Elektromobily
Elektromobily.

Alebo nieje to tak jednoduché ako sa to zdá.
(c)Martin Kluvánek 2016

V nejakých diskusiách som sa snažil vysvetliť, že elektromobil je sice fajn ekologické vozítko, ale okrem problémov s cenou, životnosťou, ekológiou batérií a podobne je potreba vyriešiť. Už ma nebaví to tam vypisovať, tak som to zhrnul sem. Možno to budem doplňovať.
A)Kde nabíjať. (Alebo nie každý má kde parkovať a už vôbec nie tam mať nabíjaciu stanicu alebo aspoň prípojku).
B)Čím nabíjať. (Dakde sa tá energia musí vyrobiť. V prípade ropných produktov ju získavame priamo v rope. V prípade elektrickej energie ju naprv musíme vyrobiť. Napríklad z Uhlia, jadra, fotovoltaiky alebo vetra. Alebo ropy. ;-) )
(Auta na vodíkový pohon majú presne ten istý problém).
C)Ako dostať z elektrárne až k nabíjačke (Distribučná sieť s takým výkonom nepočíta).
Problém nieje v tom, že keď si kúpi automobil 10tisíc ľudí (pokiaľ nebudú bývať na jednom sídlisku). Problém je systémový pri veľkom počte elektromobilov. Takže uvažujem čoby keby sa zamenili všetky autá za elektromobily.
Moje odhady a výpočty:

1)Elektromobil Tesla 85kWh má dojazd 424km => spotreba 0,2kWh/km a nabíjanie 28 hodín (obyč nabíjačkou 3kW). Zdroj
Nissan Leaf 30kWh a 250km =>0,12kWh/km.Zdroj
2)V ČR je v prevádzke asi 5 mil automobilov. Celkový nájazd je 60 miliard km. Denne 164 mil km.
Priemerne na auto 12 tisíc km ročne, 33km denne. Zdroj
Z toho je asi 2/3 aktívnych. Jedna tretina prejde 10-20 tisíc ročne a ďalšia tretina 5-10 tisíc ročne. Takže aktívnych 3.3 mil áut najazdí priemerne viac ako 12tisíc ročne ale menej ako 20tisíc ročne (55 denne). Zdroj
3)Z toho sa dá odvodiť že priemerná celková spotreba elektrickej energie by bola 164M*0,12 až 0,2 = 20-33GWh/deň.
4)Výroba energie: Zaťaženie siete sa mení v priebehu roka týždňa a dňa. Celoročné minimum je 5GW, maximum je asi 11GW. Výroba jedného z dvoch blokov v Temelíne (ETE - najväčšie bloky v ČR) je asi 1GW. Rozdiely v priebehu týždňa sú asi 1.5GW a dňa sú asi 1GW. Napríklad dnes sme mali rezervu vo výkone cca 1-1,5GW od 22:00 do 06:00 = beriem 8GWh bez nutnosti navyšovania kapacít (ale len veľmi zjednodušene v najoptimistickejšom prípade).
Graf zaťaženia siete 10.3.2016 Graf zaťaženia siete 19.1.2015
Graf zaťaženia siete zima MINIMA Graf zaťaženia siete zima MAXIMA
Graf zaťaženia siete leto MINIMA Graf zaťaženia siete leto MAXIMA Porucha 13.3.2015 (len jeden bod) Zdroj
5)Regulácia siete: Niektoré zdroje nejde dosť dobre použiť na reguláciu výkonu sieťe. Typicky to sú jaderné elektrárne s obvyklým výkonom povedzme 3,5GW (4GW ponížené o pravidelné odstávku kôli výmene paliva).Vpodstate dávajú konštantný výkon ktorý sa mení len v prípade odstávok. Navyše je potreba držať rezervu vo výkone pre potreby regulácie asi 1GW. Regulácia ostatných elektrární je možná len v obmedzenom rozsahu. Je problém zabezpečiť aby bola elektráreň ráno o 5 odpojená, potom ju pripojili, na obed dávala maximálny výkon a večer ju zas odpojili. A keď tak by to bolo zas STRAŠNE drahé. TOTO je len môj odhad, ale myslím že zmena výkonu ostávajúcich elektrární (bez odstavenia) v rozsahu 60-100% by bol hrdinský výkon. Navyše i niektoré parné elektrárne idú v základnom režime, takže moc neregulujú. Regulujú hlavne vodné a prečerpávačky. Tu priznávam že neviem presne, chcelo by to podrobnejší prieskum (vykonám). Myslím, že v reáli to bude ešte horšie. Takže 11-4=7GW môžme meniť o 40%=3,2GW medzi 4 a 7GW. Celkom výkon napríklad 8..11GW bez odstavovania v horizonte niekoľkých dní.
Nayše v tom robí bordel "zelená" energia, pretože tam je výkon nepredpovedateľný, takže sa musí držať rezerva v iných zdrojoch. Takže keď to zjednošuším, tak FVE dodávajú do siete šialene drahú energiu a v parných elektrárňach kúria pod kotlom aby mohli nabehnúť v prípade že zájde slnko za mrak.
6)Bilancia: Denne by sme potrebovali na nabíjanie približne 20-33GWh denne. Ak by to malo byť za 8 hodín ako obvykle trvá obdobie nízkej spotreby, tak by sme potrebovali rezervu vo výkone asi 2.5-4 GW. Denná vcelku spoľahlivá rezerva je asi len 1GW = 8GWh a tá sa dá bez problémov využiť (25% potreby). V lete je spotreba malá (ale zároveň sa musia robiť odstávky- údržba) a šlo by nabíjať i viacej. Asi vpohode o tú rezervu pre víkend (ďalších 1.5GW =12GWh už sme na 20GW). Ale v zime je to s rezervami horšie. Tam sa dá využiť "víkendová" rezerva len keď sieť nejde na vysoký výkon. Sieť má maximum asi 11GW, rezerva vo výkone pre potreby regulácie asi 1GW. Takže ak je v noci výkon viac ako 10-4=6GW tak je už pokrytie potreby pre nabíjanie neisté. Do toho treba započítať fluktuácie dané napríklad počasím (veľká zima atď) V zime by sa dalo viac nabíjať cez víkend, ale zas na to nieje sieť a tarify vybavená. Problém je i v tom, že neexistuje možnosť typu "no bola zima, tak sme vám nemohli nabiť autá". Sieť musí plniť všetky požiadavky a preto drží rezervy a tie sú setsakra drahé.
7)Ďalší problém je však v geografickej nerovnomernosti zaťaženia. Predpokladajme že autá sa nabíjajú doma v noci. A cez deň v špičke je odber vo fabrikách. Takže cez deň tečie výkon inam ako v noci a preto nieje jasné či sieť v mieste nabíjania umožní nabíjanie, pretože k odľahčeniu mohlo prísť dakde inde (fabriky). Takže nám je k ničomu, že máme dosť energie v elektrárni keď ju nemáme ako dostať do nabíjačiek.

Ďalšie postrehy :
8)Ak by tých 3.3 mil áut začalo nabíjať naraz, tak by to bolo navýšenie príkonu o 9GW, asi 9 blokov ETE. A dnešná sieť tomu nevie zabrániť. Nedokáže sa totiž za bežného režimu zbavovať nadmernej záťaže vypínaním.
9)Mohli by ste to nabíjať doma slnečnými panelmi? listopad-prosinec-leden dopadá asi 40kWh/m2 mesačne = 1,3kWh denne Zdroj
Účinnosť solárneho panelu je 17% čiže dodá 0,227kWh denne (možno). Zdroj
Pre 20GWh denne na autá potrebujeme 88mil m2 panelov, to je štvorec 9,5x9,5km. Alebo 26m2 na auto (pás 2x13m). A to len teoreticky pri priemerných a nie extrémnych osvitových podmienkach. Navyše dĺžka slnečného svitu v zimných mesiacoch je koncom roku v lokalitách ako Teplice alebo Ústí nad LAben pod 20 hodín mesačne, takže tam úplne bez šance. Zdroj
Je to investícia asi za 400 tisíc. Ak by ste chceli jazdiŤ i v zime, tak (mimo Teplíc ;-)) tak asi za milión Kč. A ešte to musíte niekam dať. Na panelák nie. Navyše auto asi nebudete dobíjať cez deň, pretože s ním budete dakde mimo. Takže ďalšie batérie = $ alebo €. Napríklad myslím, že toto by nestačilo na 3kW nabíjačku
To by už šlo. Za 1 milión.

Môj názor: Spoľahlivá prevádzka elektromobilov v rozsahu väčšom ako 10% vozového parku je bez podstatnej zmeny v elektroenergetike absolutne nereálne.
Ešte nejaké nejasnosti? ;-)