Chuyển đổi cơ sở hạ tầng giao thông của chúng tôi sang mô hình hoàn toàn bằng điện là một nhiệm vụ cấp bách. Tuy nhiên, nó đặt ra nhu cầu chưa từng có đối với lưới điện của chúng tôi. Chỉ để lái xe 100 dặm, xe điện trung bình (EV) sử dụng cùng một lượng điện điều đó cần để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà thông thường ở Hoa Kỳ trong một ngày.
Theo một nghiên cứu của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), nhu cầu ngày càng tăng từ các loại xe điện cắm điện và nhiều công nghệ khác yêu cầu điện năng có thể làm tăng phụ tải trên lưới điện của chúng ta lên đến 38% vào năm 2050. Các công ty điện lực và chính phủ các đại lý đang làm việc chăm chỉ để đáp ứng nhu cầu này, nhưng đó là một nhiệm vụ đầy thách thức.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu xe điện có thể là một phần của giải pháp cho vấn đề này? Đó chính xác là ý tưởng đằng sau công nghệ xe nối lưới, một thành phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi của chúng tôi sang lĩnh vực giao thông vận tải hoàn toàn bằng điện.
Công nghệ kết nối xe với lưới, hoặc V2G, là công nghệ sạc thông minh cho phép pin ô tô cung cấp trở lại lưới điện. Về bản chất, nó coi những viên pin dung lượng cao này không chỉ là công cụ cung cấp năng lượng cho xe điện mà còn là tế bào lưu trữ dự phòng cho lưới điện.
Kiểu thiết lập này sử dụng các trạm sạc hai chiều để đẩy và kéo năng lượng đến và đi từ các phương tiện được kết nối dựa trên nhu cầu sử dụng điện tại bất kỳ thời điểm nào. Đây là một phần của sáng kiến lớn hơn được gọi là tích hợp lưới xe. Năng lượng bổ sung này có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà, tòa nhà và cuối cùng là bất cứ thứ gì được kết nối với lưới điện.
Mặc dù khái niệm cơ bản về sạc V2G nghe có vẻ đơn giản, nhưng việc triển khai nó đòi hỏi một bộ công nghệ thông minh phức tạp. Các trạm sạc phải được trang bị phần mềm giao tiếp với lưới điện trung tâm để đánh giá nhu cầu hệ thống tổng thể tại bất kỳ thời điểm nào.
Phần mềm đó dựa trên công nghệ đơn giản đã có từ lâu - hãy nghĩ về các công ty điện lực đã cung cấp mức sử dụng thấp điểm trong nhiều năm. Nhưng công nghệ V2G không chỉ đơn thuần là đánh giá nhu cầu cao điểm và khuyến khích tiêu thụ vào giờ thấp điểm mà thực sự mang lại năng lượng bổ sung từ các phương tiện được kết nối khi cần thiết.
Pecan Street, một tổ chức nghiên cứu điện khí hóa giao thông và V2G hợp tác với các công ty điện lực để triển khai công nghệ này, ước tính rằng một chiếc xe điện cắm điện có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong vòng hai đến năm giờ hoặc năm ngôi nhà trong khoảng một giờ. Tất cả những gì cần là công nghệ V2G.
Có nhiều lợi ích khi triển khai công nghệ xe nối lưới, nhưng hãy cùng xem xét ba lợi ích quan trọng nhất.
Mặc dù nhu cầu điện gia tăng do xe điện tạo ra là một vấn đề, nhưng thách thức thực sự nằm ở chỗ nhu cầu đó giảm và lưu chuyển như thế nào trong ngày. Nếu hầu hết các trình điều khiển EV được cắm trong giờ làm việc - cùng thời điểm khi nhu cầu năng lượng để sưởi ấm và làm mát, nhu cầu kinh doanh và hơn thế nữa ở mức cao nhất - thì hệ thống có thể dễ dàng bị quá tải.
Như đã đề cập trước đây, một giải pháp cho vấn đề này là các công ty điện lực khuyến khích khách hàng có mức phí sử dụng điện thấp hơn vào giờ thấp điểm. Điều này giúp cân bằng nhu cầu và giảm bớt căng thẳng cho hệ thống. Tuy nhiên, với công nghệ V2G, các công ty có thể mở rộng công suất để đáp ứng nhu cầu cao điểm.
Lưới mở rộng, hai chiều này cung cấp một mô hình phân phối điện hiệu quả hơn. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy rằng không có bất kỳ cơ sở hạ tầng V2G nào, việc giới thiệu 1 triệu EV ở khu vực Quảng Châu, Trung Quốc sẽ giảm 43% sự khác biệt giữa thời gian tải cao điểm và thung lũng. Với V2G tại chỗ, mức giảm đó sẽ tăng lên 50%.
Các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đóng một vai trò quan trọng trong một nền kinh tế bền vững. Tuy nhiên, các nguồn này không liên tục và không nhất quán. Lưới điện hiệu quả phải có khả năng thu nhận năng lượng từ chúng khi có sẵn và lưu trữ để phân phối khi cần thiết.
Trong khi các hệ thống hiện tại có thể tích trữ năng lượng tái tạo khi nó đi vào, thì sự gia tăng năng lượng - chẳng hạn như gió lớn - có thể đồng nghĩa với việc dung lượng lưu trữ của hệ thống tối đa, do đó làm mất đi nguồn năng lượng có giá trị. Bộ nhớ mở rộng thông qua pin EV được kết nối cung cấp thêm không gian để thu năng lượng quý giá này.
Tất cả những lợi ích trên dẫn đến một lợi ích khác:sự ổn định về chi phí. Phần lớn sự biến động về giá đối với các dịch vụ tiện ích là do cung và cầu đơn giản. Hệ thống càng căng thẳng thì càng có thể làm tăng chi phí. Khi nguồn cung năng lượng có khả năng cân bằng và đáp ứng nhu cầu tốt hơn sẽ tạo ra sự ổn định về giá cả.
Ví dụ, một nghiên cứu điển hình cho thấy rằng một bộ sạc V2G duy nhất có thể tiết kiệm cho công ty đã lắp đặt nó tới 1.900 đô la mỗi năm trong hóa đơn điện nước. Văn phòng Năng lượng Colorado đã ước tính rằng với hệ thống V2G, mỗi EV sẽ tạo ra 600 đô la trong suốt thời gian tồn tại của nó và mang lại lợi ích cho những người trả phí dịch vụ tiện ích.
Bất chấp những lợi ích này, còn một chặng đường dài trước khi chúng ta có cơ sở hạ tầng sạc EV hai chiều đáng tin cậy. Hầu hết các phương tiện và trạm thu phí hiện tại là một chiều, do đó, việc chuyển đổi sẽ cần một khoản đầu tư đáng kể.
Cũng không có bộ quy định nhất quán nào về việc tích hợp lưới điện giữa các phương tiện - mỗi tiểu bang đều có những quy tắc kết hợp riêng hoặc thiếu quy tắc đó. Điều này gây khó khăn cho việc triển khai công nghệ này trên toàn quốc. Hơn nữa, thiếu các khuyến khích rõ ràng dành cho khách hàng hộ gia đình và doanh nghiệp để chuyển đổi sang hệ thống sạc thông minh hơn.
Để chuyển đổi hiệu quả sang một hệ thống lưới xe tích hợp thực sự, việc giải quyết những trở ngại này phải là ưu tiên hàng đầu.
Xe điện và trạm sạc EV đã và đang tạo ra lợi tức đầu tư đáng kể cho người tiêu dùng, doanh nghiệp và nền kinh tế nói chung. Công nghệ xe nối lưới đưa khoản đầu tư này và khả năng hoàn vốn lên cấp độ tiếp theo. Việc triển khai nó là rất quan trọng để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi xe điện của chúng tôi trên quy mô toàn cầu.
Công nghệ Xe thành lưới (V2G) hoạt động như thế nào?
Máy phát điện là gì và nó hoạt động như thế nào?
Chế độ Eco là gì và nó hoạt động như thế nào?
Solenoid truyền là gì và nó hoạt động như thế nào?