات الكهربائية من العمل معًا كمورد طاقة موزع أو ، على نطاق واسع ، محطة طاقة افتراضية (VPP) - مما يمنح المرافق القدرة على موازنة الشبكة مع تلبية الطلب على شحن المركبات الكهربائية.

حان الوقت الآن للمرافق والمنظمين لبدء التخطيط لـ V2G والدعوة لتنفيذه من قبل مصنعي السيارات وشواحن المركبات الكهربائية. ستكون النتيجة مربحة للجانبين: يمكن لمالكي المركبات الكهربائية تسييل مركباتهم الكهربائية كأصول للشبكة وتقليل تكاليف الطاقة الخاصة بهم ؛ يمكن للمرافق أن تقلل من استثمارات البنية التحتية مع دعم الكهربة ؛ وسيفوز الجميع بينما نعيد شحن الكوكب بالطاقة النظيفة والمواصلات.

-دورون فرنكل هو الرئيس التنفيذي ومؤسس دريفز ، منصة ذكية لشحن المركبات الكهربائية وإدارة الطاقة.