Ở đó xe điện không còn chỉ là phương tiện di chuyển được kỳ vọng sẽ thay thế dần các mô hình nhiệt. Với sự phát triển của sạc hai chiều, nó cũng có thể trở thành một mắt xích chiến lược trong mạng lưới điện châu Âu. Ý tưởng này có vẻ đơn giản: sử dụng năng lượng được lưu trữ trong pin xe khi chúng đứng yên để trả lại năng lượng cho mạng khi nhu cầu tăng lên. Đằng sau nguyên tắc này, được gọi là V2G, dành cho phương tiện kết nối lưới, là một vấn đề lớn về công nghiệp, năng lượng và chính trị.
Khi châu Âu đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, nhu cầu về tính linh hoạt ngày càng trở nên quan trọng. Năng lượng mặt trời và gió sản xuất rất nhiều khi điều kiện thuận lợi nhưng không phải lúc nào người tiêu dùng cũng cần điện nhất. Chính trong khoảng thời gian này, ô tô điện có thể đóng một vai trò quan trọng: hấp thụ một phần sản lượng dư thừa, sau đó tái đưa nó vào lưới điện.
Sạc hai chiều biến xe điện thành nguồn dự trữ năng lượng
Sạc thông thường hoạt động theo một hướng: điện đi từ mạng để nạp vào ắc quy của xe. Sạc hai chiều thay đổi logic này. Nó cho phép pin trả lại điện cho một ngôi nhà, một tòa nhà hoặc trực tiếp vào mạng công cộng. Nhìn chung có một số cách sử dụng, bao gồm V2H, để cấp điện cho ngôi nhà, V2L, để kết nối các thiết bị điện và V2G, nhằm mục đích hỗ trợ mạng lưới điện.
Trong trường hợp V2G, ô tô trở thành thiết bị lưu trữ di động. Khi nó vẫn được đỗ, ví dụ như qua đêm ở nhà hoặc vào ban ngày trong bãi đậu xe của công ty, nó có thể được kết nối với một thiết bị đầu cuối tương thích. Sau đó, hệ thống điều khiển thông minh sẽ quyết định thời điểm tốt nhất để sạc hoặc xả pin, dựa trên giá điện, nhu cầu trên mạng và tính sẵn có của năng lượng tái tạo.
Hoạt động đặc biệt phù hợp với mức tiêu thụ cao điểm
Nguyên tắc này đặc biệt thú vị trong thời điểm nhu cầu cao. Thay vì đặt ra nhu cầu lớn hơn đối với các nhà máy điện hoặc tăng cường cơ sở hạ tầng địa phương một cách ồ ạt, một số phương tiện được kết nối có thể tạo ra một lượng năng lượng hạn chế. Ở quy mô một hộ gia đình, hiệu quả vẫn còn khiêm tốn. Nhưng trên quy mô hàng triệu ô tô được kết nối, tiềm năng trở nên đáng kể.
Cách tiếp cận này không có nghĩa là người lái xe ô tô sẽ tiêu hao pin gây ảnh hưởng đến hành trình của họ. Hệ thống V2G được thiết kế để tính đến nhu cầu di chuyển của người lái xe. Người dùng có thể đặt mức phí tối thiểu, thời gian khởi hành hoặc các quy tắc thoải mái. Do đó, chiếc xe không trở thành một cục pin đơn giản được cung cấp trên mạng mà là một nguồn tài nguyên được kiểm soát với các giới hạn xác định.
Đòn bẩy chính để tích hợp nhiều năng lượng mặt trời và gió hơn
Theo ước tính của Giao thông & Môi trường đưa ra, ô tô điện được trang bị sạc hai chiều có thể giúp tích hợp nhiều điện tái tạo hơn vào hệ thống năng lượng châu Âu. Trong kịch bản mà các tiêu chuẩn CO2 vẫn đầy tham vọng và đội xe điện tiếp tục phát triển, châu Âu có thể có khoảng 141 triệu xe điện trên đường vào năm 2040. Giả sử rằng 35% trong số đó tham gia vào V2G, đội xe điện này có thể tạo điều kiện bổ sung thêm 139 GW công suất năng lượng mặt trời.
Hình này minh họa lợi ích của việc lưu trữ phân tán. Một phần sản lượng quang điện có thể dồi dào vào giữa ngày, khi mức tiêu thụ không nhất thiết phải ở mức tối đa. Nếu không có giải pháp lưu trữ hoặc điều khiển, nguồn điện này có nguy cơ bị thất thoát, bị hạn chế hoặc ít được sử dụng. Sau đó, pin ô tô điện sẽ đưa ra một giải pháp phi tập trung, vốn đã có mặt ở các cá nhân và doanh nghiệp mà không yêu cầu xây dựng các cục pin cố định lớn một cách có hệ thống.
Ít lãng phí điện sạch
V2G cũng có thể làm giảm hiện tượng cạo, tức là tự nguyện hạn chế sản xuất tái tạo khi vượt quá khả năng hấp thụ của mạng. Bằng cách lưu trữ tạm thời năng lượng này trong xe, hệ thống điện trở nên linh hoạt hơn. Điện mặt trời hoặc điện gió được sản xuất vào đúng thời điểm có thể được tiêu thụ muộn hơn, trong thời gian cao điểm vào buổi tối hoặc khi sản lượng tái tạo giảm sút.
Đối với người lái xe, tiền lãi cũng có thể là tài chính. Về lý thuyết, một chiếc xe có thể sạc khi điện rẻ hơn, sau đó trả lại một phần năng lượng đó khi lưới điện cần nhiều hơn. Các ưu đãi thương mại vẫn đang được cơ cấu tùy thuộc vào quốc gia, nhưng một số nhà cung cấp năng lượng nhất định đã thử nghiệm các công thức để giảm hóa đơn cho những người dùng đồng ý cung cấp phương tiện của họ.
Quá trình điện khí hóa chậm lại có thể khiến mạng lưới phải trả giá đắt
Tuy nhiên, vấn đề không chỉ dừng lại ở công nghệ. Giao thông & Môi trường cảnh báo về những hậu quả có thể xảy ra khi tiêu chuẩn CO2 bị suy yếu đối với các nhà sản xuất ô tô. Nếu tiến độ phát triển ô tô điện chậm lại, số lượng phương tiện sẵn có để cung cấp tính linh hoạt này sẽ thấp hơn về mặt cơ học. Trong kịch bản kém thuận lợi nhất mà tổ chức này đề cập, châu Âu sẽ chỉ có 92 triệu xe điện vào năm 2040, tức ít hơn gần 49 triệu so với kịch bản duy trì các mục tiêu hiện tại.
Sự khác biệt này sẽ có tác động trực tiếp đến khả năng hấp thụ nhiều năng lượng tái tạo hơn của mạng lưới. Thay vì cho phép bổ sung thêm 139 GW năng lượng mặt trời, tiềm năng sẽ giảm xuống còn 88 GW. Khoảng cách 51 GW thể hiện sự mất mát đáng kể đối với quá trình chuyển đổi năng lượng ở châu Âu. Giao thông & Môi trường ước tính rằng việc lắp đặt quang điện mới được kích hoạt bằng xe điện sẽ giảm 37% từ năm 2025 đến năm 2040 trong kịch bản tiêu chuẩn suy yếu.
Đầu tư bổ sung vào cơ sở hạ tầng
Ít ô tô điện tương thích V2G hơn cũng có nghĩa là tính linh hoạt cục bộ kém hơn. Tuy nhiên, tính linh hoạt này giúp tránh được hoặc ít nhất là hạn chế một số biện pháp hỗ trợ nhất định cho mạng lưới phân phối. Nếu không có khả năng xả điện cục bộ trong thời gian tiêu thụ cao điểm, các nhà quản lý mạng sẽ phải đầu tư nhiều hơn vào máy biến áp, dây cáp mạnh hơn và cơ sở hạ tầng có khả năng xử lý tải cao hơn.
Theo ước tính của tổ chức phi chính phủ này, sự chậm trễ này có thể dẫn đến chi phí bổ sung khoảng 4 tỷ euro mỗi năm để điều chỉnh mạng lưới. Cũng cần phải bù đắp một phần sự thiếu linh hoạt bằng các phương tiện sản xuất khác, đặc biệt là bổ sung thêm 13 GW từ các nhà máy điện hạt nhân trong kịch bản được nghiên cứu. Nói cách khác, cuộc tranh luận về ô tô điện không chỉ giới hạn ở lượng khí thải giao thông: nó còn ảnh hưởng đến tổ chức tương lai của hệ thống điện châu Âu.
Tiềm năng thực sự nhưng vẫn còn nhiều trở ngại cần vượt qua
Bất chấp những hứa hẹn của nó, việc khái quát hóa V2G không phải là tự động. Không phải tất cả các xe điện đều tương thích với sạc hai chiều và không phải tất cả các trạm sạc trong nước hoặc công cộng đều cho phép chức năng này. Chúng ta cũng phải đảm bảo khả năng tương tác giữa ô tô, thiết bị đầu cuối, nhà cung cấp năng lượng và nhà quản lý mạng. Nếu không có các tiêu chuẩn chung, thị trường có nguy cơ bị phân tán, với các giải pháp chỉ giới hạn ở một số nhà sản xuất hoặc một số hợp đồng điện lực nhất định.
Vấn đề về pin cũng vẫn là vấn đề nhạy cảm đối với người dùng. Nhiều người lo ngại rằng việc sử dụng V2G thường xuyên sẽ làm tăng tốc độ hao mòn tế bào. Trong thực tế, tác động sẽ phụ thuộc vào cách điều khiển, độ sâu xả, nhiệt độ và chiến lược phần mềm. Một hệ thống được quản lý tốt có thể hạn chế việc đạp xe quá nhanh và giữ cho pin luôn ở trong phạm vi sạc thuận lợi. Tuy nhiên, để thuyết phục công chúng, các nhà sản xuất và công ty năng lượng sẽ phải đưa ra những đảm bảo rõ ràng.
Xe điện trở thành công cụ năng lượng
Sự phát triển của các mô hình tương thích, sự xuất hiện của các thiết bị đầu cuối hai chiều dễ tiếp cận hơn và việc thực hiện các ưu đãi về giá phù hợp sẽ có ý nghĩa quyết định. Những phương tiện như Renault 5 E-Tech Electric, vốn đã được liên kết với dịch vụ sạc thông minh, cho thấy đối tượng này đang dần rời khỏi phòng thí nghiệm để đi vào sử dụng thương mại. Phong trào này vẫn còn non trẻ nhưng có thể đạt được động lực khi các mạng lưới phải tích hợp nhiều năng lượng tái tạo hơn.
Ô tô điện thường được coi là một thách thức đối với mạng lưới, đặc biệt vì nó làm tăng nhu cầu về điện. Sạc hai chiều mời chúng ta nhìn vấn đề theo cách khác. Được quản lý tốt, hàng triệu cục pin được sử dụng thường xuyên có thể trở thành nguồn tài nguyên tập thể, có khả năng giảm chi phí, khai thác tốt hơn năng lượng mặt trời và năng lượng gió, giúp hệ thống điện trở nên linh hoạt hơn. Do đó, tương lai của phương tiện di chuyển bằng điện sẽ không chỉ phụ thuộc vào khả năng tự chủ hoặc tốc độ sạc mà còn phụ thuộc vào khả năng giao tiếp thông minh với mạng của phương tiện.
