רכבים חשמליים כגיבוי לרשת עירונית

בערים טרופיות, סופות רעמים בשעות אחר הצהריים עלולות להכניס שכונות שלמות לתוך רגעים קצרים של חשיכה מוחלטת. כאשר המהנדס האזרחי מרקוס שלפפר (Markus Schlapfer) עבר לסינגפור לפני עשור, הוא זיהה את סופות הרעמים האלו כאתגר הנדסי מתהווה. לערים המקוות לפעול על בסיס אנרגיה סולרית, תקופות קצרות אלו ללא אור שמש חזק עלולות לערער לחלוטין את יציבות רשתות החשמל העירוניות ולפגוע באמינותן.

במאמר חדש שפורסם בכתב העת "תקשורת הטבע" (Nature Communications), מסבירים החוקרים כיצד ערים טרופיות יכולות להתמודד עם בעיה זו ללא הקמת תשתיות יקרות. הפתרון המוצע טמון בחיבור של רכבים חשמליים ישירות אל רשת החשמל. בזמן שסופת רעמים חולפת מעל אזור המבוסס על אנרגיה סולרית, רכבים חשמליים חונים יכולים לשמש כמקור אנרגיה חלופי ולאזן את המחסור הזמני בייצור החשמל המקומי.

מערכות סולריות נהפכו לאחד ממקורות האנרגיה הזולים ביותר בעולם, ומציעות חשמל נקי ואמין כאשר השמש זורחת. עם זאת כאשר סופות רעמים מפסיקות את ייצור החשמל בשכונה מסוימת, החשמל נאלץ לעבור מאזורים סמוכים שעדיין מייצרים אנרגיה. למרות שהמרחק עשוי להיות קילומטר או שניים בלבד, כמות החשמל הזורמת דרך קווי המתח עלולה להעמיס בקלות רבה על קיבולת רשת החשמל המקומית.

באופן מסורתי, פתרון לבעיה מסוג זה יצריך הקמת תשתית חדשה, אך הליך זה מלווה בחסרונות ממשיים. בערים צפופות, פרויקטים כאלה עשויים להיות יקרים להחריד. קווי תמסורת תת־קרקעיים בסינגפור, למשל, עולים כ־60 מיליון דולר סינגפורי לכל קילומטר (47 מיליון דולרים). לכן בניית תשתית חדשה מאתגרת במיוחד. השימוש ברכבים הוא דרך לנצל את הרשת הקיימת באופן יעיל יותר ולשלב יותר מערכות סולריות.

חוקרים ברחבי העולם בוחנים את האפשרות להשתמש ברכבים חשמליים, ובמיוחד בסוללות שלהם, כתחליף להרחבת קיבולת הרשת. הרעיון פשוט למדי. מכיוון שלרכבים חשמליים יש סוללות בעלות קיבולת גבוהה המתחברות לרשת דרך כבלי טעינה, הרשת יכולה להשתמש באנרגיה האגורה בהם כגיבוי במהלך הפוגות קצרות בייצור הסולרי. סוללות הרכב יכולות להזין את החשמל האגור בחזרה לרשת, וכך נמנע הצורך לייבא חשמל.

כאשר סופת רעמים עוצרת את הייצור הסולרי בשכונה, רכבים חונים סמוכים פורקים אנרגיה אגורה אל תוך הרשת המקומית וסופגים את החוסר ללא צורך בהעברת כוח ממקום אחר. כאשר הסופה חולפת, הפנלים מטעינים מחדש את הרכבים. המאמר מדגיש את החשיבות של קנה המידה בפיתוח אסטרטגיה לטעינה ופריקה של סוללות. אסטרטגיית אופטימיזציה קונוונציונלית כלל־עירונית עלולה אף להחמיר את המצב ולהכפיל את העומסים.

גישה טובה יותר היא ניהול הטעינה ברמת השכונה, ובמקרה זה, על פני 55 אזורי התכנון העירוני של סינגפור. מהלך זה נועד להפחית את עומסי הקו המרביים ב־18 אחוזים בימי סופה, תוך החלקת עקומת הביקוש היומית הרחבה יותר. הרעיון נראה אינטואיטיבי רק לאחר שמבינים אותו לעומק, והפוטנציאל הטמון בו טרם נחקר באופן יסודי עד כה.

יעילות השיטה תלויה רבות במיקום שבו הרכבים חונים. שכונות מגורים מתרוקנות במשך היום, מה שמותיר פחות סוללות זמינות כאשר הייצור הסולרי מגיע לשיאו, ואילו באזורי מסחר המגמה הפוכה. הגישה הזו פועלת בהצלחה גם במקומות שבהם שיעור הבעלות על רכבים נמוך. בסינגפור יש בערך רכב אחד לכל שמונה תושבים, והפתרון עדיין ישים גם עם מספר קטן של מכוניות.

לפרטים נוספים