Elektromobilių technologijos vystymasis atveria vis daugiau galimybių, kurios dar neseniai atrodė fantastinės. Viena iš tokių - Vehicle-to-Grid (V2G) technologija, leidžianti elektromobiliui ne tik vartoti elektros energiją, bet ir ją grąžinti atgal į tinklą ar naudoti namų ūkio poreikiams. V2G koncepcija remiasi paprastu principu: elektromobilio baterija gali veikti kaip mobilusis energijos saugykla.
Kai automobilis nepriešinasi, jo sukauptas energijos kiekis gali būti panaudotas kitoms reikmėms - nuo namų ūkio prietaisų maitinimo iki elektros tinklo stabilizavimo. V2G technologija funkcionuoja per specialius krovimo įrenginius, kurie gali ne tik tiekti energiją į elektromobilio bateriją, bet ir ją iš jos išgauti.
Sistemos šerdis - išmanusis energijos valdymo blokas, kuris analizuoja kelias kintamąsias: elektros tinklo apkrovą, energijos kainas, automobilio naudojimo grafiką ir baterijos būklę. Komunikacija tarp automobilio, kroviklio ir elektros tinklo vyksta realiu laiku naudojant specialius protokolus. Tai leidžia sistemai greitai reaguoti į energijos poreikių pokyčius ir optimizuoti energijos srautus.
V2G technologijos privalumai ir taikymas
Namų ūkio kontekste V2G technologija atskleidžia ypač daug galimybių. Tipiškas elektromobilis su 60-80 kWh baterija gali aprūpinti vidutinį namą elektros energija 2-3 dienoms. Vienas iš populiariausių taikymo būdų - energijos arbitražas. Naktį, kai elektros tarifai žemiausi, automobilis kraunasi, o dieną, kai tarifai aukštesni, energija naudojama namų ūkio poreikiams.
Avarinės energijos tiekimo funkcija taip pat neįkainojama. Gamtos stichijų ar techninių gedimų metu elektromobilis gali užtikrinti nepertraukiamą energijos tiekimą svarbiems namų prietaisams: šaldytuvui, šildymo sistemai, ryšio įrangai.
Ekonominė nauda
Ekonominė nauda atsiranda iš kelių šaltinių. Pirma, sumažėjusios elektros sąskaitos dėl išmanaus energijos vartojimo. Antra, pajamos iš energijos pardavimo elektros tinklui pikinių apkrovų metu. Trečia, sutaupytos lėšos, kurios būtų išleistos atsarginiams energijos šaltiniams ar generatoriams.
Iššūkiai ir ateities perspektyvos
Nepaisant akivaizdžių privalumų, V2G technologija susiduria su nemažai technologinių iššūkių. Pagrindinis iš jų - baterijos degradacija. Dažni kraunimo ir iškraunimo ciklai gali sutrumpinti baterijos tarnavimo laiką. Kitas svarbus aspektas - energijos konversijos nuostoliai. Kiekvienas energijos perdavimas iš baterijos į tinklą ir atgal sukelia 5-10 procentų nuostolius. Standartizacijos trūkumas taip pat kelia problemų. Skirtingi automobilių gamintojai naudoja skirtingus komunikacijos protokolus ir krovimo standartus. Tai apsunkina universalių V2G sprendimų kūrimą ir didina sistemos sudėtingumą.
V2G technologijų plėtra labai priklauso nuo reguliacinės aplinkos. Daugelyje šalių teisės aktai dar nėra prisitaikę prie dvikrypčio energijos perdavimo galimybių. Europos Sąjungoje situacija palaipsniui keičiasi. Atsinaujinančių energijos išteklių direktyva (RED II) ir Elektros energijos rinkos direktyva suteikia teisę vartotojams tapti energijos gamintojais.
V2G technologijų ateitis atrodo perspektyvi, ypač atsižvelgiant į elektromobilių skaičiaus augimą ir atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą. Prognozuojama, kad iki 2030 metų Europoje bus daugiau nei 30 milijonų elektromobilių, kurių bendra baterijų talpa viršys 1500 GWh. Technologiniai sprendimai tobulėja keliais kryptimis. Kuriamos naujos baterijų technologijos, atsparios intensyviam naudojimui. Solid-state baterijos, kurios turėtų pasiekti rinką per artimiausius 5-7 metus, žada gerokai didesnį ciklų skaičių ir greitesnį krovimą. Integracijos su išmaniaisiais namais galimybės taip pat plečiasi. Ateities V2G sistemos galės bendradarbiauti su saulės baterijomis, šilumos siurbliais ir kitais namų energijos sistemų komponentais, formuodamas visapusišką energijos valdymo ekosistemą.
Alternatyvūs energijos šaltiniai ir jų integracija
Nors straipsnyje pagrindinis dėmesys skiriamas elektromobiliams, verta paminėti ir kitus atsinaujinančius energijos šaltinius, kurie gali būti integruoti į išmaniąsias energijos sistemas. Saulės ir vėjo jėgainės, nors ir turi savų iššūkių, tampa vis svarbesnėmis energijos gamybos priemonėmis.
Saulės ir vėjo jėgainės
Projektuojant komercines ir autonomines jėgaines iš esmės skiriasi saulės spinduliuotės, vidutinio vėjo greičio ir atsiperkamumo vertinimo būdai. Komercinėms jėgainsms pats svarbiausias rodiklis - tai investicijų susigrąžinimo laikotarpis. Eksploatuojant autonomines jėgaines elektros energija yra reikalinga kiekvieną dieną. Todėl šiuo atveju visai nesvarbu, jog Lietuvoje metinė saulės spinduliuotė yra apie 1000 kWh/m2, o vidutinis metinis vėjo greitis 5 m/s. Projektuojant autonomines saulės ir vėjo jėgaines atsižvelgiama į tuos metų mėnesius, kuriais daugiausiai bus naudojama nuosava jėgainė.
Saulės jėgainė yra praktiškai neaptarnaujamas įrenginys. Skirtingai nuo vėjo jėgainės, eksploatuojant saulės elektrinę nereikia rūpintis jokiomis judančiomis detalėmis, tepti, veržti, balansuoti, saugotis stipraus vėjo. Saulės ir vėjo jėgainių kainos yra labai panašios, tačiau įrengiant vėjo jėgaines dar prisideda betonavimo darbai ir bokšto konstrukcija, todėl kainų skirtumas vis tik atsiranda ir saulės jėgainės projektas tampa pigesnis.
Kita priežastis yra vėjo nepastovumas. Šiltuoju laikotarpiu yra žymiai daugiau saulėtų dienų, negu vėjuotų ir dažniausiai pučia besikeičiančios krypties gūsingas vėjas. Teoriškai atviroje vietoje įrengta vėjo jėgainė turėtų būti naši, tačiau praktiškai tai ne visuomet pasiteisina. Besikeičiančios krypties gūsingas vėjas pristabdo besisukančią jėgainę pasukdamas ją keliais laipsniais į šoną. Dėl šių priežasčių elektros generavimas yra nepastovus, srovė kinta labai plačiame diapazone, o tai neigiamai veikia akumuliatorius.
Vėjo jėgainė puikiai pasitarnauja vėjuotą rudenį ir žiemą. Todėl verta įrengti mažą hibridinę saulės ir vėjo jėgainę, kuri aprūpins elektros energiją ištisus metus. Tačiau net hibridinės jėgainės savininkai negali visiškai atsisakyti benzininio / dyzelinio generatoriaus, kaip pagalbinio elektros energijos šaltinio kritiniais momentais. Nebent instaliuota galia bus pakankamai didelė ir jos užteks visų elektros poreikių patenkinimui.
Vandenilis kaip alternatyvus kuras
Vėjo, saulės ir vandens energetikos parkai kartu su atominėmis jėgainėmis kada nors užtikrins visus mūsų energijos poreikius. Ir dalis tos energijos tikrai virs vandeniliu. Mokslininkai ką tik surado būdą, kaip pagerinti vandenilio generatoriaus efektyvumą. Vandeniliniai kuro elementai jau yra naudojami. „Toyota Mirai“ lengvasis automobilis, autobusai, sunkvežimiai ir net stacionarios jėgainės gamykloms jau dirba.
Vandeniliniai automobiliai turi savų privalumų. Didžiausias iš jų - įveikiamas atstumas. Vandeniliniai automobiliai gali būti papildomi kuru vos per kelias minutes, todėl per dieną galima įveikti didesnį atstumą. Žinoma, jei tik vandenilio infrastruktūra tam bus paruošta. Degalinės lengvai prisitaikytų prie naujos kuro kategorijos. Tačiau vandenilio kolonėlės galėtų stovėti ir šalia saulės ar vėjo jėgainių, kur būtų ir elektromobilių įkrovimo stotelės.
Mokslininkai Kinijoje tobulina vandenilio generatorius. Naujas generatorius yra pagrįstas vandens ir aliuminio chemine reakcija, vykstančia kambario temperatūroje. Paprastai tariant, aliuminis „agia“ deguonį iš vandens ir taip atpalaiduoja vandenilio molekules. Ši reakcija turi būti aktyvuota kito metalo. Šįkart mokslininkai pasitelkė naujo lydinio elektrodą - alavo, indžio, galio ir bismuto lydinys puikiai tiko šiai užduočiai. Būtent bismutas šiam vandenilio reaktoriui suteikia efektyvumo ir stabilumo. Mokslininkai teigia, kad šis vandenilio generatorius gali gaminti kurą vandenilio kuro elementams. Jis gali būti pakankamai kompaktiškas, stabilus ir lengvai prižiūrimas. Tai reiškia, kad pavyktų išspręsti vandenilio transportavimo problemą - kurą būtų galima gaminti ten, kur jo reikia.
Bekvapis ir bespalvis vanduo yra vandenilio ir deguonies junginys (H2O). Išskyrus iš vandens vandenilį, juo galima varyti automobilius. Ir tai jau įgyvendinta. „BMW Hydrogen 7“, „Mercedes-Benz F-Cell“, „Opel Zafira HydroGen 3“, „Nissan X-trail FCV“ - tai tik keli automobiliai iš daugelio, varomų vandeniliu. Dauguma hidromobilių (angl. hydrogen - vandenilis) turi sumontuotus bakus, kurie pildomi išgrynintu vandeniliu, ir tik vienetai - specialius generatorius, kurie išskiria vandenilį iš vandens. Vienas iš tokių automobilių yra 2008 m. vasarą pristatytas kompanijos „Genepax“ kūrinys: mažo automobilio generatorius išskiria iš bake esančio vandens vandenilį.
Šiauliečių sukonstruotas dvivietis „Smart“ dydžio automobiliukas su vandenilio generatoriumi kol kas „išspaudžia“ tik 50 km/val. greitį. Jis veikia panašiai kaip bet kuris kitas elektromobilis, tik jame elektros energija gaunama elektrocheminės reakcijos metu vandenilį išskiriant iš vandens vandenilio kuro elementuose. Šie elementai praleidžia teigiamo krūvio protonus ir sulaiko elektronus. Vienoje pusėje lieka teigiamas krūvis, kitoje - neigiamas, o susidarius potencialų skirtumui atsiranda elektros srovė, varanti automobilį.
HHO dujų generatoriai gali atrodyti ir gana paprastai, tačiau jų visų veikimo principas tas pats: pasitelkiant elektros srovę vanduo suskaidomas į vandenilį ir deguonį, kurie kartu degdami sukuria papildomą energiją varikliui.
Vėjo energetikos sektoriuje dirba šimtai tūkstančių žmonių, tačiau daugeliui vėjo energetika vis dar lieka paslaptimi. Todėl kasmet birželio 15 d. švenčiama Pasaulinė vėjo diena, skirta atrasti vėjo energijos teikiamus privalumus ir galimybes pakeisti pasaulį. Vėjas yra vienas iš atsinaujinančių energijos išteklių, iš kurio gaminama tvari ir žalia elektros energija. Tai - neišsenkantis išteklius, leidžiantis gaminti švarią energiją, kuri padeda mažinti oro taršą ir lėtinti klimato kaitą.
Vėjo energija yra švari ir lengvai prieinama. Vėjo turbinos neišskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų, pavyzdžiui, anglies dioksido (CO2), kuris yra pagrindinė klimato kaitos priežastis, ir kitų oro teršalų, kurie turi įtakos mūsų sveikatai. Vėjo gaminamos energijos nereikia importuoti iš kitų šalių, o kuo daugiau jos naudosime, tuo labiau priartėsime prie tikros energetinės nepriklausomybės. Kiekviena nauja turbina mažina mūsų energijos importą ir iškastinio kuro kainų svyravimų riziką. Vėjo jėgainių parkai šaliai teikia didžiulę ekonominę naudą.
Vėjo energija ne tik turi daug privalumų klimatui, energetiniam saugumui, aplinkai ir visuomenei, bet ir yra tvari. Vėjo turbinos gaminamos iš standartinių medžiagų, pavyzdžiui, betono, plieno ir kompozicinių medžiagų, kurios naudojamos mentėms. Standartinis vėjo jėgainių parko tarnavimo laikas yra maždaug 25-30 metai, o kai kurių vėjo turbinų tarnavimo laikas pailginamas iki 35 metų ar ilgiau. Tai galima pasiekti modernizuojant vėjo turbinų sudedamąsias dalis. Pasibaigus vėjo jėgainių eksploatavimo laikui, vėjo jėgainių parkų valdytojai jas išmontuoja ir atkuria buvusią aplinkos būklę. Apie 90 proc. visos vėjo turbinos masės gali būti perdirbta.
Vėjo generatoriai (vėjo turbinos, vėjo jėgainės) šiandien laikomi vienu pigiausių alternatyvios elektros energijos šaltinių. Jie yra mažiau paplitę nei saulės baterijos. Tačiau saulės elementų baterijų pagaminta elektros energija yra daug kartų brangesnė. Tai reiškia, kad vėjo turbina asmeniniame namų ūkyje gali pasirodyti labai efektyvus ir naudingas papildomos elektros energijos šaltinis.
Yra daugybė vėjo generatorių veislių ir jų kūrimo brėžinių. Prieš pradėdami turėtumėte nuspręsti, kokį konkretų įrenginį norite pagaminti, kadangi praktikuojami keli vėjo generatorių tipai, pavyzdžiui, sukamieji, ašiniai (ašiniai) su magnetais ir pan.
Mentelių sistemos gamybos seka yra tokia. Būtina apskaičiuoti ašmenų ilgį. Vamzdžio skersmuo turi būti 1/5 visos filmuotos medžiagos. Surinkimo pabaigoje mentelių sistema reikalingas balansavimas. Jis tvirtinamas ant trikojo horizontalioje padėtyje. Renginys vyksta uždaroje nuo vėjo vietoje. Jei balansavimas atliktas teisingai, ratas turi stovėti. Kai ašmenys sukasi patys, juos reikia pagaląsti, kad būtų subalansuota visa konstrukcija. Tik sėkmingai atlikus šią operaciją, reikia pradėti tikrinti ašmenų sukimosi tikslumą, jie turi suktis toje pačioje plokštumoje, nepažeidžiant pusiausvyros.
Norint sukurti tinkamą stiebą vandens vamzdis, kurio skersmuo ne mažesnis kaip 15 centimetrų, maždaug 7 metrų ilgio. Stiebo pagrindas ir kuolai, skirti tvirtinimo laidams tvirtinti, užpilami betonu. Prie kaiščių privirinami spaustukai su varžtais. Norint surinkti vėjo turbiną, reikalinga pasukama ašis. Jį galima sukurti iš guolių ir 15 cm vamzdžio alkūnės su veržlėmis ir sriegiais. Vėjo turbina surinkta ir paruošta darbui.
Ši vėjo jėgainė gali nesunkiai garantuoti LED apšvietimą, televizoriaus imtuvo veikimą su nešiojamu kompiuteriu ir kitas smulkmenas esant silpnam vėjui. Bet tai tik esant silpnam vėjui. Vėjo turbina, kaip ir bet kuris mechanizmas, reikalauja techninės kontrolės ir priežiūros. Slydimo žiedui reikia ypatingo dėmesio.
V2G technologija formuoja naują energetikos ateities viziją, kurioje kiekvienas elektromobilis tampa aktyviu energijos sistemos dalyviu. Nors šiandien dar egzistuoja technologiniai ir reguliaciniai iššūkiai, sparti technologijų plėtra ir augantis elektromobilių skaičius rodo, kad V2G sprendimai netrukus taps įprastu namų ūkio energijos valdymo įrankiu.
tags: #automobilis #genamas #vejo #energijos