Los planes nacionales y globales para combatir el cambio climático incluyen aumentar la electrificación de los vehículos y el porcentaje de electricidad generada a partir de fuentes renovables. Pero algunas proyecciones muestran que estas tendencias podrían requerir costosas plantas de energía nuevas para cumplir con las cargas máximas en la noche cuando los automóviles se enchufan después de la jornada laboral. Además, la sobreproducción de energía de las granjas solares durante el día puede desperdiciar una valiosa capacidad de generación de electricidad.

En un nuevo estudio, los investigadores del MIT descubrieron que es posible mitigar o eliminar ambos problemas sin la necesidad de sistemas tecnológicos avanzados de dispositivos conectados y comunicaciones en tiempo real, lo que podría aumentar los costos y el consumo de energía. En cambio, alentar la ubicación de estaciones de carga para vehículos eléctricos (EV) de manera estratégica, en lugar de dejar que surjan en cualquier lugar, y establecer sistemas para iniciar la carga de automóviles en tiempos retrasados ​​podría marcar la diferencia.

El estudio, que se publicará en la revista Cell Reports Physical Science, es realizado por Zachary Needell PhD ’22, posdoctorado Wei Wei, y la profesora Jessika Trancik del Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT.

En su análisis, los investigadores utilizaron datos recopilados en dos ciudades de muestra : Nueva York y Dallas. Los datos se recopilaron, entre otras fuentes, de registros anónimos recopilados a través de dispositivos a bordo en vehículos y encuestas que tomaron muestras de poblaciones cuidadosamente para cubrir comportamientos de viaje variables. Mostraron las horas del día en que se utilizan los automóviles y durante cuánto tiempo, y cuánto tiempo pasan los vehículos en diferentes tipos de lugares: residencial, laboral, de compras, de entretenimiento, etc.

Los hallazgos, dice Trancik, « completan el panorama sobre la cuestión de dónde ubicar estratégicamente los cargadores para respaldar la adopción de EV y también respaldar la red eléctrica ».

Una mejor disponibilidad de estaciones de carga en los lugares de trabajo, por ejemplo, podría ayudar a absorber la energía máxima que se produce al mediodía en las instalaciones de energía solar, que de otro modo podría desperdiciarse porque no es económico construir suficiente batería u otra capacidad de almacenamiento para ahorrar toda la energía. para más tarde en el día. Por lo tanto, los cargadores en el lugar de trabajo pueden proporcionar un doble beneficio, ya que ayudan a reducir la carga máxima nocturna de la carga de vehículos eléctricos y también hacen uso de la producción de electricidad solar.

Estos efectos en el sistema de energía eléctrica son considerables, especialmente si el sistema debe satisfacer las demandas de carga de una flota de vehículos personales completamente electrificada junto con los picos de otras demandas de electricidad, por ejemplo, en los días más calurosos del año. Si no se mitiga, los picos nocturnos en la demanda de carga de vehículos eléctricos podrían requerir la instalación de más de un 20 por ciento más de capacidad de generación de energía, dicen los investigadores.

« La carga lenta en el lugar de trabajo puede ser más preferible que las tecnologías de carga más rápidas para permitir una mayor utilización de los recursos solares del mediodía », dice Wei.

Mientras tanto, con la carga retrasada en el hogar, cada cargador EV podría ir acompañado de una aplicación simple para estimar el tiempo para comenzar su ciclo de carga para que se cargue justo antes de que se necesite al día siguiente. A diferencia de otras propuestas que requieren un control centralizado del ciclo de carga, dicho sistema no necesita comunicación de información entre dispositivos y puede programarse previamente, y puede lograr un cambio importante en la demanda en la red causada por una mayor penetración de vehículos eléctricos. La razón por la que funciona tan bien, dice Trancik, es por la variabilidad natural en los comportamientos de conducción entre los individuos de una población.

Por « carga en el hogar », los investigadores no solo se refieren a equipos de carga en garajes individuales o áreas de estacionamiento. Dicen que es esencial que las estaciones de carga estén disponibles en los lugares de estacionamiento en la calle y también en las áreas de estacionamiento de los edificios de apartamentos.

Trancik dice que los hallazgos resaltan el valor de combinar las dos medidas, la carga en el lugar de trabajo y la carga retrasada en el hogar, para reducir la demanda máxima de electricidad, almacenar energía solar y satisfacer convenientemente las necesidades de carga de los conductores todos los días. Como mostró el equipo en una investigación anterior, la carga en el hogar puede ser un componente particularmente efectivo de un paquete estratégico de ubicaciones de carga; Descubrieron que la carga en el lugar de trabajo no es un buen sustituto de la carga en el hogar para satisfacer las necesidades de los conductores todos los días.

« Dado que se está invirtiendo mucho dinero público en la expansión de la infraestructura de carga », dice Trancik, « ¿cómo se incentiva la ubicación para que se integre de manera eficiente y efectiva en la red eléctrica sin requerir una gran expansión de capacidad adicional?  » Esta investigación ofrece alguna orientación a los formuladores de políticas sobre dónde enfocar las reglas y los incentivos.

« Creo que una de las cosas fascinantes de estos hallazgos es que, al ser estratégico, se puede evitar una gran cantidad de infraestructura física que, de otro modo, se necesitaría », dice. « Sus vehículos eléctricos pueden desplazar parte de la necesidad de almacenamiento de energía estacionario, y también puede evitar la necesidad de expandir la capacidad de las centrales eléctricas, al pensar en la ubicación de los cargadores como una herramienta para administrar las demandas, dónde ocurren y cuándo ». ocurren ».

La carga retrasada en el hogar podría marcar una diferencia sorprendente, descubrió el equipo. « Básicamente, se trata de incentivar a las personas para que comiencen a cargar más tarde. Esto puede ser algo preprogramado en sus cargadores. Usted incentiva a las personas a retrasar un poco el inicio de la carga, de modo que no todos carguen al mismo tiempo, y eso suaviza el cima. »

No es un hecho que todo esto se alinearía correctamente, y sería crucial establecer la combinación correcta de incentivos. « Si desea que los vehículos eléctricos actúen como una tecnología de almacenamiento eficaz para la energía solar, entonces la el mercado necesita crecer lo suficientemente rápido para poder hacer eso », dice Trancik.

Para usar mejor los fondos públicos para ayudar a que eso suceda, dice, « puedes incentivar las instalaciones de carga, lo que idealmente pasaría por un proceso competitivo; en el sector privado, tendrías empresas que pujan por diferentes proyectos, pero puedes incentivar la instalación cobrar en los lugares de trabajo, por ejemplo, para aprovechar estos dos beneficios ». Los cargadores a los que las personas pueden acceder cuando están estacionados cerca de sus residencias también son importantes, agrega Trancik, pero por otras razones. La carga en el hogar es una de las formas de satisfacer las necesidades de carga y evitar interrupciones inconvenientes en las actividades de viaje de las personas.

El estudio fue apoyado por el Programa Operativo para la Competitividad y la Internacionalización del Fondo Europeo de Desarrollo Regional, el Programa Operativo Regional de Lisboa Portugal y la Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología.