Где взять столько электричества для электромобилей, если их будет много?
Каждый вправе выбрать себе не бензиновую, а электрическую машину.
Но возникает вопрос: где взять столько электроэнергии? Если все пересядут на электрокары, то не упадет ли напряжение в сети ниже всякого разумного значения? Нет!
Электростанция с минусовым КПД
Если вы любите в выходные отправляться в автопутешествия, то вот вам идея маршрута, по которому вы наверняка еще не ездили. Направляйтесь по Ярославскому шоссе на Загорскую гидроэлектростанцию — она как минимум выглядит эпично, особенно ее недостроенная вторая очередь. Эффектные фотографии для соцсетей вам обеспечены.
В районе Сергиева-Посада, который в советские времена назывался Загорском, нет крупных рек. С геологической точки зрения это регион, где в свое время остановился ледник, который как бульдозер притащил перед собой вал земли — иными словами, эдакое подмосковное высокогорье. А по верху гор крупные реки не текут. Тем не менее, именно здесь была построена самая необычная гидроэлектростанция России. Единственная, которая вырабатывает меньше электроэнергии, чем потребляет!
В чем смысл такого решения? Загорская ГАЭС — это большой аккумулятор. На вершине холма над небольшой речкой Кунья создано водохранилище, куда ночами электронасосы закачивают воду. В часы пикового электропотребления вода направляется обратно, на турбины гидроэлектростанции, которые вырабатывают электричество. Вечного двигателя не изобретено, и на подъем воды тратится больше электроэнергии, чем вырабатывается при ее спуске. Однако в Московском регионе эта электростанция очень важна. И вот почему.
Загорская ГАЭС. Фото: пресс-служба Росгидро
Смысл в Загорской гидро-аккумуляторной электростанции становится понятен, если взглянуть на график потребления электроэнергии, построенный Мосэнергосбытом.
График потребления электроэнергии в Московском регионе. Инфографика: Мосэнергосбыт
В период с 00:00 до 06:00 часов, то есть ночью, потребление электроэнергии в регионе не превышает 4 гигаватта, а в остальное, дневное время стремится к 6 гигаваттам.
Таким образом, Загорская ГАЭС использует избыточное электричество ночью для заполнения резервуара водой и вырабатывает электричество в утренние и вечерние часы, отчасти компенсируя его нехватку.
Чтобы объяснить разницу в 2 гигаватта между дневным и ночным потреблением, посчитаем на электромобилях. Даже у самого неэкономного водителя, который ничего не слышал об эффективном вождении, средний расход электричества в электромобиле не превышает 30 киловатт-часов на 100 километров.
За шесть ночных часов электростанции только для московского региона не производят относительно своей мощности по два гигаватта в час, то есть 12 гигаватт-часов. Этого хватит, чтобы один электромобиль с самым неэкономичным водителем проехал 40 миллионов километров. Ну или на то, чтобы 1 миллион электромобилей в московском регионе проезжали минимум по 40 километров в день от дома к работе и обратно. И это только клиенты Мосэнергосбыта.
Как электромобили помогают электросетям
Если заглянуть в тарифные планы поставщиков электроэнергии в большинстве регионов России, то можно заметить, что тарифы в дневное и в ночное время отличаются в несколько раз. Производители бытовой техники при этом активно рекламируют свою продукцию функциями отложенного старта — когда можно запустить стиральную или посудомоечную посуду в ночное время, когда вы уже легли спать.
Энергопоставщики не просто так формируют тарифную сетку именно таким образом. Дело в том, что мощности электростанций ориентируются именно на пиковое потребление, а не на среднее по суткам или по году. Для электроэнергетической отрасли нет больших проблем в том, чтобы повысить выработку ночью. Проблемой для них является именно рост потребление энергии в пиковые часы. И Загорская ГАЭС построена именно для того, чтобы частично эту проблему решить.
Более того, электростанции достаточно инертны в изменении объемов выработки. В зависимости от типа электростанции, регулировка мощности занимает разное время, но в любом случае речь идет о часах, а не о секундах. Это не ДВС, где отпустил педаль газа и обороты двигателя сразу стали снижаться.
Иными словами, днем электростанции работают на пределе мощности. А ночью не знают, куда девать лишнюю энергию. Именно потому поставщики электроэнергии и стимулируют своими тарифными планами потребителей пользоваться электричеством не днем, а ночью.
Казалось бы, при чем тут электромобили? Все очень просто. Ночью большинство людей спит, то есть не пользуется электрокарами. Это лучшее время для того, чтобы их зарядить. Тем более, что стоимость «медленной» зарядки от бытовой электросети как правило сильно ниже, чем на терминалах быстрой зарядки. Да и долгая зарядка током малой мощности положительно сказывается на ресурсе аккумуляторов относительно быстрой зарядки на мощных терминалах.
Говоря проще, только в Москве уже есть свободные мощности по зарядке энергией 1 миллиона электромобилей, которой по самым грубым подсчетам хватит каждому из них минимум на 40 километров в день, а это примерно 15 тысяч километров в год. Таков средний пробег автомобилей в России.
И это если считать действительно мощные электромобили с высоким уровнем потребления! Скажем, экономичный кроссовер Evolute i-Joy, особенно в руках умелого водителя способен потреблять минимум вдвое меньше энергии. Машина при этом способна заряжаться даже от бытовой электророзетки током мощностью до 7 киловатт. За шесть ночных часов по дешевому тарифу она может принять в свою батарею до 42 киловатт-часов электроэнергии. Ей этого хватит минимум на 300 километров при разумном вождении.
Избыток электричества обеспечат… Сами электромобили!
Ближайшая перспектива и мировой тренд — это использование электромобилей в качестве стационарных аккумуляторов для энергосетей, эдаких персональных аналогов Загорской ГАЭС.
Выглядит это так. Допустим, у вас есть частный дом, в гараже которого припаркован Evolute i-SKY. Емкость его батареи составляет 85,9 киловатт-часов. Производитель уверяет, что этой энергии должно хватить на 511 километров. Но если вы поедете в режиме педаль в пол, включив печку на полную, запас хода будет меньше.
Но даже в этом случае вы отправляетесь из загородного дома в офис за 50 километров, возвращаетесь обратно и у вас все равно остается запас хода в 100−150 километров. А теперь представьте, что вы заключаете контракт с поставщиком электроэнергии, в котором прописано, что вы можете не только покупать у него электричество, но и в часы пик продавать излишки.
Автомобили Evolute заряжаются от фирменных зарядных станций. Фото: Evolute
Вы приезжаете вечером домой, ставите электромобиль в гараж, подключаете его к сети и соответствующим образом программируете. В 23:00, когда город ложится спать, ваша машина начинает заряжаться по ночном тарифу, допустим по 2 рубля за киловатт-час. В 06:00 утра она перестает заряжаться, а в 07:00, когда все проснулись, она начинает отдавать часть энергии обратно в сеть, выручая энергокомпанию от дефицита электроэнергии. Вы заранее программируете, сколько энергии отдать. Например 30% из 100%. И буквально продаете их в сеть, но уже не по 2 рубля, а по 6. При этом для остальных потребителей в утренние часы тариф на электроэнергию составляет 8 рублей.
В выгоде все. Вы — так как у вас в батарее осталось достаточно энергии для поездки на работу и обратно, а вы потратили на зарядку за 2 рубля примерно столько же, сколько заработали на продаже 30% по 6 рублей, то есть зарядились на 70% почти бесплатно. Энергокомпания, которая с одной стороны сэкономила на строительстве новых электростанций, которые теперь не нужны, а с другой купила у вас энергию по 6 рублей за киловатт-час, а продала за 8 рублей. И остальные потребители, которые получили больше электроэнергии.
Более того. Появление электромобилей у владельцев частных домов стимулирует их на экономии за счет оснащения крыш солнечными панелями. В погожий день на 1 квадратный метр крыши приходится 1 киловатт энергии. Современные панели обладают коэффициентом полезного действия до 22%. То есть с квадратного метра поступает 220 ватт.
Мало? Да. Но даже если солнечный скат вашей крыши равен площади всего 6 на 6 метров, то это 36 квадратных метров и почти 8 киловатт в погожий день. Которые можно продавать обратно в электросеть.
Зарядные терминалы Evolute. Фото: Evolute
Отметим, что в настоящий момент законодательство России запрещает не только продажу электроэнергии в сеть, но и частную выработку вообще. Точнее наказания за электрогенерацию в частных целях не существует, но она формально запрещена. Законопроекты, легализующие этот вид деятельности существуют, но пока не приняты.
Производство топлив для ДВС — это огромные энергозатраты
Противники электротранспорта часто аргументируют свою позицию тем, что для получения электроэнергии также сжигается ископаемое топливо. Это действительно так, но при этом многие забывают о том, сколько электричества тратится на то, чтобы заправить машину бензином.
Так, средняя глубина залегания нефти — 1800 метров. На то, чтобы ее поднять на поверхность земли, требуется работа насосов, тех самых нефтяных вышек, которые приводятся в движение электромоторы. Далее нефть поставляется на нефтеперерабатывающие заводы по нефтепроводам, для чего тоже нужны насосы. Догадываетесь, какая энергия их питает? Правильно, электричество.
Сами нефтеперерабатывающие заводы тоже потребляют электричество, пусть и не так много на фоне остальных затрат энергии: перегонка нефти в бензин и дизельное топливо обеспечивается сжиганием иных нефтепродуктов. Наконец, бензовозы перевозят топливо на заправочные станции. И чтобы влить бензин в бак автомобиля на заправке тоже используется электронасос.
ТЭЦ-16 в Москве. Фото: Мосэнерго
По оценкам, в США полная замена всех бензиновых автомобилей на электрокары позволит сэкономить достаточно электроэнергии, которая тратится на производство бензина, чтобы заряжать минимум 2/3 от всех электромобилей. Просто вдумайтесь: мы уже сейчас тратим столько электричества для производства бензина, сколько хватило бы на зарядку 66% автомобилей, если бы они были электрическими!
Электричества хватит на всех
Выходит, что даже полный переход на электромобили, который даже при оптимистичном раскладе случится еще не скоро, не вызовет существенного роста потребления электроэнергии. А если к тому времени будет модернизирована инфраструктура, и владельцы в часы пик получат возможность продавать излишки энергии обратно в сеть, то некоторые уже существующие электростанции и вовсе окажутся излишними. Разумеется, закрывать начнут самые грязные из них, те, в которых до сих пор используется уголь или мазут. Ну и выхлопных газов больше не будет. Просто представьте себе, насколько воздух станет чище!
