Další elektronástraha. Auta jako úložiště elektřiny. Vysají nám energii?

Se zapojováním stále více obnovitelných zdrojů energie do rozvodné sítě souvisí zásadní problém: nestabilita. Na rozdíl od uhelných či jaderných elektráren totiž větrníky ani sluneční elektrárny nefungují stále. Když nefouká vítr nebo nesvítí slunce, energii prostě nevyrábějí. Do toho mají ve velkém vtrhnout elektromobily, jejichž zapojení do sítě může vyvolat zvýšenou poptávku po energii typicky večer, kdy se lidé vrátí domů a zapojí auta do wallboxů v garáži. To může být v budoucnu značný problém. Profesor Jan Macek z FS ČVUT upozornil, že masivní elektromobilita by si v ČR vyžádala dodatečné stabilní elektrické zdroje na úrovni sedmi bloků Temelína.

V principu to není nic nového, kvůli podobným výkyvům existují třeba přečerpávací elektrárny jako Dlouhé stráně. Co na pohled vypadá jako nesmírně neefektivní způsob výroby energie, je jednou z možností, jak uchovat její přebytky a znovu je využít během špičky. V budoucnu se ale bude vše muset řešit v mnohem větším měřítku.

Jako powerbanka

Nabízí se nová možnost, jak výkyvy sítě vykrývat – využít elektromobily vybavené obrovskými bateriemi, které prostojí spoustu času připojené do sítě, ať už na domácí střídavé nabíječce, nebo na veřejné stejnosměrné rychlonabíjecí stanici. Proč tedy nevyužít tyto vozy jako úložiště energie – powerbanku – a ve špičce si ji neodsát a nevyužít jinde?

Přesně to napadlo i chytré hlavy v EU, a jak se praví ve sdělení Evropské komise z léta 2020 COM/2020/299, „domácí baterie a elektrická vozidla („za měřidlem“) v budovách mohou pomoci lépe řídit distribuční soustavy. Do roku 2050 by elektrická vozidla mohla poskytovat až 20 % celkové denní požadované flexibility“. Podle studie METIS-2 S6 by základní scénář (186 z 951 TWh celkových potřeb denní flexibility) naplňovaly právě elektromobily. V praxi to znamená, že připojený elektromobil se nabíjí ze sítě. Ve chvíli, kdy je ale energie nedostatek, si ji zase z baterie vozu systém vycucne.

Škoda dnes představí strategii pro příští desetiletí. Sledujte ji společně s námi

Výrobci vozů se tomu nebrání, naopak ve velkém podporují využití systému nazývaného V2G (Vehicle to Grid, vozidlo připojené do rozvodné sítě). Koncern Volkswagen na svém českém webu udává: „Elektromobil je připojen k nabíjecí stanici a inteligentně integrován do rozvodné sítě – systémy řízení energie (Energie management systems – EMS) automaticky koordinují absorpci i čerpání energie.“

Česko není pozadu

Chystají se na to rovněž poskytovatelé energií, a to i v České republice. ČEZ plánuje digitalizovanou distribuční síť s oboustranným tokem energie doplněnou o datovou komunikaci. Síť bude vybavena senzory a měřicími zařízeními, která dají přesné údaje o vytížení a dokážou tak předvídat energetické toky. Pomůžou i chytré elektroměry, potřebné právě pro odsávání energie z elektromobilů. Od roku 2027 jimi budou osazeni všichni zákazníci s roční spotřebou přesahující 6 MWh, což překročí i majitelé rodinných domků s elektromobilem v garáži.

Počítá se samozřejmě s tím, že se za takovéto sdílení baterií elektromobilů bude klientům platit. To zní jako zajímavá nová možnost přivýdělku.

Video s Audi RS e-tron GT na letišti: Opravdu je tak šíleně rychlé, jak tvrdí tabulky?

Jaký může nastat problém, je asi zřejmé. Každou jízdu vlastním vozem bude nutné pečlivě plánovat dopředu, aby nedošlo k situaci, kdy si sedneme do auta, kterému zrovna síť vysála většinu energie. Vždy samozřejmě zůstává část kapacity v baterii, testy uskutečněné v menším měřítku v Evropě i Spojených státech však ukázaly, že nutnost náhlého využití vozu k delší jízdě je akutním problémem. Zda si bude možné nastavit množství energie, které má v baterii vozu zůstat, není v tuto chvíli nikdo schopný prozradit. Další problém vidíme v tom, že když už má být auto vysáváno, mělo by se tak dít v noci, kdy v drtivé většině případů stojí připojené do zásuvky. Ale právě v noci má síť energie naopak přebytek a vyžaduje ji spíš přes den, kdy i řidič své auto potřebuje.

Na otázku, zda bude mít provozovatel sítě přednost před systémem, expert Volkswagenu Gunnar Bärwaldt říká: „Samozřejmě je otázka, jak zmírnit krátkodobé situace, při nichž bude nedostatek energie. Systém řízení EMS například oznámí, že v následujících deseti minutách nemůžete nabíjet plným výkonem, potom však budete mít k dispozici opět maximum. Řidič tak může mít jistotu, že bude dosaženo předem nastavené minimální dojezdové vzdálenosti. Nabíjení tak pro zákazníka probíhá do značné míry neviditelným způsobem. Maximální užitek při stejném komfortu a minimálním vynaloženém úsilí pro uživatele.“

Baterie nám nepoděkuje

Příliš se nezmiňuje ani další, podle nás zásadní stinná stránka celého projektu. Každá baterie má určitou životnost danou počtem nabíjecích a vybíjecích cyklů. I když se v posledních letech na tomto parametru hodně zapracovalo, akumulátory s nekonečným životem nemáme. Ostatně to dokazuje i záruka od výrobců, která bývá až na výjimky stanovena na 160.000 km/8 let, přičemž k výměně v rámci garance dojde až ve chvíli, kdy se zbývající kapacita dostane pod 70 %.

K největšímu opotřebení baterií dochází právě při nabíjení. Ačkoliv se to většinou neudává, každá baterie vydrží jen určitý počet cyklů, čímž je míněno kumulativní úplné vybití a nabití od 0 do 100 %. Opakované vybíjení a nabíjení pod taktovkou správce rozvodné sítě znamená, že se nabíjecí cykly mohou nakumulovat podstatně rychleji než jen při provozu. Prý se ale počítá s tím, že pro zapojení do sítě bude mít vozidlo nastavené určité limity, jež zamezí nadměrnému opotřebení akumulátoru.

Baterie elektromobilu rozhodně není levný díl, a jak upozorňuje profesor Macek, může být také problém s definicí opotřebení. „Výrobci se dnes zavazují k poklesu kapacity o maximálně 30 % (někteří dobrovolně o 20 %) za 160.000 km nebo 8 let – podle toho, co nastane dřív. Jenže v záručních podmínkách není definováno, co to je nabíjení (o 10 % – o 50 % – o 100 %), ani co prakticky znamená pokles kapacity (je měřen podle optimisticky ukazujících palubních přístrojů, nebo na základě skutečného dojezdu?). Za jakých podmínek se bude zkoušet při sporech o záruku?“

Známe to ostatně i z mobilních telefonů. Po pár letech se jejich výdrž začne podstatně zkracovat, výměna baterie se už většinou ani nevyplatí, levnější je pořídit si mobil nový. Pro představu – zatímco nový Hyundai Kona Electric Power se 64kWh baterií stojí 1.039.990 Kč, celý akumulátor jako náhradní díl vyjde na 1.585.110 Kč. Volkswagen e-Golf s 35,8kWh baterií stál nový kolem 900.000 Kč, ojetý kolem půlmilionu, nová baterie stojí 946.373 Kč.

Zapomenout nesmíme ani na ztráty při nabíjení a vybíjení, které vznikají mezi elektroměrem a samotnou baterií ve voze. Při nabíjení z wallboxu se pohybují kolem 15–20 %, což profesor Macek přirovnává k tankování benzinu děravou hadicí. Za energii prošlou elektroměrem zaplatíme, i když ji v baterii nakonec reálně nemáme. Ještě větší ztráty jsou přitom u rychlonabíjení na veřejných stanicích, kde se s využitím V2G také počítá. To platí i opačně – část toho, co si správce z baterie vytáhne, se opět ztratí při cestě kabelem a elektroměrem ani neprojde, tudíž to majiteli vozu nikdo nezaplatí.

Svět Motorů 25/2021

Odpojování nabíječek

Kromě využití elektromobilů jako záložních baterií se rýsuje i další možnost, jak vyrovnávat nestabilní sítě – vypínání rychlonabíjecích stanic v době špičky. Letos tak německé Federální ministerstvo hospodářství navrhlo zákon, kterým provozovatelům energetických sítí umožní odpojit v případě špičky velké odběratele, jako jsou například rychlonabíjecí stanice, a to až na dvě hodiny denně. Podobné návrhy ale padají i v jiných zemích Evropské unie včetně České republiky. Společnost ČEZ Distribuce minulý rok uvedla, že v případech nouze bude na dálku odpojovat od rozvodné sítě právě nabíjecí stanice pro elektromobily

Na přechod k elektromobilitě jsou prý nejlépe připravení VW a Volvo, Toyota zaostává

V2G a V2H

Kromě propojení elektromobilu s rozvodnou sítí V2G se chystá také technologie V2H, tedy propojení vozu s domem. Princip je podobný, energie v baterii však slouží pouze k napájení domácí sítě, například rodinného domku. Auto zapojené v garáži na wallbox může takto dodávat energii místo rozvodné sítě. Co může spoustě lidí připadat jako sofistikovaný způsob, jak krást energii svému zaměstnavateli, může mít využití třeba během výpadků sítě, kdy bude auto schopné pokrýt i několikadenní spotřebu domácnosti. Už dnes touto technologií disponují mnohé vozy s konektory Chademo: například Nissan Leaf nebo plug-in hybridy Mitsubishi Outlander a Eclipse Cross.