I proprietari di case americane con pannelli solari possono vendere l'elettricità in eccesso che generano alle loro reti locali. I proprietari di veicoli elettrici (EV) dovrebbero essere in grado di fare la stessa cosa?

I ricercatori dell'Università di Rochester mostrano come la cosiddetta tecnologia V2G (vehicle-to-grid) può raggiungere la stabilità della rete e lo stoccaggio di energia rinnovabile e risparmiare ai proprietari di veicoli potenzialmente da $ 120 a $ 150 all'anno, in un documento pubblicato su ACS Sustainable Chemical &Ingegneria .

L'idea sta prendendo piede in alcune parti del Canada e dell'Europa come un modo per bilanciare la crescente discrepanza nell'utilizzo e nella generazione di elettricità che si verifica quando le fonti di energia solare ed eolica dipendenti dal clima entrano in linea. Le fonti di energia rinnovabile, anche se sono migliori per il pianeta, non possono sostituire l'energia tradizionale perché non sempre sono disponibili. La capacità di immagazzinare energia in una batteria delle dimensioni di una centrale elettrica può risolvere questo problema. Ma dove puoi trovare quel tipo di capacità della batteria? In veicoli elettrici parcheggiati.

Per aiutare a valutare la fattibilità dei sistemi V2G, Heta Gandhi, un dottorato di ricerca. studente nel laboratorio di Andrew White, professore associato di ingegneria chimica presso la Hajim School of Engineering and Applied Sciences di Rochester, ha sviluppato un modello computazionale che tiene conto di fattori non considerati in precedenza. Ad esempio, il suo modello considera il degrado delle batterie, nonché un'ampia gamma di tempi di guida, distanze e altri scenari dei pendolari. Lei e White, il suo coautore, hanno utilizzato il modello computazionale per sviluppare un'analisi costi-benefici per i partecipanti al V2G in sei grandi città degli Stati Uniti. Il lavoro aiuta ricercatori e ingegneri a sapere in che modo le decisioni di progettazione influiscono sulle persone che utilizzano i propri veicoli in V2G, una considerazione importante per ottenere livelli più elevati di energia rinnovabile.

L'analisi ha mostrato che:

• Il potenziale risparmio annuale per gli utenti V2G a Boston, Chicago, Phoenix, New York City, Washington, DC e San Francisco variava da $ 120 a $ 150 all'anno, con gran parte della variazione che riflette le differenze nelle tariffe elettriche variabili locali.
• Lasciare che i pendolari stabiliscano la propria soglia di prezzo di vendita è fondamentale per rendere redditizio uno schema V2G per i pendolari.
• L'aumento dell'efficienza di ricarica e della velocità di ricarica della batteria è più importante dello sviluppo di batterie agli ioni di litio a basso prezzo per rendere redditizi gli schemi V2G.

Tutti i risultati si sono basati sui dati raccolti prima della pandemia di COVID-19, che ha alterato profondamente il lavoro e le abitudini di guida delle persone. Ma ci sono già segni di una ripresa dei viaggi e un numero crescente di persone che tornano al lavoro, osserva Gandhi. Inoltre, il crescente utilizzo sia di veicoli elettrici che di energia rinnovabile in questo paese suggerisce che il V2G sarà alla fine una considerazione importante per i politici statunitensi.

"Penso che questo documento sia molto prezioso se cerchiamo davvero di seguire un percorso in cui le persone possano scaricare l'elettricità sui loro veicoli e venderla alla rete", afferma Gandhi. "Richiederà un'infrastruttura aggiuntiva. Tuttavia, V2G offre un'eccellente soluzione per l'accumulo di energia e la stabilità della rete. Allora perché non farlo qui?"

Fare funzionare i sistemi da veicolo a rete

"Un veicolo elettrico è già connesso alla rete quando si utilizza un caricabatterie pubblico, o qualsiasi altro caricabatterie per quella materia", spiega Gandhi. "Se crei [un caricatore] bidirezionale, puoi anche trasferire energia dal veicolo alla rete."

Una tipica operazione V2G funziona in questo modo:

• La batteria del veicolo elettrico viene caricata durante le ore non di punta, in genere nel cuore della notte.
• L'utente si reca al lavoro e utilizza una frazione della capacità della batteria mentre lo fa.
• Mentre l'utente è al lavoro, l'auto inattiva viene collegata alla rete nelle ore di punta e l'elettricità viene rivenduta alla rete se il gestore della rete ne ha bisogno.
• Una parte della capacità della batteria è riservata ai viaggi di ritorno a casa.
• Il ciclo viene ripetuto.

Il modello descritto in questo documento fa avanzare la modellazione precedente nell'uso estensivo dei dati dell'US Census Bureau e di altre fonti. Gandhi ha quindi utilizzato la modellazione stocastica per campionare casualmente tutti i dati per tenere conto del maggior numero possibile di variabili, come le variazioni delle rotte e delle distanze dei pendolari degli individui, i modelli di lavoro e così via. Il modello considera le tariffe elettriche storiche e calcola i costi di degradazione della batteria in base a queste variabili.

"Non ci siamo limitati a un solo utente o presupponiamo che tutti gli utenti facciano il pendolare di 10 miglia al giorno e tutti lavorino dalle 8 alle 5, perché non è così", afferma Gandhi.