Korábbi, hasonló című publicisztikánkra pillantva először arra gondoltam, vajon mióta van ennyire képben a plug-in hibridekkel kapcsolatban a főszerkesztő? Később kiderült, hogy abban a kontextusban a kőművesek és a vízszerelők számítanak potenciális ellenfélnek, a kérdés pedig továbbra is nyitott: hová dugjuk a villanyautó madzagját?
Hülye kérdés: a konnektorba – hangzik a kézenfekvő válasz, és első közelítésben ez működni is fog. Az autóba épített akkumulátortöltő által felvett teljesítmény önmagában nem kritikus: a konstruktőrök szerencsére pontosan tudják, hogy a legtöbb európai háztartásban 16 A-os kismegszakítóval biztosított a hálózat, így ehhez méretezik a villanyautók és hálózatról tölthető hibridek 3-3,5 kW-os töltőjét. Maga az akksi ugyan gyorsabb töltést is elbírna: megfelelő hűtés mellett akár 100 A feletti töltőáramok sem elképzelhetetlenek, de ehhez már tényleg kell a kiépített infrastruktúra, és az elektromos „kútoszlop”.
A jó hír, hogy ma már Magyarországon is akad ilyen elektromos töltőállomás. A rossz pedig az, hogy egy kezemen meg tudom számolni, hány, és még így is kihasználatlan marad egy csomó ujjam. Maradjunk hát egyelőre az egyfázisú, autóba épített, otthoni töltésre szánt megoldásoknál, melyekkel a következő évtized alternatív hajtású járműveire jellemző 10-20 kWh kapacitású akkumulátorok 4-6 óra alatt kényelmesen feltölthetők.
Fogadjuk el továbbá azt a szomorú tényt is, hogy a villanyautók és plug-in-hibridek célközönsége (az első években legalábbis) nem lakótelepen, vagy belvárosi bérházban él, hanem jellemzően a város szélén, kertvárosi környezetben, ahol a (terem)garázsban néhány lépés távolságra elérhető a konnektor. Lesznek persze ezermesterek, akik a ruhaszárító kötél és a hosszabbító megfelelő kombinációjával a nyolcadikról is megoldják a ház előtt parkoló járgány áramellátását, de talán mégsem ez lesz a legjellemzőbb.
Németország deklarált célja, melyben a kormány, és az iparág meghatározó szereplőinek döntő többsége is egyetért, hogy 2020-ra egymillió elektromos- és hibridautó fusson az ország útjain. Az egyszerűség kedvéért (tudván, hogy túlzottan optimista becslés) számoljunk Magyarországon százezer konnektorba dugható járművel, melyek döntő többsége egy átlagos hétköznap este nyolc körül a garázsban áll és szorgalmasan tölti az akkumulátort. Az összteljesítmény 300MW körül alakul, ami a hazai csúcsfogyasztás durván öt százalékának, vagy mondjuk kétharmad paksi reaktorblokknak felel meg. Az esetek többségében ekkora plusz terhelés nem okozna gondot, de egy-egy forró nyári délután, amikor (az akkutöltövel egyébként körülbelül megegyező teljesítményű) klímaberendezések tízezrei teszik próbára az elektromos rendszer tűrőképességét, elképzelhető, hogy pont a hibrid Porsche jelentené az utolsó cseppet a pohárban.
Kézenfekvő megoldásnak tűnik, hogy a villanyautót ne a normál konnektorból, hanem az amúgy is olcsóbb éjszakai áramról töltsük. Az elektromos hálózat terhelése komoly napi ingadozást mutat: napközben az ipari fogyasztók, míg kora este a háztartások használnak nagy mennyiségű energiát, s az éjfél utáni terhelési minimum ehhez képest jóval alacsonyabb.
Miért olcsóbb?
A váltakozó áramú villamos hálózat számtalan előnye mellett komoly hátrány, hogy a delej közvetlenül nem tárolható, azaz az erőművekben megtermelt és a fogyasztók által felvett teljesítmény minden pillanatban azonos. Egy nagyobb teljesítményű fogyasztó bekapcsolása esetén a hálózati feszültség (sőt kis mértékben a frekvencia, de ebbe ne menjünk bele túlságosan) csökken, amit a villamos teherelosztó (MAVIR) által megszabott módon az erőművek teljesítményének azonnali, valós idejű növelésével ellensúlyoznak. A fogyasztói teljesítmény csökkenésére pedig értelemszerűen a termelés visszafogásával kell reagáljanak. Az erőművek típusától és felépítésétől függően van azonban egy minimális teljesítményszint, ami alatt technikailag nem, vagy csak nagyon nehezen megoldható az erőmű üzemeltetése.
Az éjszaka lecsökkenő fogyasztás idején ezért jelentős „felesleges” kapacitás áll rendelkezésre, amit akár jóval olcsóbban is megéri eladni, ha ezzel fenntartható az erőmű folyamatos üzeme.
Ha az „éjszakai áram” a közkeletű nevéhez méltóan éjszaka, mondjuk pontban éjféltől lenne elérhető, a százezer energiára szomjas villanyautó háromszáz megawattnyi terhelése egyszerre jelenne meg a hálózaton, aminél kevés rosszabb dolog várhat a teherelosztó ügyeletes szakembereire. Mindenképp szükség lesz ezért a fogyasztói oldalon valamiféle intelligencia beépítésére, ami képes a termelői oldallal kommunikálva időben elosztani a terhelést. Ez önmagában nem világrengető újdonság: a gyakorlatban évtizedek óta használt eszköze a terhelés fogyasztó oldali befolyásolásának.
A tavaly lezárt „Mini E Berlin” projekt keretében a BMW, a helyi energiakonszern és az illetékes minisztérium egy ötven villanyautóból álló flotta viselkedését tanulmányozta fél éven keresztül. Több tucat nyilvános villany-kútoszlop mellett minden résztvevő garázsába telepítettek egy intelligens dobozt, ami az energiaelosztó központtal GSM-vonalon kommunikálva a hálózat terhelésétől függően engedélyezte, vagy épp tiltotta a töltést. A kísérlet célja azonban túlmutatott a hálózati terhelés vezérelt töltéssel való egyenletes elosztásán. A végső cél a ma még talán utópisztikusnak tűnő gondolat, hogy a közlekedést olyan elektromos autókkal oldjuk meg, melyeket megújuló forrásokból (szél, napenergia) származó árammal hajtunk.
Összeköthető-e a szélkerék a villanyautóval? Lapozzon, kiderül!
A rendszerirányító szemszögéből a szél- és naperőmű ördögtől való szerkezet: még megsaccolni is alig lehet, hogy mikor mennyit fog termelni. Ha épp feltámad a szél, pillanatok alatt hegyekben áll a felesleges teljesítmény, ha meg mégse fúj, akkor miből fedezzék a hiányt?
Mi a gond a szélkerékkel?
A hálózatban a termelés és a fogyasztás egyensúlyát nem csak a napi ritmusnak megfelelően, hanem sokkal rövidebb, néhány órás, vagy akár pár perces időtávon is biztosítani kell.
Annak érdekében, hogy a rendszerben mindig legyen megfelelő mennyiségű, kellően gyorsan bevethető tartalék, a rendszerirányító külön szerződéseket köt az erőművekkel. Ezek egyfajta rendelkezésre állási díj fejében vállalják, hogy szükség esetén gyorsan növelik, vagy akár csökkentik a termelést a pillanatnyi szükséglet változásának megfelelően.
A kiszámíthatatlan viselkedésű alternatív energiaforrásokat a rendszerbe integrálva muszáj növelni a rendszer stabilitását biztosító tartalékokat is: olyan plusz erőművekre van szükség, amik az év jelentős részében nem, vagy nem túl jó hatásfokkal működnek, s pusztán arra várnak, hogy akcióba lépjenek, ha az időjárás úgy kívánja.
E plusz kapacitások nem csak a beruházási, de az üzemeltetési oldalon is jelentősen megnövelik a költségeket, amit végső soron a fogyasztó fizet meg.
A berlini villanyautó-kísérlet végső célja az volt, hogy az energiarendszer e két kiszámíthatatlan, hektikus szereplőjét: a megújuló forrást jelentő erőműveket és a villanyautókat összhangba hozza. Megfelelő szabályozással elérhető, hogy a hirtelen feltámadó szélben jelentkező többlet-teljesítmény miatt ne más erőműveket kelljen visszafogni, hanem néhány ezer villanyautó akkumulátortöltőjének célzott bekapcsolásával billentsék helyre az egyensúlyt. Váratlan szélcsend esetén pedig egyre kevésbé lesz szükség gyors reagálású erőművek bevetésére, ha a megfelelő számú akkutöltő távirányítással hosszabb-rövidebb időre kikapcsolható.
A szép, új világban műszakilag megoldható tehát, hogy a villanyautót valóban megújuló energiaforrásokkal hajtsuk. Vannak persze még kidolgozandó részletek, például adminisztratív eszközökkel valahogy el kéne érni, hogy a szél- és naperőművek építése a villanyautók átlagos teljesítményigényével többé-kevésbé szinkronban haladjon. Vagy megoldást kell találni arra a problémára, ha péntek délután beáll az országos szélcsend, másnap hajnalban mégis villanyautóval mennénk a szomszéd faluba disznót vágni. Minden valószínűség szerint az energiaelosztóval kommunikáló fogyasztó oldali doboz fontos tartozéka lesz egy „Ide nekem a delejt de azonnal!” gomb, amivel a júzer bizonyos felár ellenében felülírhatja a központilag vezérelt öko-idillt. Általában véve a mobiltelefon-díjszabáshoz hasonló rendszer elterjedése tűnik valószínűnek, ahol a különböző tarifacsomagokban eltérő fizetség fejében eltérő prioritást, illetve garantált töltést vásárolhatunk az igényeinknek és a pénztárcánk vastagságának megfelelően. Tankoljon Ön is jövő kedden hajnali négykor, úgy olcsóbb!
Kicsit még messzebbre tekintve a jövőbe látó szemüveggel további újdonságokat is felfedezhetünk. Az akkumulátort a garázsban ugyanis nem csak tölteni, de kisütni is lehet: az elektronika minimális változtatásával elvileg megoldható, hogy a konnektorba dugott villanyautó ne csak terhelésként, hanem energiaforrásként is részt vegyen a hálózat életében. Persze nem hosszú távon, éppen csak a rendszer stabilitása szempontjából oly fontos néhány perces, esetleg pár órás időtávon. Ha valami okból ugrásszerűen megnő a terhelés, vagy egy hirtelen kieső erőművi blokk felborítaná a hálózat kényes egyensúlyát, a központból kiadott parancsra megfordulhat az energiaáramlás iránya, és máris az akkumulátor látja el energiával a szomszéd mosógépét. Persze ehhez az is szükséges, hogy a villanyautók tulajdonosai beleegyezzenek e szokatlan modell végrehajtásába. Bizonyára első hallásra furcsának tűnne ma is a felhívás, hogy átmeneti üzemanyaghiány esetén mindenki legyen szíves pár deci benzint gyorsan beadni a közösbe, aztán úgy is visszakapja. Az elektromos rendszerben a veszteségek mellett számolni kell azzal is, hogy minden egyes töltés és kisütés a méregdrága akkumulátorcsomag élettartamának rovására megy, de egy megfelelően kialakított tarifacsomaggal az amortizációt is figyelembe véve életképes lehet a rendszer. A hálózatra kapcsolt több tízezer járműből álló „virtuális erőmű” pedig gond nélkül kiválthatná a rendszer stabilizálására korábban használt csúcs- és tározós erőművek egy részét.
E futurisztikus gondolatmenet lezárásaként érdemes még megemlíteni a mostanában kevésbé sztárolt, de az autóipari fejlesztőműhelyekben nem teljesen elfeledett üzemanyagcellát is. A hidrogénből közvetlenül elektromos energiát előállító autó gond nélkül integrálható a virtuális erőműbe, ami ezáltal már nem csak rövid terhelési csúcsok, hanem hosszabb, néhány órás időszakok alatt is nettó termelőként vehet részt az energiaellátásban.
Nem tudni, mennyi idő alatt valósulhatnak meg ezek a szép tervek. A végrehajtásukhoz szükséges technológia mindenesetre már ma is a rendelkezésünkre áll. Politikai döntés, és persze az olajár függvénye, milyen tempóban haladhatunk a fenntartható, decentralizált energiaellátás és az emissziómentes közúti közlekedés utópiájának megvalósításában.
Egyetért? Vitatkozna vele? Véleményét elmondaná másoknak is?
Tegye meg a publikáció blogposztján!
További cikkeink
