Wie kann man den Bedarf an Elektrofahrzeugen decken und ein stabiles Stromnetz aufrechterhalten?

In dem Maße, in dem Elektrofahrzeuge zum neuen Standard werden, wird die Ladeinfrastruktur zu einem alltäglichen Detail werden, das sich in die Landschaft einfügt und an einer Vielzahl von Orten von verschiedenen Anbietern zur Verfügung steht: privat betriebene Ladestationen, Parkplätze im Büro, Garagen zu Hause und von der Regierung bereitgestellte Standorte, um die Lücken zu schließen. Wir brauchen ein neues Energiekonzept für die Vereinigten Staaten, um ein stabiles Stromnetz aufrechtzuerhalten, das den landesweiten Umstieg auf das Laden von Elektrofahrzeugen unterstützt.

Die Regierung Biden kündigte an, landesweit 500.000 Ladestationen und zusätzliche Energiespeicher zu installieren, um die Umstellung auf E-Fahrzeuge zu erleichtern. Die Integration all dieser neuen Infrastrukturen und die Umstellung erfordern einen Ausgleich des Netzverkehrs und die Bewältigung des erhöhten Energiebedarfs, der über die Stromleitungen und die Energiespeicherung selbst hinausgeht.

Der Großteil der E-Fahrzeug-Infrastruktur bezieht seinen Strom aus dem Netz, was zu einem erheblichen Mehrbedarf führen wird, wenn es zu einer größeren Verbreitung kommt. Im Idealfall verfügen die Ladestationen für Elektroautos über eine eigene erneuerbare Stromerzeugung, die mit der Speicherung gekoppelt ist, aber es sind neue Programme und Lösungen erforderlich, um diese überall verfügbar zu machen. In den letzten Jahren wurden in den USA verschiedene Szenarien erprobt, wie erneuerbare Energien zum Laden von Elektrofahrzeugen genutzt werden können. Irgendwann werden die E-Fahrzeuge wahrscheinlich sogar Strom ins Netz einspeisen.

Diese technologischen Fortschritte werden sich im Laufe der Energiewende einstellen, aber die Infrastruktur für E-Fahrzeuge wird in jedem Fall in hohem Maße auf das US-Netz angewiesen sein. Das macht die Koordination zwischen einer Reihe von Interessengruppen und eine Verhaltensänderung in der Öffentlichkeit unabdingbar, um das Netz stabil zu halten und gleichzeitig die Energienachfrage zu decken.

Das Merkblatt des Weißen Hauses zur Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge verweist auf einen technischen Entwurf, an dem das Energieministerium und das Electric Power Research Institute gemeinsam arbeiten werden. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Versorgungsunternehmen, Interessenvertreter aus den Bereichen Energiemanagement und -speicherung sowie die Öffentlichkeit in die Planung einbezogen werden – hier die Gründe dafür.

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Zusammenarbeit der Interessengruppen

Die Ladeinfrastruktur ist derzeit in den USA zersplittert. Ein Großteil davon ist privatisiert und <a href=”https://www.theverge.com/22419150/ev-charging-us-joe-biden-infrastructure-plan” target=”_blank” rel=”nofollow noopener”>gibt es Beschwerden darüber, dass es schwierig ist, unterwegs eine Ladestation zu finden, es sei denn, man fährt einen Tesla. Einige Besitzer von Elektroautos sind sogar wieder zu benzinbetriebenen Fahrzeugen zurückgekehrt. Es gibt Grund zur Hoffnung, dass sich dies bald ändern wird.

ChargePoint und EVgo sind zwei Unternehmen, die mit der Ausweitung ihrer E-Fahrzeugnetze wahrscheinlich zu bekannten Namen werden. Eine Koalition aus einigen der größten US-Versorgungsunternehmen – darunter American Electric Power, Dominion Energy, Duke Energy, Entergy, Southern Company und die Tennessee Valley Authority – hat unter dem Namen Electric Highway Coalition Pläne für ein regionales Netz von Ladestationen in ihren Versorgungsgebieten angekündigt.

Netze, die private Tankstellen gegen Ladestationen für Elektrofahrzeuge austauschen, sind nur ein Teil des Puzzles. Wir müssen auch sicherstellen, dass jeder einen erschwinglichen Zugang hat und dass die Ladezeiten gestaffelt sind – dies ist eines der Hauptanliegen aller Beteiligten. Die Möglichkeit, an verschiedenen Orten aufzuladen, verteilt die Nachfrage und trägt dazu bei, dass Strom verfügbar und das Netz ausgeglichen ist.

Unterschiedliche Verbraucherbedürfnisse wie Wohnort, Arbeitszeiten und wirtschaftliche Situation erfordern Überlegungen und neue Lösungen, die E-Fahrzeuge und Ladestationen für alle zugänglich machen. Was in den Vorstädten funktioniert, ist für ländliche oder städtische Gebiete nicht geeignet, und stellen Sie sich nur einmal jemanden vor, der in einem dichten städtischen Gebiet die Nachtschicht übernimmt.

Bidens Plan umfasst 4 Millionen Dollar, um starke Partnerschaften und neue Programme zu fördern, um das Aufladen am Arbeitsplatz regional oder landesweit zu erhöhen, was dazu beitragen wird, dass Verbraucher in unterversorgten Gemeinden leichter ein Elektrofahrzeug besitzen können. Partnerschaften und kreative Lösungen werden ebenfalls erforderlich sein.

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Eine Gelegenheit, Technologien, die wir bereits haben, voll zu nutzen

“Fünfzig Prozent der Reduktionen, die wir bis 2050 oder 2045 erreichen müssen, werden von Technologien kommen, die wir noch nicht haben”, sagte John Kerry kürzlich und erregte damit Aufsehen. Später stellte er klar, dass wir auch über Technologien verfügen, die wir jetzt einsetzen müssen, was weniger in der Presse erwähnt wurde. In Wirklichkeit fangen wir gerade erst an, die vorhandenen Technologien für erneuerbare Energien und die Energiewende zu nutzen; wir müssen ihr Potenzial noch voll ausschöpfen.

Gegenwärtig werden Energiespeicher im Versorgungsmaßstab und dezentrale Energiespeicher für ihre einfachsten Fähigkeiten eingesetzt, d. h. sie springen ein, wenn die Energienachfrage ihren Höchststand erreicht, und helfen, das Netz durch so genannte Ausgleichs- und Frequenzregelungsdienste stabil zu halten.

tion. Mit dem zunehmenden Anteil erneuerbarer Energien und der Elektrifizierung von Verbrauchern wie E-Fahrzeugen werden sich die Nachfragespitzen jedoch noch verschärfen.

Die Rolle, die die Speicherung für Ladestationen für Elektroautos spielt, scheint gut verstanden. Vor-Ort-Speicher werden täglich genutzt, um Strom für das Aufladen von Autos zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitzustellen. Stromspeicher haben die gleichen Fähigkeiten und können genutzt werden, um erneuerbare Energie zu speichern und dann täglich in großen Mengen in das Netz einzuspeisen, um den Bedarf der E-Fahrzeuge auszugleichen.

Ein stabiles Stromversorgungssystem für E-Fahrzeuge kombiniert Energieversorgungsunternehmen und Stromspeicher mit einem Netzwerk von Subsystemen, in dem Energiespeicher und Ladestationen für E-Fahrzeuge gemeinsam untergebracht sind. Alle Systeme werden koordiniert und synchronisiert, um Energie zu verschiedenen Tageszeiten zu sammeln und zu verteilen, wobei alle Faktoren berücksichtigt werden, die die Netzstabilität und die Verfügbarkeit von erneuerbaren Energien beeinflussen. Diese Synchronisierung wird von einer intelligenten Energiemanagement-Software übernommen, die sich auf ausgeklügelte Algorithmen stützt, um Veränderungen innerhalb von Sekundenbruchteilen vorherzusagen und darauf zu reagieren.

Mit diesem Modell lassen sich auch die Stromkosten und der Bedarf an Elektrofahrzeugen im Netz steuern. Diese Teilsysteme könnten sich in einkommensschwachen Gebieten in städtischem Besitz befinden. Ein solches Teilsystem würde den Strom in seinem Speicher sammeln und den Preis vor Ort nach seinen eigenen Bedingungen festlegen. Diese Systeme könnten den Bewohnern Anreize bieten, zu bestimmten Tageszeiten Strom zu tanken, um das Aufladen erschwinglicher zu machen, indem sie eine Alternative zu den Echtzeit-Stromkosten während der Nachfragespitzen bieten, wenn sie z. B. eine Steckdose zu Hause nutzen.

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Verhaltensänderung

Die größte Herausforderung für die Energieversorger wird darin bestehen, die Ladung der E-Fahrzeuge zu steuern und die Menschen zu motivieren, ihre Fahrzeuge zeitlich gestaffelt aufzuladen, anstatt zu warten, bis sie abends zu Hause sind, wenn die erneuerbaren Energien keine Spitzenlast erzeugen. Wenn alle zur gleichen Zeit an die Steckdose gehen würden, müssten wir das Abendessen im Dunkeln kochen.

Es gibt zwar Anreize für die Öffentlichkeit, zu verschiedenen Zeiten zu laden und die Nachfrage zu verteilen, aber die Motivatoren sind je nach Bevölkerungsgruppe unterschiedlich. Mit der Möglichkeit, zu Hause aufzuladen und sich den Weg zur “Tankstelle” – oder “Kraftwerk”, wie es in Zukunft heißen könnte – zu sparen, werden viele Menschen die Bequemlichkeit den Kosten vorziehen.

So wie wir derzeit arbeiten, scheint der individuelle Energieverbrauch für Verbraucher und Haushalte ein unabhängiges, isoliertes Ereignis zu sein. E-Fahrzeuge erfordern, dass sich alle – von den Energieversorgern über die privaten Ladestationen bis hin zu den Verbrauchern – der Nachfrage im Netz bewusst sind und sich wie eine Gemeinschaft verhalten, die Energie teilt.

Ein vielfältiges Ladenetz allein wird das Problem der Überlastung des Netzes nicht lösen. Es ist eine Kombination aus einem neuen Konzept für das Energiemanagement im Netz und einer Verhaltensänderung erforderlich.

Dieser Artikel von Andrew Tang erschien ursprünglich auf TechCrunch

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