Ni fydd EVs yn Gorlwytho'r Grid Pŵer, Mewn gwirionedd EVs (A Rhew) Yw Ei Iachawdwriaeth

Mae gorllewin yr UD yn dioddef ton wres fawr a allai arwain at lewygau a nodiadau atgoffa i beidio â gwefru ceir trydan yn y prynhawn. Gyda California hefyd yn gorchymyn bod pob car erbyn 2035 yn drydanol, mae hyn wedi ail-wynebu meme cyffredin a siaredir yn aml gan wrthwynebwyr EV, y syniad na all y grid pŵer o bosibl drin hyn.

Ar yr un pryd mae'n wir ein bod yn cynllunio grid hynod adnewyddadwy, ond mae'r ynni adnewyddadwy allweddol, solar a gwynt, yn ysbeidiol, yn dibynnu ar yr amser o'r dydd a'r tywydd.

Mae'n ymddangos y gall y ddwy broblem hyn ddileu ei gilydd i raddau, ac o'u cyfuno â rhai technolegau eraill ni fydd problem o gwbl.

Angen mwy o egni, nid o reidrwydd mwy o bŵer

Er mwyn i bob car fynd yn drydanol, mae'n wir bod angen i ni gynhyrchu mwy o ynni trydanol. Gellir mesur cynhwysedd grid o ran cyfanswm cynhyrchu ynni blynyddol, a hefyd yn ôl y pŵer mwyaf, ac mae'r rhain yn bethau gwahanol. Mae ynni yn nwydd fel galwyni o gasoline neu kWh. Pŵer yw'r cyflenwad ynni ar unwaith, sef faint o ynni y gallwch ei gyflenwi mewn eiliad.

Ar y grid, mae galw a chyflenwad pŵer yn amrywio yn ystod y dydd. Maent yn isel yn y nos, ond ar ddiwrnodau cynnes, mae'r galw'n dal i ddringo wrth i'r diwrnod fynd yn ei flaen ac mae'n mynd yn boethach, gan achosi'r angen am fwy o aerdymheru. AC yw prif yrrwr galw brig ar y grid. Mae'r galw yn dueddol o gyrraedd uchafbwynt tua 6pm ond mae'n dal yn gryf tan tua 9pm ac yna mae'n lleihau i'r nos. Ar adegau oerach nid oes brig pan mae'n boethaf, felly mae'n dueddol o fod dau gopa (llawer is) yn ystod y dydd. Ar unrhyw adeg benodol mae gan y grid gapasiti pŵer. Mae hynny’n amrywio yn ystod y dydd oherwydd yr ynni adnewyddadwy, ond y nod allweddol yw gwneud yn siŵr, rhwng 4pm a 9pm, pan fo’r galw ar ei uchaf, bod gennym ddigon o gapasiti cyflenwi i’w fodloni. Felly rydym yn gwario arian i wneud gweithfeydd pŵer a llinellau trawsyrru i ddarparu'r cyflenwad hwnnw.

Mae'r siart yn dangos galw a chyflenwad California yn ystod y don wres, ar 3 Medi, 2022. Roedd cyfanswm y cyflenwad dros 55gW, felly roedd ychydig yn ychwanegol, ond yn ystod yr oriau brig rhwng 3pm a 9pm, mae dros 40gW.

Gweddill y dydd, mae'r cyflenwad ar gael o hyd. Efallai mai dim ond yn hwyr y prynhawn y byddwn yn troi'r holl weithfeydd pŵer ymlaen, ond rydym wedi talu amdanynt ac yn gallu eu rhedeg ar adegau eraill os ydym yn dymuno. Mae rhai planhigion, fel gweithfeydd niwclear, yn gorfod rhedeg drwy'r dydd, maen nhw'n anodd eu diffodd. Mae planhigion nwy naturiol effeithlon yn cymryd peth amser i gynhesu ac oeri, ond gallwn eu diffodd pan nad oes angen. Gellir troi planhigion hydro ymlaen ac i ffwrdd fel y dymunir. Wrth gwrs, dim ond yn ystod y dydd y mae planhigion solar yn cynhyrchu pŵer, a'r mwyaf pan fydd hi'n heulog.

Gall ceir godi tâl ar unrhyw adeg o'r dydd. Mae car arferol yr UD yn gyrru llai na 40 milltir y dydd, sy'n golygu y gallant fel arfer fynd 5 diwrnod heb godi tâl os oes angen, ond gallant bendant ddewis pryd y byddant yn codi tâl cyn belled ag y gallant blygio i mewn yn ystod y nos, pan fo'r capasiti pŵer dros ben mwyaf ar y grid, a phŵer yw'r rhataf. Yn y dyfodol, bydd mwy yn plygio i mewn yn y gwaith, ond bydd gormodedd o gapasiti tan tua 2pm ar gyfer y ceir hynny. Bydd angen i nifer fach iawn o geir ar deithiau ffordd godi tâl yn hwyr yn y prynhawn, a byddant yn talu premiwm amdano.

Roedd pobl nad oeddent yn deall hyn yn meddwl ei bod yn eironig bod California wedi cyhoeddi'r cynllun i fynd yn drydanol erbyn 2035 yr un wythnos ag y gwnaeth ton wres iddynt atgoffa pobl i beidio â gwefru rhwng 4pm a 9pm. Cafodd hyn ei gam-adrodd wrth iddynt ofyn i bobl osgoi gwefru eu ceir, ond mewn gwirionedd mae’r cyngor i beidio â chodi tâl yn ystod oriau brig yn gyngor da safonol bob amser, nid dim ond mewn tonnau gwres. Ni chafodd neb yng Nghaliffornia gar marw oherwydd y prinder hwn, oherwydd dim ond uchafbwynt y galw ydyw ar gyfer pŵer, nid ynni, ar yr adegau prysuraf.

(Dylid nodi, er gwaethaf y rhybuddion, na fu’n rhaid i weithredwr grid California erioed orfod blacowts. Roedd negeseuon testun syml yn gofyn i bobl leihau pŵer yn rhyfeddol o dda.)

Cyfeiriwr:

Ynni yw'r hyn sy'n gweithio'n ddefnyddiol, fel symud ceir ac oeri cartrefi. Mae'n cael ei fesur mewn unedau fel cilowat-oriau (kWh) neu hyd yn oed mewn galwyni o gasoline. Pŵer yw'r gyfradd llif egni, wedi'i fesur mewn cilowat neu marchnerth. Efallai y bydd angen galwyn o nwy ar eich car i fynd 30 milltir, neu 7.5 kWh, ond mae angen mwy o marchnerth i'w wneud yn gyflymach. Yn enwedig oherwydd bod kW a kWh yn swnio mor debyg, mae pobl yn eu drysu.

Mwy o Ynni

Nid oes angen inni gynyddu pŵer y grid i wefru’r holl geir, ond bydd angen iddo gynhyrchu mwy o ynni. Hyd yn oed os yw pob car newydd yn 2035 yn drydan, ni fydd tan tua 20 mlynedd ar ôl hynny cyn i'r rhan fwyaf o'r ceir gasoline adael y ffordd. Heddiw mae Americanwyr yn gyrru tua 3 triliwn o filltiroedd y flwyddyn (hanner blwyddyn olau!) pe baent yn gwneud hynny i gyd mewn ceir fel y TeslaTSLA
Model 3, byddai angen 750 yn fwy o oriau terawat (tWh) y flwyddyn. Yn 2020, cynhyrchodd UDA 4,000 tWh felly mae hyn yn gynnydd o tua 20%—ond nid tan tua 2050. Mae’n fwy na hynny, oherwydd bydd tryciau sy’n defnyddio llawer mwy o ynni y filltir, a cheir eraill llai effeithlon, ac yno Bydd mwy o geir a mwy o yrru, ond mae hyn yn rhoi syniad tu ôl i'r amlen faint o ynni ychwanegol sydd ei angen. (Rydym hefyd am symud gwresogi nwy ar gyfer cartrefi a dŵr poeth o bympiau gwres ffosil i bympiau gwres trydan, sy’n drafodaeth wahanol.)

Cynyddodd grid pŵer yr Unol Daleithiau eisoes 20% yng nghyfanswm allbwn ynni yn y 30 mlynedd diwethaf, felly mae hyn yn sicr yn rhywbeth sydd wedi'i wneud o'r blaen heb unrhyw ymdrech arbennig. Oherwydd y gallai'r cynnydd fod yn fwy, efallai y bydd angen gwneud rhywfaint o ymdrech arbennig. (Efallai na, rydyn ni'n gwella o hyd am fod yn fwy effeithlon, ac mae llawer o'n hoffer a phethau fel ein bylbiau golau yn defnyddio ffracsiwn o'r pŵer roedden nhw'n ei ddefnyddio yn y gorffennol.)

Er bod angen 20% yn fwy o ynni, nid oes angen llawer mwy o bŵer oherwydd y ceir trydan. Efallai y bydd angen mwy o bŵer arnom ar gyfer pethau eraill—yn enwedig twf y boblogaeth—neu efallai y bydd angen llai arnom pan fyddwn yn dod yn fwy effeithlon. Mae gweithfeydd pŵer newydd yn cynnig mwy o bŵer a mwy o ynni, er mewn gwahanol ffyrdd. Pe baem yn bwriadu llosgi mwy o lo a nwy yn unig, gallem mewn gwirionedd gael mwy o ynni o'r gweithfeydd presennol trwy losgi mwy o danwydd, ond nid dyna ein cynllun felly bydd angen mwy o weithfeydd adnewyddadwy arnom. Fodd bynnag, ni fydd angen mwy o grid arnom oherwydd y ceir.

Mae'r ymdrech ychwanegol hon yn mynd i ddod yn bennaf o ynni adnewyddadwy, yn enwedig solar. Nid yw hynny am unrhyw reswm amgylcheddol. Heddiw pŵer solar yw'r math rhataf o orsaf bŵer newydd i'w hadeiladu. Pan edrychwch ar gyfanswm y gost fesul kWh o unrhyw fath o blanhigyn, solar yw’r enillydd—ac mae’n mynd yn rhatach bob blwyddyn. Os ydych chi eisiau ynni am y pris isaf yn unig, a gallwch ddewis a dewis pan fyddwch chi'n ei ddefnyddio, yr haul yw'r unig blanhigyn i adeiladu'n syml ar bris - er bod y sero allyriadau yn sicr yn braf.

Er ei fod yn lân ac yn dawel ac yn hawdd ei weithredu, ei un anfantais yw mai dim ond pan fydd hi'n heulog y mae'n rhoi pŵer. Mewn gwirionedd, pe baech am gynhyrchu 24 megawat-awr y dydd, gallech wneud hynny gyda gwaith cyffredin 1-megawat yn rhedeg drwy'r dydd, ond gyda solar efallai y bydd angen planhigyn 6-megawat arnoch, a dim ond eich pŵer i mewn y byddech yn ei gael. yn ystod y dydd, oni bai bod gennych chi storfa hefyd. Ond byddai'r gwaith solar 6 megawat hwnnw'n costio llai fesul uned o ynni na'r orsaf nwy, glo neu niwclear 1 mW.

I ddatrys y broblem honno, mae angen ichi ddod o hyd i lwyth mawr a all gymryd cyflenwad pŵer ysbeidiol gwaith adnewyddadwy pan ddywedir wrtho am wneud—pan fydd yr haul yn tywynnu neu pan fydd y gwynt yn chwythu.

Dyna'r union fath o fatris llwyth, sef EVs, yn. Cyn belled â bod car wedi'i blygio i mewn, bydd yn cymryd pŵer pan fydd gwarged, ac ni fydd yn ei gymryd pan fydd prinder. Ychydig iawn o lwythi eraill sydd mor hyblyg â hynny. Ar gyfer pob llwyth arall, mae angen y pŵer arnoch pan fyddwch ei angen, ond gyda batri rydych chi'n ei gymryd ar amser gwahanol i'r hyn rydych chi'n ei ddefnyddio. Un llwyth arall fel hyn yw hidlo dŵr pwll nofio - does ond angen hidlo digon bob dydd, does dim ots pryd.

Gwresogi ac Oeri

Y llwyth mwyaf ar y grid trydanol, ac achos y galw brig, yw oeri, ac wrth i ni newid gwres o danwydd ffosil i bympiau gwres (cyflyrwyr aer yn y cefn) bydd hefyd yn dod yn llwyth mawr. Ond gall gwresogi ac oeri hefyd newid eu hangen, os ydym yn defnyddio gêr a ddyluniwyd ar gyfer hynny. Mae hynny oherwydd y gallwch storio gwres (neu oerfel) yn y “batri” rhataf oll - dŵr.

Mae cyflyrwyr aer datblygedig mwy newydd yn gwybod faint o aerdymheru fydd ei angen yn ddiweddarach y diwrnod hwnnw. Yn ystod y nos a'r bore, maen nhw'n oeri ac yn rhewi dŵr i danciau iâ wedi'u hinswleiddio. Maen nhw'n gwneud hyn pan fo'r trydan yn rhad ac yn helaeth, a phan fo'r tymheredd yn is ac mae'n cymryd llai o ymdrech. Yn ddiweddarach, pan fydd pŵer yn brin, maen nhw'n defnyddio'r rhew hwnnw i oeri adeiladau. Mae ein rhagolygon tymheredd bellach yn gywir iawn felly gall cyfrifiaduron reoli'r broses gyfan hon i'w gwneud yn gyflym ac yn effeithlon. Bydd pŵer naill ai'n dod yn ystod y nos (pan fo'r galw'n isel) neu yn y bore (pan mae'n dal yn oer a bod gormodedd mawr o bŵer solar.) Bydd gwarged yr haul mor fawr fel bod yr holl lwythi sy'n gallu symud mewn amser (fel batris , oeri a gwresogi) yn cymryd y gwarged yn y bore. Mae angen storio nwyddau adnewyddadwy, ond y batris sydd eisoes yn y ceir, a'r tanciau o iâ neu (ar gyfer gwresogi) dŵr poeth fydd y storfa honno. Bydd mathau eraill o storfa hefyd (hydro pwmp a batris a dulliau eraill) ond bydd angen llawer llai o hynny nag y byddem pe baem yn cadw at ein hen gyflyrwyr aer.

Fel y cyfryw, gellir datrys cyfran fawr o broblemau grid adnewyddadwy yn y dyfodol gyda EVs a rhew. Sylwch nad yw hyn yn golygu bod y ceir yn gwasanaethu fel batris trwy'r hyn a elwir yn dechnoleg “cerbyd i'r grid”. Gellir gwneud hynny unwaith y bydd batris yn para'n hir iawn, ond nid yw'n gwneud synnwyr pan fydd batris ceir drud yn cael eu defnyddio wrth iddynt weithredu, oni bai y gellir gwerthu pŵer am brisiau uchel iawn yn ystod gorlwytho'r grid.

(Mae storfa iâ ar gyfer oeri a gwresogi wedi bod yn rhyfeddol o araf i gael ei ddefnyddio. Yn ôl Mike Hopkins, cyn Brif Swyddog Gweithredol Ice Energy, y cwmni cynharaf yn y gofod, nid yw pobl sy'n gosod systemau aerdymheru wedi arfer â phethau newydd, a hyd yn oed llywodraeth sylfaenol Nid yw mandadau yn gwneud iddo ddigwydd yn ddigon cyflym. Mae’n credu y dylai’r gyfraith ddechrau mynnu storio—nid o reidrwydd iâ—ar gyfer gwresogi ac oeri mewn adeiladwaith newydd, a bydd hyn yn datrys y broblem galw brig.)

Problem Solar yw ei fod yn cynhyrchu pŵer ar amserlen yr haul, nid eich un chi. Mae cerbydau trydan angen llawer mwy o ynni trydanol, ond gallant ei dderbyn ar amserlen yr haul. Mae'r ddwy broblem yn gweithio i ganslo ei gilydd. Pan fyddwch chi'n ychwanegu gallu cyflyrwyr aer, systemau gwresogi cartref a systemau dŵr poeth i wneud a storio gwresogi ac oeri a'i ddosbarthu'n ddiweddarach, mae'n debyg i'r problemau gael eu gwneud i'w gilydd. Wrth gwrs, nid yw hyn yn datrys popeth—bydd angen mathau eraill o storio, a mwy o wynt, niwclear a geothermol yn ôl pob tebyg. A byddwn yn dal i ddefnyddio ein gweithfeydd nwy naturiol am beth amser i ddod ar y brig. Mae rhai pobl yn meddwl y byddwn ni hyd yn oed yn defnyddio'r batris mewn EVs i werthu pŵer yn ôl i'r grid ar y brig i osgoi hynny. Yn y siart uchod, bydd y llinell solar felen yn mynd yn dalach o lawer—yn dalach na’r galw brig mewn gwirionedd, ond mae hynny’n creu problem fawr am 7pm pan fydd yr haul yn machlud ac yn sydyn mae’n rhaid i’r holl bŵer brig hwnnw ddod o ynni nad yw’n ynni’r haul.

Y ffordd y mae EVs yn achubiaeth y grid yw eu bod yn gadael i ni adeiladu tunnell o gapasiti solar rhad, gwyrdd ac yna'n rhoi lle i ni roi'r holl allbwn solar ychwanegol o'r bore tan 3pm.

Bydd angen i ni hefyd osod llawer mwy o blygiau gwefru lle mae ceir yn parcio rhwng 8am a 3pm, sy'n gymysgedd o weithleoedd a chartrefi. Er mai nos yw'r amser mwyaf cyfleus, bydd y gwarged pŵer solar rhad yn y bore. Mae llawer i'w wneud o hyd, ond bydd cerbydau trydan, gyda'u hyblygrwydd wrth gymryd pŵer, yn rhan o'r ateb, nid yn rhan o'r broblem.