Amerikanska husägare med solpaneler kan sälja överskottselen de genererar tillbaka till sina lokala nät. Ska ägare av elfordon (EV) kunna göra samma sak?

University of Rochester-forskare visar hur så kallad V2G-teknik (vehicle-to-grid) kan uppnå nätstabilitet och förnybar energilagring – och spara fordonsägare potentiellt 120 till 150 USD per år – i en artikel publicerad i ACS Sustainable Chemical &Engineering .

Idén vinner dragkraft i delar av Kanada och Europa som ett sätt att balansera den ökande obalansen i elanvändning och elproduktion som uppstår när väderberoende sol- och vindenergikällor kommer online. Förnybara energikällor, även om de är bättre för planeten, kan inte ersätta traditionell kraft eftersom de inte alltid är tillgängliga. Möjligheten att lagra energi i ett batteri av kraftstationsstorlek kan lösa detta problem. Men var kan man hitta den typen av batterikapacitet? I parkerade elbilar.

För att hjälpa till att bedöma genomförbarheten av V2G-system har Heta Gandhi, en Ph.D. student i labbet av Andrew White, en docent i kemiteknik vid Rochesters Hajim School of Engineering and Applied Sciences, har utvecklat en beräkningsmodell som tar hänsyn till faktorer som inte tidigare beaktats. Till exempel tar hennes modell hänsyn till nedbrytningen av batterier, såväl som ett brett utbud av pendlarkörtider, avstånd och andra scenarier. Hon och White, hennes medförfattare, använde beräkningsmodellen för att utveckla en kostnads-nyttoanalys för V2G-deltagare i sex större amerikanska städer. Arbetet hjälper forskare och ingenjörer att veta hur designbeslut påverkar människor som använder sina egna fordon i V2G, en viktig faktor för att uppnå högre nivåer av förnybar energi.

Analysen visade att:

• Möjliga årliga besparingar för V2G-användare i Boston, Chicago, Phoenix, New York City, Washington, D.C. och San Francisco varierade från 120 USD till 150 USD per år, och mycket av variationen speglar skillnader i lokala rörliga elpriser.
• Att låta pendlare sätta sina egna tröskelförsäljningspriser är avgörande för att göra ett V2G-system lönsamt för pendlare.
• Att öka både laddningseffektiviteten och batteriladdningshastigheten är viktigare än att utveckla litiumjonbatterier till lägre pris för att göra V2G-system lönsamma.

Alla resultat baserades på data som samlats in före covid-19-pandemin, som djupt förändrade människors arbets- och körvanor. Men det finns redan tecken på en återuppgång i resandet och ett ökande antal människor som återvänder till jobbet, konstaterar Gandhi. Dessutom tyder den ökande användningen av både elbilar och förnybar energi i detta land på att V2G så småningom kommer att bli en viktig faktor för amerikanska politiker.

"Det här dokumentet tror jag är mycket värdefullt om vi faktiskt försöker följa en väg där människor kan ladda ur elektricitet till sina fordon och sälja den till nätet," säger Gandhi. "Det kommer att kräva extra infrastruktur. Men V2G erbjuder en utmärkt lösning för energilagring och nätstabilitet. Så varför inte göra det här?"

Få fordon-till-nätsystem att fungera

"Ett elfordon är redan anslutet till nätet när du använder en offentlig laddare, eller vilken laddare som helst för den delen", förklarar Gandhi. "Om du gör [en laddare] dubbelriktad kan den också överföra energi från fordonet till nätet."

En typisk V2G-operation fungerar så här:

• EV-batteriet laddas under lågtrafik, vanligtvis mitt i natten.
• Användaren pendlar till jobbet och använder en bråkdel av batterikapaciteten när han gör det.
• Medan användaren är på jobbet ansluts den lediga bilen till nätet under rusningstid och elen säljs tillbaka till nätet om nätoperatören behöver det.
• En viss batterikapacitet är reserverad för att kunna resa hem.
• Cykeln upprepas.

Modellen som beskrivs i denna artikel främjar tidigare modellering i sin omfattande användning av data från US Census Bureau och andra källor. Gandhi använde sedan stokastisk modellering för att slumpmässigt ta ett urval av all data för att ta hänsyn till så många variabler som möjligt, såsom variationer i individers pendlingsvägar och avstånd, arbetsmönster och så vidare. Modellen tar hänsyn till historiska elpriser och beräknar kostnader för batterinedbrytning baserat på dessa variabler.

"Vi höll oss inte till bara en användare eller antar att alla användare kommer att pendla 10 miles varje dag och de arbetar alla från 8 till 5, för så är inte fallet", säger Gandhi.