미국 서부는 정전과 오후에 전기 자동차를 충전하지 말라는 알림을 초래할 수 있는 큰 폭염을 겪고 있습니다. 캘리포니아가 2035년까지 모든 자동차를 전기 자동차로 만들도록 명령하면서 이것은 전기 자동차 반대자들이 자주 사용하는 일반적인 밈, 즉 전력망이 이를 처리할 수 없다는 생각을 다시 불러일으켰습니다.
동시에 재생 가능성이 높은 그리드를 계획하고 있는 것이 사실이지만 주요 재생 에너지인 태양열 및 풍력은 시간과 날씨에 따라 간헐적입니다.
이 두 가지 문제는 실제로 서로를 어느 정도 상쇄할 수 있으며 다른 기술과 결합하면 전혀 문제가 되지 않을 것입니다.
더 많은 에너지가 필요하지만 반드시 더 많은 전력이 필요한 것은 아닙니다.
모든 자동차가 전기 자동차가 되기 위해서는 더 많은 전기 에너지를 생성해야 하는 것이 사실입니다. 그리드 용량은 연간 총 에너지 생산량과 최대 전력으로 측정할 수 있으며 이는 다른 것입니다. 에너지는 휘발유 갤런 또는 kWh와 같은 상품입니다. 전력은 에너지의 즉각적인 전달, 즉 XNUMX초에 전달할 수 있는 에너지의 양입니다.
주요 폭염 기간 동안 태양열, 풍력 및 기타 소스의 수요 및 공급을 보여주는 차트 ... [+]
캘리포니아 ISO
그리드에서 전력 수요와 공급은 낮 동안 변동합니다. 밤에는 낮지만 따뜻한 날에는 낮이 지날수록 수요가 계속 증가하고 더워지기 때문에 더 많은 에어컨이 필요합니다. AC는 그리드에서 최대 수요의 주요 동인입니다. 수요는 오후 6시경에 최고조에 달하는 경향이 있지만 오후 9시경까지 여전히 강했다가 밤이 되면 감소합니다. 더 시원한 시간에는 가장 더울 때 피크가 없으므로 하루에 두 개의(훨씬 낮은) 피크가 있는 경향이 있습니다. 주어진 시간에 그리드에는 전력 용량이 있습니다. 이는 재생 에너지로 인해 낮 동안 변동되지만 핵심 목표는 수요가 가장 높은 오후 4시부터 9시까지 이를 충족할 수 있는 충분한 공급 능력을 확보하는 것입니다. 그래서 우리는 그 공급을 제공하기 위해 발전소와 송전선을 만드는 데 돈을 씁니다.
차트는 3년 2022월 55일 폭염 기간 동안 캘리포니아의 수요와 공급을 보여줍니다. 총 공급은 3gW를 초과했기 때문에 약간의 추가 비용이 있었지만 피크 시간인 오후 9시부터 40시까지는 XNUMXgW가 넘습니다.
나머지 하루에도 공급이 가능합니다. 우리는 늦은 오후에만 모든 발전소를 켤 수 있지만 비용을 지불했으며 원하는 경우 다른 시간에 가동할 수 있습니다. 원자력 발전소와 같은 일부 발전소는 하루 종일 가동해야 하며 끄기가 어렵습니다. 효율적인 천연 가스 플랜트는 예열 및 냉각에 시간이 걸리지만 필요하지 않을 때 끌 수 있습니다. 수력 발전소는 원하는 대로 켜고 끌 수 있습니다. 태양광 발전소는 물론 낮에만 전력을 생산하고 가장 많이 생산됩니다.
자동차는 하루 중 언제든지 충전할 수 있습니다. 평균적인 미국 자동차는 하루에 40마일 미만을 주행합니다. 즉, 필요한 경우 충전하지 않고 보통 5일을 갈 수 있지만 플러그를 꽂을 수 있는 한 충전할 시기를 확실히 선택할 수 있습니다. 대부분은 밤에 플러그를 꽂고, 그리드에 전력 용량이 가장 많고 전력이 가장 저렴한 경우. 미래에는 직장에서 더 많은 플러그가 연결될 것이지만 해당 차량의 경우 오후 2시경까지 초과 용량이 있을 것입니다. 도로 여행을 하는 아주 적은 수의 자동차는 늦은 오후에 충전해야 하며, 그에 대한 프리미엄을 지불해야 합니다.
이것을 이해하지 못하는 사람들은 캘리포니아가 폭염과 같은 주에 2035년까지 완전 전기화 계획을 발표하여 사람들에게 오후 4시부터 9시까지 충전하지 말라고 상기시키는 것이 아이러니하다고 생각했습니다. 이것은 사람들에게 자동차 충전을 피하라고 요청하면서 잘못 보고되었지만, 실제로 피크에 충전하지 말라는 조언은 폭염뿐만 아니라 항상 표준 좋은 조언입니다. 캘리포니아의 아무도 이 부족으로 인해 죽은 차가 있는 자신을 발견하지 못했습니다. 왜냐하면 수요 피크일 뿐이기 때문입니다. 에너지가 아닌 권력을 위해 피크 시간에.
(경고에도 불구하고 캘리포니아 그리드 운영자는 계속 정전을 할 필요가 없었습니다. 사람들에게 전력을 줄이도록 요청하는 간단한 문자 메시지는 놀라울 정도로 잘 작동했습니다.)
추천인:
에너지는 자동차 이동 및 집 냉각과 같은 유용한 작업을 수행하는 것입니다. 킬로와트시(kWh) 또는 휘발유 갤런과 같은 단위로 측정됩니다. 전력은 킬로와트 또는 마력으로 측정된 속도 에너지 흐름입니다. 자동차가 30마일 또는 7.5kWh를 이동하려면 XNUMX갤런의 휘발유가 필요할 수 있지만 더 빨리 하려면 더 많은 마력이 필요합니다. 특히 kW와 kWh는 너무 비슷하게 들리기 때문에 사람들이 혼동합니다.
더 많은 에너지
모든 자동차를 충전하기 위해 그리드의 전력을 늘릴 필요는 없지만 더 많은 에너지를 생산해야 합니다. 2035년의 모든 신차가 전기차라고 해도 그로부터 약 20년이 지나야 대부분의 가솔린 자동차가 도로를 떠나게 됩니다. 오늘날 미국인들은 연간 약 3조 마일(반광년!)을 운전합니다. Tesla와 같은 자동차에서 이 모든 것을 수행했다면
미국 전력망은 이미 지난 20년 동안 총 에너지 생산량이 30% 증가했기 때문에 특별한 노력 없이 이전에 이루어진 일임에 틀림없습니다. 증가가 더 클 수 있기 때문에 약간의 특별한 노력이 필요할 수 있습니다. (어쩌면 그렇지 않을 수도 있습니다. 우리는 계속해서 더 효율적으로 발전하고 있으며, 우리의 많은 가전제품과 전구와 같은 것들은 과거에 사용했던 전력의 일부만 사용합니다.)
20% 더 많은 에너지가 필요하지만 전기 자동차 때문에 더 많은 전력이 필요하지 않습니다. 우리는 다른 일, 특히 인구 증가를 위해 더 많은 전력이 필요할 수도 있고 더 효율적일 때 덜 필요할 수도 있습니다. 새로운 발전소는 다른 방식으로 더 많은 전력과 더 많은 에너지를 제공합니다. 석탄과 가스를 더 많이 태울 계획이라면 실제로 더 많은 연료를 태워 기존 발전소에서 더 많은 에너지를 얻을 수 있지만 그것은 우리의 계획이 아니므로 더 많은 재생 가능한 발전소가 필요합니다. 하지만 자동차 때문에 그리드가 더 필요하지는 않습니다.
캘리포니아의 대형 태양광 발전소 앞 전기차
브래드 템플턴
이 추가 노력은 대부분 재생 가능, 특히 태양열에서 나올 것입니다. 그것은 어떤 환경적인 이유 때문이 아닙니다. 오늘날 태양광 발전은 건설하기에 가장 저렴한 유형의 새로운 발전소입니다. 모든 유형의 발전소에서 kWh당 총 비용을 볼 때 태양광이 승자이며 매년 더 저렴해지고 있습니다. 가장 저렴한 가격의 에너지를 원하고 사용할 때 선택하고 선택할 수 있다면 태양광은 단순히 가격만으로 건설할 수 있는 유일한 발전소입니다.
깨끗하고 조용하며 작동하기 쉽지만 한 가지 단점은 햇볕이 들 때만 전원이 공급된다는 것입니다. 사실, 하루에 24메가와트시를 생산하고 싶다면 하루 종일 가동되는 1메가와트의 일반 발전소로 그렇게 할 수 있지만 태양열을 사용하면 6메가와트의 발전소가 필요할 수 있습니다. 저장 공간이 있는 경우를 제외하고는 낮에도 마찬가지입니다. 그러나 그 6메가와트 태양광 발전소는 1mW 가스, 석탄 또는 원자력 발전소보다 에너지 단위당 비용이 더 적게 듭니다.
이 문제를 해결하려면 태양이 빛나거나 바람이 불 때 재생 가능한 발전소의 간헐적인 전력 공급을 감당할 수 있는 큰 부하를 찾아야 합니다.
그것이 바로 EV의 부하 배터리 유형입니다. 자동차가 연결되어 있는 한 잉여가 있을 때 전력을 소모하고 부족할 때 전력을 받지 않습니다. 그렇게 유연한 로드는 거의 없습니다. 다른 모든 부하에는 필요할 때 전원이 필요하지만 배터리를 사용하면 사용할 때와 다른 시간에 사용합니다. 이와 같은 또 다른 부하는 수영장 물을 여과하는 것입니다. 매일 충분히 여과하면 됩니다. 시기는 중요하지 않습니다.
가열 및 냉각
전력망의 가장 큰 부하이자 최대수요의 원인은 냉방이며, 난방을 화석연료에서 히트펌프로 전환(에어컨은 역순)함에 따라 역시 큰 부하가 될 것이다. 그러나 난방과 냉방을 위해 설계된 장비를 사용한다면 필요를 바꿀 수도 있습니다. 가장 저렴한 "배터리"인 물에 열(또는 냉기)을 저장할 수 있기 때문입니다.
원래 "Ice Bear"로 설계된 얼음 저장 기반 에어컨(히트 펌프).
미국 에너지부
최신 고급 에어컨은 그날 나중에 얼마나 많은 에어컨이 필요한지 알고 있습니다. 밤과 아침에 그들은 물을 식혀서 단열된 얼음 탱크로 얼립니다. 전기가 저렴하고 풍부할 때, 온도가 더 낮고 노력이 덜 필요할 때 이렇게 합니다. 나중에 전력이 부족할 때 그 얼음을 사용하여 건물을 냉각합니다. 우리의 온도 예측은 이제 매우 정확하여 컴퓨터가 이 전체 프로세스를 제어하여 빠르고 효율적으로 만들 수 있습니다. 전력은 밤에(수요가 적을 때) 또는 아침에(아직 날씨가 시원하고 태양열 발전의 잉여가 많을 때) 올 것입니다. 태양 잉여는 너무 커서 시간이 지남에 따라 움직일 수 있는 모든 부하(예: 배터리) , 냉방 및 난방)은 아침에 잉여를 가져갈 것입니다. 재생 가능 에너지는 저장 공간이 필요하지만 그 저장 공간은 이미 자동차에 있는 배터리와 얼음 탱크 또는 (가열용) 뜨거운 물일 것입니다. 다른 유형의 저장 장치(펌프 수력 및 배터리 및 기타 방법)도 있지만 오래된 에어컨을 계속 사용하는 경우보다 훨씬 적게 필요합니다.
따라서 미래 재생 가능 전력망의 문제 중 상당 부분은 전기 자동차와 얼음으로 해결할 수 있습니다. 여기에는 "차량 대 그리드" 기술을 통해 배터리 역할을 하는 자동차가 포함되지 않습니다. 배터리가 매우 오래 지속되면 그렇게 할 수 있지만 그리드 과부하 동안 전력을 매우 높은 현물 가격에 판매할 수 없다면 값비싼 자동차 배터리가 작동하면서 다 소모되면 의미가 없습니다.
(냉난방을 위한 얼음 저장고 배치는 놀라울 정도로 느리다. 우주 최초의 기업인 Ice Energy의 전 CEO Mike Hopkins에 따르면 에어컨을 설치하는 사람들은 새로운 것에 익숙하지 않고 기본적인 정부조차도 그는 법률이 새 건물의 난방 및 냉방을 위해 반드시 얼음이 아닌 저장을 요구하기 시작해야 하며 이것이 피크 수요 문제를 해결할 것이라고 믿습니다.)
Solar의 문제는 태양의 일정에 따라 전력을 생산하는 것이 아니라 당신의 일정에 따라 전력을 생산한다는 것입니다. EV는 훨씬 더 많은 전기 에너지를 필요로 하지만 태양의 일정에 따라 이를 수용할 수 있습니다. 두 문제는 서로 상쇄됩니다. 에어컨, 가정 난방 시스템 및 온수 시스템에 난방과 냉방을 만들어 저장하고 나중에 분배하는 기능을 추가하면 서로에게 문제가 생긴 것과 같습니다. 물론 이것이 모든 것을 해결하는 것은 아닙니다. 우리는 다른 유형의 저장 장치가 필요할 것이고 아마도 더 많은 풍력, 원자력 및 지열이 필요할 것입니다. 그리고 우리는 정상에 오르기 위해 한동안 천연 가스 발전소를 계속 사용할 것입니다. 어떤 사람들은 우리가 그것을 피하기 위해 피크에 전력을 다시 그리드에 판매하기 위해 EV의 배터리를 사용할 것이라고 생각합니다. 위의 차트에서 노란색 태양선은 훨씬 더 높아집니다. 사실 최대 수요보다 더 높지만 해가 질 때 오후 7시에 큰 문제를 일으키고 갑자기 모든 최대 전력이 태양광이 아닌 곳에서 가져와야 합니다.
전기 자동차가 그리드의 구원인 방식은 우리가 저렴한 친환경 태양열 용량을 많이 구축한 다음 아침부터 오후 3시까지 추가 태양열 출력을 모두 넣을 수 있는 장소를 제공한다는 것입니다.
우리는 또한 직장과 가정이 혼합된 오전 8시부터 오후 3시까지 자동차가 주차하는 곳에 더 많은 충전 플러그를 설치해야 합니다. 밤이 가장 편리한 시간이지만 값싼 태양광 발전 잉여는 아침에 있을 것입니다. 아직 해야 할 일이 많이 남아 있지만, 유연하게 권력을 잡을 수 있는 EV는 문제의 일부가 아니라 솔루션의 일부가 될 것입니다.
출처: https://www.forbes.com/sites/bradtempleton/2022/09/12/evs-wont-overload-the-power-grid-in-fact-evs-and-ice-are-its-salvation/