Αλληλεπίδραση της Ηλεκτροκίνησης με τα Δίκτυα Ηλεκτρικής Ενέργειας: Η Ευρωπαϊκή και Διεθνής Διάσταση

Εισαγωγή - Το άρθρο συνοψίζει τις παρουσιάσεις 5 διακεκριμένων ομιλητών στην ειδική συνεδρίαση (Special Panel Session) με τίτλο «The Interaction of Electromobility with the Power Grids», που διοργανώθηκε από την ETIP SNET στα πλαίσια της Συνόδου της CIGRE στο Παρίσι στις 2 Σεπτεμβρίου 2022

Οι ETIPs (European Technology & Innovation Platforms) έχουν δημιουργηθεί από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την υποστήριξη του Στρατηγικού Σχεδίου για την Ενέργεια SET Plan (Strategic Energy Technology Plan) και εκφράζουν τις θέσεις των ενδιαφερόμενων φορέων και ανεξάρτητων εμπειρογνωμόνων από τον ενεργειακό τομέα, συμπεριλαμβανομένων των διαχειριστών των δικτύων μεταφοράς και διανομής ενέργειας, της βιομηχανίας κατασκευής εξοπλισμού και λογισμικού, των παραγωγών ΑΠΕ και αποθήκευσης, των τεχνολογιών πληροφορικής, των ερευνητικών κέντρων και Πανεπιστημίων, κλπ.

Ειδικότερα ο ρόλος της ETIP SNET (Smart Networks for Energy Transition) είναι να σχεδιάσει και να προτείνει τα θέματα Έρευνας, Ανάπτυξης και Καινοτομίας (Research, Development & Innovation - RD&I) για την ενεργειακή μετάβαση των Ευρωπαϊκών Συστημάτων Ενέργειας.

Έχει δημοσιεύσει το όραμα για τα ενεργειακά συστήματα του 2050 (IP SNET Vision -2050 [1]), και δημοσιεύει περιοδικά Οδικούς Χάρτες με κυλιόμενο 10ετή ορίζοντα (ETIP SNET Roadmaps [2]) και προγράμματα υλοποίησης με τα κατά προτεραιότητα έργα με 3ετή/4ετή ορίζοντα (ETIP SNET Implementation Plans[3]) συντονισμένα και με άλλες σχετικές πρωτοβουλίες σε εθνικό και ευρωπαϊκό επίπεδο. Λαμβάνει επίσης υπόψη σχετικές δραστηριότητες σε διεθνές επίπεδο και συνεργάζεται μαζί τους, όπως με τη CIGRE.

Ένας βασικός τομέας των μελλοντικών συστημάτων ενέργειας είναι οι μεταφορές. Ο τομέας των μεταφορών είναι υπεύθυνος, παγκοσμίως, για περίπου το 25% των συνολικών εκπομπών αερίων θερμοκηπίου. Ως αποτέλεσμα, η Ευρωπαϊκή πολιτική έχει θέσει φιλόδοξους στόχους μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου κατά 55% έως το 2030 (σε σύγκριση με τις τιμές του 1990) στα πλαίσια της στρατηγικής για το Κλίμα (EU 2030 Climate Target Plan) και έχει λάβει μέτρα για τη μείωση των εκπομπών σε όλους τους τομείς των μεταφορών (οδικές, εναέριες και θαλάσσιες).

Αυτοί οι στόχοι οδήγησαν σε σημαντική αύξηση της κυκλοφορίας Ηλεκτρικών Οχημάτων (ΗΟ) και στην ανάπτυξη των σχετικών σταθμών φόρτισης. Η ανάπτυξη μεγάλου αριθμού φορτιστών ΗΟ αναμένεται να αυξήσει σημαντικά το φορτίο του δικτύου και να προκαλέσει δυνητικά προβλήματα, εάν η φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων γίνεται με μη ελεγχόμενο τρόπο. Κάτι τέτοιο θα απαιτούσε σημαντικές ενισχύσεις υποδομών και μεγάλες επενδύσεις, ώστε να αποφευχθούν τα προβλήματα υπερφόρτωσης των γραμμών και τοπικά προβλήματα τάσεων.

Η έξυπνη φόρτιση (smart charging) και η έγχυση ενέργειας από τις μπαταρίες των ΗΟ στη λογική V2G (Vehicle-to-Grid) μπορούν να μετριάσουν αυτές τις επιπτώσεις και, επιπλέον, να αξιοποιήσουν τις δυνατότητες ευελιξίας αυτών των νέων φορτίων για καλύτερη χρήση των ΑΠΕ και πιο αποτελεσματικό σχεδιασμό και λειτουργία του ενεργειακού συστήματος.

Στην εργασία αυτή συνοψίζονται οι απόψεις και προτάσεις σε θέματα ηλεκτροκίνησης και συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας από τις CIGRE, ETIP SNET, IEA και άλλους οργανισμούς, όπως εκφράστηκαν από τους εκπροσώπους τους σε αυτή την ειδική συνεδρίαση.

Οι υποδομές φόρτισης ΗΟ από τη σκοπιά της ενοποίησης των διαφόρων φορέων ενέργειας
- του Antonio Iliceto, TERNA, Co-Chair of ETIP SNET WG 1 & Chair of CIGRE SC C1

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός των Διαχειριστών των Συστημάτων Μεταφοράς ENTSO-E (European TSOs Association) έχει δημοσιεύσει τις θέσεις του για την ηλεκτροκίνηση στο Position Paper [4]. Σε αυτό θεωρεί την ηλεκτροκίνηση ως σημαντικό παράγοντα , όχι μόνο για την απαλλαγή του τομέα των μεταφορών από εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, αλλά και ως σημαντική πηγή παροχής υπηρεσιών ευελιξίας (flexibility services) στο σύστημα ενέργειας. Η βέλτιστη αλληλεπίδραση ΗΟ – Συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας συνεπάγεται σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη για τους καταναλωτές και για όλους τους εμπλεκόμενους φορείς, καθώς και καλλίτερη διαχείριση του συστήματος.

Για να υλοποιηθεί αυτή η δυνατότητα θα πρέπει όλοι οι εμπλεκόμενοι φορείς να συνεργαστούν για την υιοθέτηση τεχνολογιών έξυπνης φόρτισης και τεχνολογιών Vehicle-to-Grid (V2G), οι οποίες μπορούν να παρέχουν ψηφιοποιημένες υπηρεσίες στους οδηγούς ΗΟ, από την αρχή της ανάπτυξης των σημείων φόρτισης. Καθώς ο αριθμός εμπορικά διαθέσιμων μοντέλων ΗΟ αυξάνεται ραγδαία και οι αρχικές ανησυχίες των οδηγών για περιορισμένη αυτονομία και πολύ υψηλότερες τιμές αγοράς σε σύγκριση με οχήματα εσωτερικής καύσης, φαίνεται να κάμπτονται, αναμένεται ταχύτατη αύξηση της κυκλοφορίας των ΗΟ. Το σημαντικότερο κενό που πρέπει να καλυφθεί άμεσα είναι η ανάπτυξη κατάλληλων υποδομών φόρτισης που να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των διαφόρων ενδιαφερομένων φορέων για ηλεκτροκίνηση.

Η διαδικασία φόρτισης ΗΟ αντιπροσωπεύει τη διεπαφή μεταξύ των τομέων μεταφορών και ηλεκτρικής ενέργειας και αποτελεί τον κρίσιμο παράγοντα για την επιτυχημένη ανάπτυξη και των δύο. Σύμφωνα με τις περιπτώσεις φόρτισης που αναλύθηκαν (Σχήμα 1), η μη ελεγχόμενη φόρτιση μπορεί να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα για το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως αύξηση της αιχμής ή δημιουργία νέας αιχμής ζήτησης λόγω σωρευτικών επιδράσεων της ταυτόχρονης φόρτισης ΗΟ σε συγκεκριμένες χρονικές περιόδους. Αντίθετα, διαχείριση της φόρτισης που να ικανοποιεί το χρονοδιάγραμμα και το προφίλ ισχύος της φόρτισής, όχι μόνο θα περιορίσει τις πιθανές προκλήσεις αλλά και θα ανοίξει νέες ευκαιρίες και νέες αγορές.

Οι τεχνικές λύσεις και λύσεις συνδεσιμότητας θα πρέπει να σχεδιασθούν και να υλοποιηθούν με επίκεντρο τις ανάγκες των καταναλωτών, τις ρυθμίσεις παροχής υποστηρικτικών υπηρεσιών και σχετικών συστημάτων αγοράς. Αυτό θα επιτευχθεί μέσω της εποικοδομητικής συνεργασίας των διαχειριστών της φόρτισης των ΗΟ με τους διαχειριστές του δικτύου, τους φορείς μεταφορών, τους φορείς πολεοδομικού σχεδιασμού, τα ενδιαφερόμενα μέρη της βιομηχανίας οχημάτων και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων.

Οι διαχειριστές του ηλεκτρικού συστήματος μεταφοράς και διανομής θα πρέπει να προωθήσουν το συντονισμένο σχεδιασμό για την ανάπτυξη των υποδομών φόρτισης και του ηλεκτρικού δικτύου, ο οποίος θα περιλαμβάνει εξελιγμένα προγράμματα βελτιστοποίησης και μοντελοποίησης των επιδράσεων των υποδομών ηλεκτροκίνησης και την εγκατάσταση κόμβων ταχείας φόρτισης (hypercharger hubs) σε αυτοκινητόδρομους. Ο χρόνος για δράση είναι τώρα, πριν από τη μαζική είσοδο των ΗΟ, για να αποφευχθεί η ανάγκη μελλοντικής τροποποίησης των υποδομών φόρτισης. Τα θετικά αποτελέσματα θα είναι σημαντικά για όλους του πολίτες, οι οποίοι είναι οι τελικοί χρήστες τόσο της ενέργειας όσο και των υπηρεσιών μεταφοράς. Το τελικό όφελος είναι καθαρότερες μεταφορές και ανθεκτικότερα συστήματα ενέργειας.

Επίδραση της Ηλεκτροκίνησης στο δίκτυο: η προοπτική της ETIP-SNET
- του Santiago Gallego Amores, DE (Iberdrola) Regulation Manager, Co-chair of ETIP SNET WG1

Η ηλεκτροκίνηση είναι η ενδεδειγμένη λύση για την επίτευξη του κλιματικού στόχου του Ευρωπαϊκού Green Deal για τις μεταφορές, διασφαλίζοντας μια σαφή πορεία προς την επίτευξη μεταφορών με μηδενικές εκπομπές. Ωστόσο, ο εξηλεκτρισμός των μεταφορών θα δημιουργήσει νέα φορτία με συγκεκριμένα προφίλ, θέτοντας προκλήσεις στην ικανότητα των διαχειριστών του συστήματος ηλεκτρισμού να διαχειρίζονται την πρόσθετη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, διατηρώντας παράλληλα το απαιτούμενο επίπεδο ασφάλειας λειτουργίας για όλους τους χρήστες του ηλεκτρικού δικτύου. Ταυτόχρονα, η ηλεκτροκίνηση μπορεί να προσφέρει μία νέα πηγή ευελιξίας. Στα πλαίσια αυτά η ETIP SNET έχει ξεκινήσει τεχνική συζήτηση σχετικά με την ικανότητα των διαχειριστών του συστήματος να διαδραματίσουν πρωταγωνιστικό ρόλο στον εξηλεκτρισμό του τομέα μεταφορών.

Το κύριο συμπέρασμα αυτής της συζήτησης είναι ότι χρειάζεται να δημιουργηθεί το κατάλληλο οικοσύστημα, το οποίο θα περιλαμβάνει την ενεργό συμμετοχή χρηστών ΗΟ, διαχειριστών δικτύων ηλεκτρισμού, διαχειριστών φόρτισης, κατασκευαστών ΗΟ, παρόχων σχετικών υπηρεσιών, ερευνητικών φορέων και φορέων λήψης αποφάσεων και, ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη εκμετάλλευση των ηλεκτρικών οχημάτων και να αξιοποιηθούν οι υπηρεσίες που μπορούν να προσφέρουν στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι εξίσου σημαντικό να προταθούν νέες πολιτικές ηλεκτροκίνησης και στρατηγικές που να ενθαρρύνουν

έναν πιο συντονισμένο σχεδιασμό, καθώς και ο εκσυγχρονισμός του τρέχοντος ρυθμιστικού πλαισίου που εξακολουθεί σήμερα να περιορίζει τις εφαρμογές των τεχνολογιών έξυπνης φόρτισης και V2G. Η ανάλυση συγκεκριμένων πιλοτικών έργων (use-cases), όπως της Iberdrola στην Ισπανία (Σχήμα 2), έδειξε ότι η εφαρμογή τεχνολογιών έξυπνων δικτύων (smart grids) και ανάλυσης δεδομένων (data analytics) μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό των απαραίτητων ενισχύσεων σε περιοχές του δικτύου, όπου το φορτίο HO αναμένεται να αυξηθεί ταχύτερα. Έδειξε επίσης ότι η έξυπνη διαχείριση της φόρτισης μπορεί να μειώσει σημαντικά τις ανάγκες επενδύσεων στα δίκτυα σε σενάρια μαζικής διείσδυσης ΗΟ. Υπό αυτή την έννοια, η οπτική των χρηστών και η κατανόηση των συμπεριφορών τους ως προς τη φόρτιση των ΗΟ τους είναι απαραίτητες για την εκπόνηση μελλοντικών σεναρίων ανάπτυξης των δικτύων που θα καλύψουν τις ανάγκες ενσωμάτωσης της ηλεκτροκίνησης στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας.

Ηλεκτροκίνηση και ευελιξία (flexibility)
- του Joao Abel Peças Lopes,Prof at FEUP and Director of INESC Porto, Convenor of CIGRE WG C6.40

Τα τελευταία χρόνια η πολυπλοκότητα των δίκτυων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά , λόγω της αύξησης των συνδεδεμένων διεσπαρμένων (distributed) ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και λόγω της σημαντικής αύξησης της κατανάλωσης λόγω της ενεργειακής μετάβασης, π.χ. εξηλεκτρισμός μεταφορών, σύνδεση αντλιών θερμότητας, κλπ. Ο στόλος των ηλεκτρικών οχημάτων επεκτείνεται γρήγορα, δημιουργώντας ένα νέο σημαντικό φορτίο στο δίκτυο. Λόγω της χρονικής μεταβλητότητας της παραγωγής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τα ηλεκτρικά δίκτυα απαιτούν ευελιξία, που πρέπει να ληφθεί υπόψιν στο σχεδιασμό και τη λειτουργία τους. Τα ΗΟ είναι σημαντικές πηγές ευελιξίας, αν λάβουμε υπόψιν τις δυνατότητες V1G (vehicle- on-grid και έξυπνη φόρτιση) και V2G (vehicle-to-grid). Τα HO που είναι εξοπλισμένα με δυνατότητες V2G μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις μπαταρίες τους για να παρέχουν ισχύ στο δίκτυο, όταν απαιτείται. Η δυνατότητα ρύθμισης της φόρτισης επιτρέπει την αντιμετώπιση αρκετών περιορισμών του δικτύου και αποτρέπει τυχόν περικοπές της ανανεώσιμης ενέργειας (Σχήμα 3).

Ο έλεγχος της φόρτισης ΗΟ αναμένεται να εξελιχθεί σταδιακά τα επόμενα χρόνια. Επί του παρόντος, τα ΗΟ μπορούν να θεωρηθούν, κυρίως, ως φορτία (Στάδιο 1). Με έξυπνες στρατηγικές φόρτισης, τα ΗΟ μπορούν να λειτουργήσουν ως ελεγχόμενα φορτία (Στάδιο 2). Στο μέλλον τα ΗΟ μπορούν να ενσωματώσουν δυνατότητες V2G (Στάδιο 3), λειτουργώντας ως γεννήτριες. Στο πρώτο στάδιο, μπορούν να εφαρμοσθούν τιμολόγια που ενθαρρύνουν τη χρέωση εκτός αιχμής. Τα Στάδια 2 και 3 απαιτούν πιο πολύπλοκο εξοπλισμό επικοινωνιών και ελέγχου και μηχανισμούς αγοράς για την αντιμετώπιση των αναγκών των Διαχειριστών του Συστήματος Διανομής καθώς και για την παροχή επικουρικών υπηρεσιών από ΗΟ.

Με τον κατάλληλο έλεγχο, τα ΗΟ μπορούν να υποστηρίξουν την τάση σε δίκτυα χαμηλής τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, ο μετατροπέας της μπαταρίας του ΗΟ (EV Converter) μπορεί να εγχέει άεργο ισχύ στο δίκτυο. Νέοι παίκτες της αγοράς, όπως οι φορείς σωρευτικής εκπροσώπησης, αναμένεται να υποστηρίξουν την παροχή επικουρικών υπηρεσιών από ΗΟ στους διαχειριστές του συστήματος. Η δυνατότητα ελέγχου των μετατροπέων ΗΟ (EV Converters) μπορεί να συμβάλει στην υποστήριξη της απομονωμένης λειτουργίας (islanding operation) δικτύων διανομής και στην υποστήριξη των διαδικασιών επανεκκίνησης σε περιπτώσεις σβέσης του συστήματος. (black start bottom-up procedures) (Σχήμα 4). Οι ρυθμιστικές αρχές θα πρέπει να ενθαρρύνουν την εγκατάσταση υποδομών φόρτισης ΗΟ ικανές να προσφέρουν ενεργό και άεργο υποστήριξη ισχύος, με τη λειτουργία μετατροπέων ισχύος που να λειτουργούν στα 4 τεταρτημόρια της καμπύλης ενεργού/αέργου ισχύος.

Ο ρόλος των δημόσιων αρχών στην ανάπτυξη υποδομών δημόσιας φόρτισης και στη διασφάλιση της ενσωμάτωσης της φόρτισης ΗΟ στο Δίκτυο
- του Luis Lopez, Energy Analyst at International Energy Agency (IEA) Global E-mobility Programme

Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας (International Energy Agency - IEA) εστίασε στον ρόλο των δημόσιων αρχών σχετικά με την ανάπτυξη των υποδομών δημόσιας φόρτισης και τη διασφάλιση της ενσωμάτωσης των φορτιστών ΗΟ στο δίκτυο. Παρουσιάστηκαν τα αποτελέσματα ενός προγράμματος που χρηματοδοτείται από το Global Environment Facility (GEF) για την υποστήριξη των χωρών που στρέφονται στην ηλεκτροκίνηση. Στο πλαίσιο αυτό ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας (ΙΕΑ) συντονίζει μια παγκόσμια θεματική ομάδα εργασίας με θέμα την ενοποίηση της φόρτισης ΗΟ και του δικτύου, την ανανεώσιμη παραγωγή ενέργειας και τις μπαταρίες ("EV charging and grid integration, renewable power supply, and batteries”) [5].

Για την υποστήριξη της ανάπτυξης των ΗΟ και την αξιοποίηση των ευκαιριών που προσφέρει η φόρτιση ΗΟ στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, οι κύριες συστάσεις προς τις δημόσιες αρχές είναι οι ακόλουθες:

Ανάδειξη της της ηλεκτροκίνησης και της φόρτισης ΗΟ ως πολιτική προτεραιότητα για την προσέλκυση επενδύσεων και αντικειμενική πληροφόρηση των υποψήφιων χρηστών ΗΟ σχετικά με την παροχή ικανής αυτονομίας ΗΟ.
Συντονισμός των διαχωρισμένων αρμοδιοτήτων και προσαρμογή του σχεδιασμού ανάπτυξης των υποδομών φόρτισης για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων των ΗΟ. Οργάνωση ολοκληρωμένου και συντονισμένου σχεδιασμού μεταξύ των τομέων μεταφορών, ηλεκτρικής
ενέργειας, κτιρίων και δήμων σε διάφορα επίπεδα για την αποτελεσματική ανάπτυξη υποδομών φόρτισης και την πρόβλεψη αναβαθμίσεων του δικτύου. Επανεξέταση των κριτηρίων σχεδιασμού που θα επιτρέψουν εναλλακτικές λύσεις έναντι της επέκτασης ή ενίσχυσης του δικτύου. Επαρκής διαθεσιμότητα μέσων εποπτείας και ελέγχου για την κατάλληλη αξιοποίηση των κατανεμημένων πηγών ενέργειας (distributed resources), όπως ευέλικτη φόρτιση HO. Στις αποφάσεις σχεδιασμού των δικτύων θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν το συνολικό κόστος του συστήματος για να επισημανθεί η δυνατότητα εξοικονόμησης οικονομικών πόρων με την έξυπνη φόρτιση.
Προσαρμογή της στρατηγικής. Πρέπει να αναγνωριστούν οι ενεργειακές ανάγκες φόρτισης και ισχύος φόρτισης με βάση τα τοπικά μοτίβα και χαρακτηριστικά των μεταφορών (local mobility patterns and characteristics). Θα πρέπει να διερευνηθεί ακόμα και πιθανή αλλαγή των τρόπων μετακίνησης για την υποστήριξη του σχεδιασμού του συστήματος ενέργειας.
Η καίρια σημασία της προτυποποίησης (standardization) και διασφάλιση της δια-λειτουργικότητας (interoperability). Μείωση του κόστους της ηλεκτροκίνησης μπορεί να επιτευχθεί μέσω της συνεργασίας με τη βιομηχανία και την προτυποποίηση του εξοπλισμού των υποδομών φόρτισης ΗΟ. Ιδιαίτερα σημαντική είναι και η επέκταση της διαλειτουργικότητας, όχι μόνο για την υποβοήθηση του χρήστη ΗΟ στον εντοπισμό των σημείων φόρτισης, αλλά και για τη σωρευτική εκπροσώπηση περισσότερων ηλεκτρικών οχημάτων για συμμετοχή στο σύστημα ενέργειας.
Συγχρονισμός της επέκτασης των ΗΟ με την ανάπτυξη αιολικής και ηλιακής ενέργειας. Η ανάπτυξη των ΗΟ μπορεί να διευκολυνθεί με την αξιοποίηση των τεχνολογιών διεσπαρμένων πηγών ενέργειας. Η ανάπτυξη των σταθμών φόρτισης μπορεί να γίνεται κατά προτεραιότητα σε περιοχές όπου διατίθενται ήδη διεσπαρμένες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ή σε περιοχές όπου είναι δυνατό, από άποψη κόστους, να αυξηθεί η κατανάλωση καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας. Η αξιοποίηση των συνεργειών της ηλεκτροκίνησης με μεγάλης κλίμακας ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορεί ακόμα να διευκολύνει την από κοινού πρόσβαση τους στη χονδρική αγορά ενέργειας (wholesale market).
Αποδοτική αξιοποίηση των υπηρεσιών που μπορούν να προσφέρουν τα ΗΟ στο σύστημα. Δημιουργία ενός περιβάλλοντος αξιοποίησης των υπηρεσιών που μπορεί να προσφέρει η ηλεκτροκίνηση στο σύστημα με παροχή κινήτρων για τη χρήση ευελιξίας των ΗΟ, μέσω του σχεδιασμού δυναμικών τιμολογίων ηλεκτρικής ενέργειας, της δημιουργίας συμβάσεων ή αγορών ευελιξίας, ή με συμμετοχή φορέων σωρευτικής εκπροσώπησης σε αγορές χονδρικής ενέργειας και αγορές εξισορρόπησης.

Η αυξανόμενη επίδραση των ΗΟ στο σύστημα ενέργειας
- του Ning Zhang, Assoc. Professor at Tsinghua University, Convenor of CIGRE WG C1.47

Στην Κίνα, ο αριθμός των ΗΟ αυξήθηκε από 80.000 το 2014 σε 6,4 εκατομμύρια το 2021, αντιπροσωπεύοντας το 2,1% των συνολικών οχημάτων στη χώρα (Σχήμα 5). Οι σταθμοί φόρτισης και η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας των ΗΟ αυξάνονται επίσης ραγδαία. Οι δημόσιοι σταθμοί φόρτισης έφτασαν 1,58 εκατομμύρια τον Ιούνιο του 2022. Στο Πεκίνο, ο συνολικός αριθμός σταθμών φόρτισης αναμένεται να φτάσει τα 0,70 εκατομμύρια το 2025, με συνολική ισχύ μεγαλύτερη από το τρέχον συνολικό φορτίο αιχμής του Πεκίνου. Η Κίνα αναμένεται να έχει 300 εκατομμύρια ΗΟ μέχρι το 2040. Η χωρητικότητα των μπαταριών ΗΟ θα ξεπεράσει τις 20 δισεκατομμύρια kWh, που είναι ίση με τη συνολική ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην Κίνα το 2021.

Οι ταχέως αυξανόμενες ανάγκες φόρτισης των ΗΟ αναμένεται να έχουν μεγάλο αντίκτυπο στα συστήματα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η επίδραση αντικατοπτρίζεται κυρίως σε τρεις τομείς: ζήτηση φορτίου, ευστάθεια τάσης, ποιότητα ισχύος.

Η γρήγορη φόρτιση σε ώρες αιχμής αυξάνει την αιχμή ζήτησης και ενδέχεται να παραβιάζει τα όρια λειτουργίας του συστήματος, όπως υπερφόρτιση μετασχηματιστών και καλωδίων. Η μεγάλη ενσωμάτωση μη ελεγχόμενης φόρτισης ΗΟ οδηγεί σε μεγαλύτερες αβεβαιότητες στο σύστημα. Από την άλλη πλευρά, η χρονική μετάθεση της φόρτισης (delayed charging), η ελεγχόμενη φόρτιση, και η αξιοποίηση τεχνολογιών V2G, μεταφέρουν τη φόρτιση σε ώρες εκτός αιχμής. Τα ΗΟ μπορούν ακόμη να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ρύθμισης συχνότητας. (Σχήμα 6).
Η μη ελεγχόμενη φόρτιση μπορεί να οδηγήσει σε πτώσεις τάσης και ασυμμετρία φάσεων (phase unbalance). Η ελεγχόμενη φόρτιση και η αξιοποίηση τεχνολογιών V2G, μπορούν να βοηθήσουν στη ρύθμιση της τάσης, με έλεγχο τη ζήτησης ενεργού και αέργου ισχύος.
Οι φορτιστές ΗΟ εγχέουν αρμονικές στο δίκτυο και αυξάνουν τις απώλειες του συστήματος, γεγονός που μειώνει την ποιότητα ισχύος και τον κύκλο ζωής των διαφόρων συσκευών. Κατάλληλα σχεδιασμένα κυκλώματα ηλεκτρονικών ισχύος για τη φόρτιση των ΗΟ μπορούν να φιλτράρουν τις αρμονικές (Σχήμα 7).