Električni automobili kao lijek za stabilnije sisteme i ‘čistije’ izvore energije

Nakon što su se električna vozila prvo stidljivo, a zatim odlučno i u sve većem broju počeli pojavljivati na cestama širom svijeta, uz opis da su rješenje za problem zagađenje Zemlje, uslijedile su i brojne kritike tog vida transporta, pri čemu su kritičari navodili kako su takva vozila daleko od toga da budu smatrana “zelenim”.

Kao osnovu za takve tvrdnje su iznosili veliki “karbonski otisak” vezan za proizvodnju takvih vozila. Nužno je iskopavati rijetke metale potrebne za izradu baterija ključnih za njihov rad, najčešće na afričkom kontinentu, zatim transportirati materijale u fabrike, najčešće u Aziji, a zatim ponovno sve prebaciti u druge fabrike, najčešće u Evropi ili u jednoj od Amerika, kako bi se dobio konačan proizvod. Sav taj proces zahtijeva trošenje velikih resursa, koji ostavljaju ozbiljne posljedice po okoliš.

I kad kupac na kraju dobije električni automobili, navode kritičari, potrebno je puniti njegove baterije, gdje se najveća količina nužne energije dobija iz termoelektrana, pogonjenih ugljem, odnosno iz elektrana koje “zeleni” smatraju jednim od najvećih trovača Zemlje.

Dodatno, povećan broj električnih automobila znači i povećano opterećenje za elektroenergetske sisteme, što posljedično dovodi do povećanja proizvodnje iz, opet, termoelektrana i povećanog zagađenja okoliša.

U startu, čini se, električni automobili su osuđeni da budu izvor onog za šta bi u osnovi trebali biti lijek.

Međutim, rezultati studije objavljene u stručnom časopisu Nature pokazuju da bi električni automobili ustvari mogli uveliko pomoći u stabilizaciji elektroenergetskih mreža te pridonijeti razvoju obnovljivih izvora energije, što se kosi sa velikim brojem kritika s kojim su suočena ovakva vozila.

Balans proizvodnje i potrošnje

Osnovni preduvjet pogona elektroenergetskog sistema (EES) je jednakost proizvodnje i potrošnje, pojašnjava dr. sc. Vedran Bobanac iz Zavoda za visoki napon i energetiku Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER) u Zagrebu.

Budući da su kupci električne energije slobodni trošiti električnu energiju prema vlastitim željama i potrebama, regulaciju, odnosno uravnoteženje proizvodnje i potrošnje električne energije, pružaju konvencionalne elektrane (hidroelektrane, termoelektrane). Međutim, integracijom obnovljivih izvora energije (OIE), čija je proizvodnja električne energije slabo predvidiva i promjenjiva u vremenu, sve je teže korištenjem elektrana uravnoteživati elektroenergetske sisteme, dodaje.

I tu se dolazi do problematičnog dijela: na koji način bi električni automobili mogli pomoći stabilizaciji elektroenergetskih sistema i ujedno pomoći u razvoju obnovljivih izvora energije.

Sposobnost korisnika (proizvodnje, potrošnje ili spremnika energije) da upravljaju tokovima snaga na svom sučelju prema EES-u naziva se “fleksibilnost”, kaže prof. dr. sc. Hrvoje Pandžić, Bobančev kolega iz spomenutog FER-ovog zavoda.

U modernim elektroenergetskim sistemima s visokim udjelom neupravljivih obnovljivih izvora energije (vjetar i Sunce) pojavljuje se nova paradigma prema kojoj se fleksibilnost pruža sa strane potrošnje, a ne kao dosad sa strane proizvodnje, te u tom smislu i električna vozila mogu sudjelovati u uravnoteženju elektroenergetskih sistema.

Naravno, snaga pojedinog električnog vozila je zanemariva u usporedbi sa velikim elektroenergetskim sistemima, ali s porastom broja električnih vozila na cestama rast će i njihov potencijal za pružanje fleksibilnost, dodaje.

Nova fleksibilnost

S obzirom da je Evropski parlament nedavno dao konačno odobrenje za obaveznu primjenu nulte stope emisija novih automobila i kombija od 2035. godine, što znači da se za 12 godina više neće moći prodavati novi automobili na benzin i dizel, znači da će posljedično rasti i broj električnih automobila na cestama, a samim tim i njihov utjecaj na elektroenergetske sisteme i kako ih koristimo.

Profesor Pandžić govori da nova fleksibilnost koju donose električna vozila dolazi od toga da se oni pune kada u EES postoji višak proizvodnje, odnosno da se prazne kada u EES postoji manjak proizvodnje.

“S obzirom na sve veće instalirane kapacitete u solarnim elektranama, viškovi energije ne događaju se više samo noću, prvenstveno zbog visoke proizvodnje iz vjetroelektrana, već i u rano popodne zbog visoke proizvodnje iz solarnih elektrana.”

Naravno, i tu postoje određena ograničenja i problemi koji se moraju prevazići, ali su sve to izazovi koji se već danas mogu riješiti ili su u procesu rješavanja.

Da bi električna vozila mogla biti pružatelji fleksibilnosti, morala bi veći dio vremena biti spojena na mrežu, to jeste na neku vrstu punionice koja ima mogućnost dvosmjernog toka energije, mjerenja preuzete/predane energije, te komunikacije s nadređenim operatorom, kažu stručnjaci iz Zavoda za visoki napon i energetiku FER-a.

Nadalje, mora postojati sistem naplate, tako da svi pružatelji ove usluge (vlasnici električnih vozila) mogu za to biti finansijski nagrađeni.

“Ovo je nužno budući da se, između ostalog, na ovaj način baterije električna vozila pojačano troše, to jeste smanjuje im se ukupni kapacitet, što je normalna pojava koja se događa prilikom punjenja/pražnjenja svih baterija. Postojeće punionice i vozila uglavnom ne dopuštaju pražnjenje baterija, no tehnologija postoji i sve više proizvođača električnih vozila i punionica ima ili najavljuje proizvode koji će omogućavati pražnjenje baterija u mrežu”.

Ono što je značajno za ove napore jeste da su današnje baterije već pogodne za pružanje ovakve vrste energetske fleksibilnosti, odnosno da ne moramo čekati na novu generaciju baterija kako bi imali konkretne rezultate.

Reciklaža baterija

Jedna od kritika s kojom su suočeni električni automobili jeste i to da nakon određenog vremena i korištenja njihove baterije gube kapacitet, pa nemaju mogućnost vozilima pružiti nužnu autonomnost, što onda, navodi se, dovodi do problema rasta elektronskog otpada i ograničene mogućnosti reciklaže korištenih materijala.

Međutim, ove baterije ipak mogu poslužiti i u druge svrhe, odnosno za skladištenje električne energije poput običnih baterija, gdje bi se ta energija koristila kada najviše treba (tokom dana, kad je povećana potrošnja i slično), čime se ustvari te baterije na neki način “reciklirale”. Takva prenamjena u engleskoj literaturi se naziva battery second life, odnosno drugi život baterije, pojašnjavaju sagovornici Al Jazeere.

Kako kažu, svim baterijama se kao posljedica korištenja smanjuje kapacitet. Ideja je da se baterije koje više ne pružaju zadovoljavajući domet električnih vozila izvade, servisiraju, prepakiraju (možda povežu s drugim sličnim baterijama), te nastave koristiti kao stacionarni spremnici energije.

Ovakve “reciklirane” baterije bi posebno dobro došle manjim mjestima ili kućanstvima na udaljenim lokacijama, gdje povremeno dolazi do prekida u napajanju, uslijed vremenskih nepogoda ili nedovoljno kvalitetne mreže.

Mediji su već pisali o slučajevima u Sjedinjenim Američkim Državama gdje su vlasnici koristili električne automobile kao izvor napajanja kućanstava tokom snježnih oluja koje su poremetile redovan rad elektroenergetskih sistema. Mjestima koja su podložna ovakvim prekidima svojevrsni akumulatori, odnosno “velika baterija” napravljena od onih izvađenih električnih vozila mogu biti rješenje za osiguravanje stalnog i pouzdanog napajanja.