El vehicle elèctric i la necessitat de planificar la xarxa de distribució elèctrica.

Els vehicles elèctrics cada cop estan més a prop. Com es poden preparar els distribuïdors per planificar les severs xarxes i les ciutats?

 

Si bé no es coneix exactament quan arribarà el moment en que hi hauran més vehicles elèctrics que de combustió, les flotes de vehicles que necesitaran  de càrrega ràpida, canviaran ciutats i els serveis gestionen la seva infraestructura elèctrica, El que és clar que no és una qüestió de si o no, sino de quan caldrà.

S’acosta l’electrificació del transport

Segons el EV Hub, actualment hi han uns 1,5 milions de vehicles, la majoria de cotxes i tot terreny, es troben a les carreteres dels Estats Units. Els investigadors del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) van avaluar la capacitat de la xarxa elèctrica a l'oest dels Estats Units per la propera dècada amb flotes de vehicles de tota mida, inclosos camions, connectar les estacions de recàrrega a les llars i empreses i en les carreteres que són rutes de transport.

Per al seu estudi, els autors van utilitzar les millors dades disponibles sobre la capacitat de la xarxa futura del Western Electricity Coordinating Council,  (WECC). L’anàlisi va concloure que la càrrega necessària màxima pels EV, la xarxa actual tindria suficient capacitat per poder acollir aquest consums sense construir més centrals ni línies de transmissió.

La bona notícia és que, fins al 2028, el sistema general d’energia,  que va des de la generació fins al transport, sembla que és suficient per absorbir fins a 24 milions d’EV, al voltant del 9% del trànsit lleuger actual de vehicles als Estats Units.

A nivell local, poden aparèixer problemes quan s'adopti el VE. Això és degut a que un EV de càrrega ràpida pot equivaldre al equivalent de 50 habitatges en termes de consum. Si, per exemple, totes les cases d’un barri disposen d’un VE, un transformador d'un centre de transformació de distribució  no podria gestionar la càrrega simultanea de diversos EV.

Minimitzar la corba d'ànec

Tal com es detalla a l’informe, la planificació actual de la xarxa no considera adequadament una afluència massiva d’EV. Aquesta omissió agreuja una situació que per si preocupa i es coneguda com la corba d'ànec.

La corba d'ànec és un perfil de càrrega de 24 hores al sistema elèctric i sol produir-se en zones amb moltes instal·lacions fotovoltaiques o solars. La corba es basa en una càrrega moderada al matí, una baixa càrrega durant el dia quan les plaques solars introdueixen l'excedent electricitat a la xarxa i una càrrega elevada a la nit a mesura que la gent arriba a casa i el sol es posa.

 Quan puja la demanda es redueix la tensió. Aquesta forta oscil·lació és difícil en les operacions del sistema elèctric amb unes infraestructures que no van ser dissenyades per la generació distribuïda. Amb més EV que es preveu que carregaran al vespre, l’acceleració encara es fa més forta i això podria fer augmentar els costos d’electricitat.

Les estratègies de càrrega intel·ligent, que es basen en evitar  la càrrega durant les hores punta del matí i la primera hora del vespre,  podrien minvar els pics de demanda i incrementar la corba d’ànec. 

Aquest plantejament té dos avantatges:

1.-  Aprofitar  l’energia  solar  durant el dia

2.-  Reduir pics de consum al vespre.

Els escenaris plausibles emfatitzen la necessitat de planificar

A partir de les dades de la WECC, es va desenvolupar i modelar escenaris plausibles per al 2028. Els escenaris es van analitzar amb el sector empresarial i van incloure una combinació de vehicles lleugers (de passatgers), mitjans (camions de lliurament i furgonetes) i pesats (de càrrega). 

És la primera vegada que s'han inclòs les tres classes de vehicles en aquesta anàlisi. PNNL també va desenvolupar un model de transport de mercaderies a la carretera, amb estacions de recàrrega a autopistes cada 30 km per les tres classes de vehicles.

Els escenaris incloïen l’evolució de la xarxa i la seva capacitat a nivell estatal i regional. L’equip es va centrar en escenaris que tindran més potencial d’impactes en la xarxa.

Els colls d’ampolla a causa de la nova càrrega de vehicles elèctrics van aparèixer en les zones de Califòrnia, inclosa Los Angeles, que planeja que tots els vehicles siguin elèctric en el 2030. Aquests vehicles poden consumir 400 A per un circuit fins a 45 minuts, en lloc dels 15 A a 20 A  durant  6 a 8 hores per la majoria dels EV actuals.

Els vehicles de càrrega ràpida i la integració de les càrregues mòbils, que són les flotes en moviment, són un dels principals reptes que tenen els planificadors de xarxa actualment.

Mai abans s'havia previst pensar en els EV, però algunes ciutats ja estan estudiant controls intel·ligents i altres maneres de modificar els seus sistemes de distribució i operacions. La clau és com evitar grans inversions en el futur. 

Però el repte no es limita només a les grans àrees com Los Angeles, les ciutats més petites amb recursos limitats necessiten ajuda per planificar la seva infraestructura de càrrega i la seva hosting capacity.

Si es disposen de les dades i els mètodes per executar els escenaris per cada cas, amb dades dels distribuïdors sobre les línies i les alimentadors i infraestructures, es podrien elaborar els models que permetessin millorar la corba.

Font: Pacific Northwest National Laboratory