كيف يمكن للسيارات الكهربائية إصلاح المناخ

النقل هو أكبر مصدر منفرد لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الولايات المتحدة ، حيث يمثل حوالي ثلث جميع الانبعاثات.

ويمكننا خفض هذه الانبعاثات بسرعة عن طريق تحول المركبات إلى كهربائية، ولكن هناك عقبة واحدة فقط: لا نولد حاليًا طاقة كافية.

وقال ماتياس بريندل ، خبير المركبات الكهربائية في شركة كولومبيا للهندسة: "إذا أصبحت جميع وسائل النقل كهربائية ، فإننا نضاعف الطلب بشكل فعال". "والشبكة ليست مصممة لتحمل ذلك."

وعلى الرغم من بعض الاستثمار والتوسع منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، تمتلك الشبكة الأمريكية أسطولًا قديمًا من المولدات ، وقد تجاوزت أحمال النقل إلى الحد الأقصى بسبب الخطوط المزدحمة. ومما زاد الطين بلة ، أن الأحداث المناخية المتطرفة مثل موجات الحر وحرائق الغابات تسببت في ذوبان كابلات الطاقة بشكل متكرر.

وسيتعين على الولايات المتحدة استثمار 125 مليار دولار بحلول عام 2030 لمجرد مواكبة الطلبات المتزايدة للسيارات الكهربائية على الطاقة ، وفقًا لدراسة أجريت عام 2020. ولكن ماذا لو كانت المركبات الكهربائية نفسها جزءًا من الحل ، بإضافة الطاقة إلى الشبكة؟ تحدثت أخبار كولومبيا مع بريندل ، أستاذ الهندسة الكهربائية ، ودانييل بينستوك ، أستاذ الفيزياء التطبيقية والرياضيات التطبيقية ، وكذلك الهندسة الصناعية وبحوث العمليات.

تقنية توصيل السيارة بالشبكة (V2G)

بحلول عام 2030 ، سيكون هناك حوالي 145 مليون سيارة كهربائية وحافلة وشاحنة وعربة صغيرة على الطريق. نوعا ما. في المتوسط ​​، يقوم السائقون بإيقاف سياراتهم بنسبة 95٪ من الوقت.

مع ما يقرب من 5 مليارات دولار من الأموال الفيدرالية التي تم تخصيصها مؤخرًا لبناء شبكة وطنية من محطات شحن المركبات الكهربائية على طول الطرق السريعة بين الولايات ، يمكن تشغيل جميع تلك المركبات الكهربائية الخاملة عبر تقنية مركبة إلى شبكة (V2G) - وهي فكرة يقول الخبراء إنها يمكن أن تحول شبكة كهربائية غارقة بالفعل.

وتتضمن تقنية V2G استخدام أجهزة شحن ثنائية الاتجاه لنقل الطاقة غير المستخدمة من بطاريات السيارات الكهربائية إلى الشبكة الذكية.

عندما يتم شحن EV ، يتم تحويل كهرباء الشبكة (التيار المتردد) إلى التيار المستمر للبطاريات (التيار المباشر) - والذي يتم استخدامه بعد ذلك لتشغيل السيارة. يمكن للشاحن ثنائي الاتجاه تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد ونقله إلى الشبكة من خلايا الليثيوم أيون في المركبة الكهربائية. يمكنه أيضًا التحكم في وقت واحد في مقدار الطاقة التي تدخل أو تغادر البطارية.

وقال بريندل "من المحتمل أن تصبح المركبات الكهربائية أكبر منشأة تخزين طاقة موزعة منتشرة". "معًا ، يمكنهما توفير طاقة كهربائية أكثر من جميع محطات الطاقة التقليدية مجتمعة."

كما يمكن للكهرباء الإضافية التي تغذيها تقنية V2G إلى الشبكة أن توفر الطاقة للمنازل والشركات في ولايات مثل كاليفورنيا التي تعتمد بشكل كبير على مصادر الطاقة المتجددة من أجل الحصول على الكهرباء على مدار 24 ساعة طوال أيام الأسبوع.

غالبًا ما تركز جهود الطاقة الخضراء بشكل أساسي على استخدام مزارع الرياح أو الطاقة الشمسية الكبيرة الموجودة في المناطق النائية. تتطلب هذه المزارع خطوط نقل جديدة ومكلفة لتوفير الكهرباء للمناطق التي تتطلب طاقة عالية.

وقال بينستوك ، وهو أيضًا خبير في ديناميكيات شبكات الطاقة في شركة كولومبيا إنجنيرنج ، إن طاقة الرياح والطاقة الشمسية يمكن أن تواجه تقلبًا كبيرًا في الوقت الفعلي.

وقال "اليوم ، بدون اختراق كبير للطاقة المتجددة ، تتم معالجة التباين في الوقت الفعلي باستخدام التوليد التقليدي". "التقلبات الكبيرة في الوقت الحقيقي في تدفقات الطاقة يمكن أن تكون صعبة وتتطلب الإعداد المناسب للتوليد السريع وموارد النقل المناسبة." إن ترقية المعدات إلى هذا الحد ليس بالأمر الهين ، مما يعني أن التباين بسبب مصادر الطاقة المتجددة سيظل مصدر قلق. قال Bienstock: "يعتبر V2G ، إلى جانب الجيل الموزع بشكل كامل ، أحد الحلول الأكثر قابلية للتطبيق للمضي قدمًا".