Creșteți emisiile vehiculelor electrice știind când să încărcați

Momentul zilei în care se încarcă un vehicul electric (EV) poate avea un impact major asupra reducerii emisiilor sale. În California, găzduind jumătate din vehiculele electrice din Statele Unite, încărcarea la prânz reduce emisiile de vehicule electrice cu mai mult de 40% în comparație cu încărcarea peste noapte.

cu Cercetătorii dezvoltă un nou model de emisii EV pentru a evalua importanța modelelor de încărcare a vehiculelor și impactul temperaturii ambiante asupra nivelurilor de emisii EV.

Emisiile legate de transport sunt în creștere la nivel global. În prezent, vehiculele ușoare – adică autoturismele, precum sedanele, SUV-urile sau monovolumele – contribuie cu aproximativ 20% din emisiile nete de gaze cu efect de seră din Statele Unite. Dar studiile au arătat că întreruperea mașinii dvs. convenționale cu gaz pentru un vehicul alimentat electric poate provoca daune semnificative pentru a reduce aceste emisii.

Un studiu recent publicat în Știința și tehnologia mediului face acest lucru un pas mai departe, examinând modul de reducere a emisiilor legate de sursa de energie electrică utilizată pentru încărcarea unui vehicul electric (EV). Având în vedere tiparele de încărcare regionale și efectul temperaturii ambiante asupra economiei de combustibil auto, cercetătorii de la MIT Energy Initiative (MITEI) constată că momentul din zi în care se încarcă un EV afectează semnificativ emisiile vehiculului.

„Dacă facilitați încărcarea la anumite ore, puteți crește cu adevărat reducerile de emisii care provin din surse regenerabile și EV crescute”, spune Ian Miller, autor principal al studiului și cercetător la MITEI. – Deci, cum facem asta? Tarifele la energia electrică în momentul utilizării se extind și pot schimba dramatic ora din zi când încărcătoarele EV se încarcă. Dacă îi informăm pe factorii de decizie politică cu privire la aceste impacturi majore asupra timpului de încărcare, aceștia pot concepe tarife la electricitate pentru a reduce tarifele atunci când rețelele noastre electrice sunt regenerabile. În regiunile însorite, este amiază. În regiunile cu vânt puternic, cum ar fi Midwest, este peste noapte. “

Potrivit cercetărilor lor, în California solară grea, încărcarea unui vehicul electric peste noapte produce cu 70% mai multe emisii decât dacă ar fi încărcată la prânz (când mai multă energie solară alimentează rețeaua). Între timp, în New York, unde energia nucleară și hidroenergia reprezintă cea mai mare parte a mixului electric de peste noapte, cel mai bun timp de încărcare este opusul. În această regiune, încărcarea unui vehicul peste noapte reduce efectiv emisiile cu 20% comparativ cu încărcarea pe timp de zi.

„Infrastructura de încărcare este un alt factor determinant atunci când vine vorba de facilitarea încărcării la anumite ore – mai ales în timpul zilei”, adaugă Emre Gençer, coautor și cercetător la MITEI. „Dacă trebuie să vă încărcați vehiculul electric la prânz, atunci trebuie să aveți o mulțime de stații de încărcare la locul de muncă. Astăzi, majoritatea oamenilor își încarcă vehiculele în garaje peste noapte, ceea ce va produce emisii mai mari în locurile în care este mai bine să se încarce în timpul zilei. “

În studiu, Miller, Gencer și Maryam Arbabzadeh, coleg postdoctoral la MITEI, fac parțial aceste observații calculând rata de eroare în două abordări comune de modelare a emisiilor EV, care ignoră schimbarea orară a rețelei și schimbarea direcțională. de la temperatura la economia de combustibil. Rezultatele lor arată că eroarea combinată prin aceste metode standard depășește 10 la sută în 30 la sută din cazuri și ajunge la 50 la sută în California, care găzduiește jumătate din vehiculele electrice în Statele Unite.

„Dacă nu modelați timpul de încărcare și, în schimb, presupuneți că încărcați cu o putere medie anuală, puteți judeca greșit emisiile EV”, spune Arbabzadeh. „Pentru a fi în siguranță, este bine să obțineți mai multă energie solară pe rețea și mai multe vehicule electrice care folosesc rețeaua respectivă. Indiferent de momentul în care vă încărcați vehiculul electric în SUA, emisiile acestuia vor fi mai mici decât o mașină asemănătoare benzinei; dar dacă încărcarea EV se întâmplă mai ales la apusul soarelui, nu veți beneficia atât de mult atunci când vine vorba de reducerea emisiilor decât credeți când utilizați o medie anuală. “

În încercarea de a reduce această marjă de eroare, cercetătorii folosesc datele rețelei pentru ore din 2018 și 2019 – împreună cu tarifele orare, datele de conducere și temperatura – pentru a estima emisiile din utilizarea vehiculelor electrice în 60 de cazuri în Statele Unite. Unit. Apoi, introduc și validează o nouă metodă (cu o eroare mai mică de 1%) pentru a estima cu exactitate emisiile EV. Ei o numesc metoda „medie a zilei”.

„Am constatat că puteți ignora sezonalitatea emisiilor rețelei și a economiei de combustibil și totuși puteți estima cu exactitate emisiile EV anuale și impactul asupra timpului de încărcare”, spune Miller. „A fost o surpriză plăcută”, a spus el. În Kansas anul trecut, emisiile zilnice de rețea au crescut cu aproximativ 80% între anotimpuri, în timp ce cererea de energie electrică a crescut cu aproximativ 50% din cauza schimbărilor de temperatură. Studiile anterioare speculau că ignorarea unor astfel de fluctuații sezoniere ar dăuna precizie în estimările emisiilor EV, dar nu a cuantificat niciodată în mod eronat. „Am făcut-o – prin intermediul diferitelor rețele și al diferitelor climaturi ale rețelei – și am constatat că eroarea este neglijabilă.”

Această constatare are implicații utile pentru modelarea scenariilor de emisii EV viitoare. „Puteți obține precizie fără complexitate de calcul”, spune Arbabzadeh. „Cu metoda de zi medie, puteți estima cu exactitate emisiile EV și impactul facturării în anul următor fără a fi nevoie să simulați 8.760 de valori ale emisiilor de rețea pentru fiecare oră a anului. Tot ce aveți nevoie este un profil mediu zilnic, ceea ce înseamnă doar o valoare de 24 de ore, pentru difuzările în rețea și alte variabile cheie. Nu este nevoie să cunoașteți variația sezonieră față de acele profiluri medii de zi. “

Cercetătorii demonstrează utilitatea metodei zilnice medii efectuând un studiu de caz în sud-estul Statelor Unite din 2018 până în 2032 pentru a examina modul în care creșterea regenerabilă din această regiune ar putea afecta emisiile EV viitoare. Presupunând o prognoză conservatoare a rețelei de către Administrația SUA pentru informații energetice, rezultatele arată că emisiile EV scad doar 16% dacă încărcarea are loc peste noapte, dar mai mult de 50% dacă încărcarea are loc la prânz. În 2032, comparativ cu o mașină hibridă similară, emisiile de vehicule electrice pe milă sunt cu 30% mai mici dacă sunt încărcate peste noapte și 65% mai mici dacă sunt încărcate la prânz.

Modelul utilizat în acest studiu este un modul într-un program de modelare mai mare numit Sustainable Energy Systems Analysis Environment (SESAME). Acest instrument, dezvoltat la MITEI, adoptă o abordare la nivel de sistem pentru estimarea amprentei totale de carbon în sistemul energetic global în curs de dezvoltare.

„Ideea din spatele SESAME este de a lua decizii mai bune cu privire la decarbonizare și de a înțelege tranziția energetică dintr-o perspectivă de sistem”, spune Gencer. „Unul dintre elementele cheie ale SESAME este modul în care puteți lega diferite sectoare între ele -„ fuziune sectorială ”- și în acest studiu, vedem un exemplu foarte interesant din sectoarele transporturilor și al energiei electrice. am afirmat că este imposibil să tratăm aceste două sisteme sectoriale în mod independent și aceasta este o demonstrație clară a motivului pentru care noua abordare de modelare MITEI este cu adevărat importantă, precum și modul în care ne putem descurca unele dintre aceste probleme sunt apropiate “.

În cercetările în curs și viitoare, echipa își extinde analiza de încărcare de la vehicule individuale la flote complete de autoturisme pentru a dezvolta strategii de decarbonizare la nivelul flotei. Munca lor urmărește să răspundă la întrebări precum modul în care interdicția propusă de California asupra vânzărilor de mașini pe benzină în 2035 ar afecta emisiile din transport. Aceștia explorează, de asemenea, ce ar putea însemna electrificarea flotei – nu doar gazele cu efect de seră, ci și cererea de resurse naturale, cum ar fi cobaltul – și dacă bateriile EV pot asigura stocarea semnificativă a energiei din rețea.

„Pentru a atenua schimbările climatice, trebuie să decarbonizăm atât sectoarele transporturilor, cât și cele ale energiei electrice”, spune Gencer. “Putem electrifica transportul, iar acest lucru va reduce semnificativ emisiile, dar ceea ce arată acest document este modul în care îl puteți face mai eficient.”

Referință: „Variații orare ale rețelei electrice, modele de încărcare a vehiculelor electrice și emisii de funcționare” de Ian Miller, Maryam Arbabzadeh și Emre Gencer, 26 noiembrie 2020, Știința și tehnologia mediului.
DOI: 10.1021 / acs.est.0c02312

Această cercetare a fost sponsorizată de ExxonMobil Research and Engineering prin MIT Energy Centers MIT Energy Initiative.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Apneea obstructivă în somn este frecventă la persoanele cu tulburări cognitive – este tratabilă

O tulburare de somn tratabilă în mod obișnuit la persoanele cu probleme de gândire și memorie. Apnee obstructivă în somn - respirația se oprește de...

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Utilizarea moleculelor vibrante pentru a investiga proprietățile undelor materiei

Ionii moleculari HD + (perechi de puncte galbene și roșii) într-o capcană de ioni (gri) sunt iradiați de o undă laser (roșu). Acest...

Newsletter

Subscribe to stay updated.