Xe Điện Có Thể Giải Cứu Lưới Điện Mỹ

Tháng trước, California hoàn thiện một quy tắc cấm bán các ô tô chạy bằng xăng mới, bắt đầu từ năm 2035. Rõ ràng, điều đó sẽ tăng tốc sự áp dụng của xe điện và khuyến khích các tiểu bang khác làm tương tự. (Oregon đã theo đuổi sự dẫn dắt của California.) Nhưng không rõ ràng, việc từ chối các phương tiện phát thải carbon có thể giúp chống lại hệ thống lưới điện cũ kỹ của Hoa Kỳ.

Cars are no longer just modes of transportation; they are increasingly integrated into the larger energy infrastructure. If your EV is sitting in your garage fully charged (cars are typically parked 95 percent of the time) and you lose power, that big battery offers an opportunity to keep the lights on. And when there’s a sudden spike in demand for the grid—because everyone wants to turn on their AC during a heat wave or their heat during a deep freeze—utilities could pay homeowners for their excess battery power.

Điều này được biết đến là sạc hai chiều hoặc sạc từ xe lên lưới (hay còn gọi là V2G), và đó là “một trong những yếu tố thay đổi trò chơi chính đáng,” theo lời Clifford Rechtschaffen, ủy viên Ủy ban Dịch vụ Công cộng California. “Nếu tất cả các xe điện trong tiểu bang cắm vào trong những khoảng thời gian tải cao điểm này và cung cấp năng lượng trở lại lưới, chúng đang hoạt động như những viên pin khổng lồ. Chúng ta có thể sử dụng chúng để giảm bớt áp lực trên lưới trong những khoảng thời gian cần thiết nhất.”

V2G vẫn còn sớm. Hơn 100 chương trình thử nghiệm V2G được triển khai trên toàn cầu, tuy nhiên hầu hết ở châu Âu. Thử nghiệm ở California bị giới hạn trong các chương trình thử nghiệm nhỏ. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất ô tô và bộ sạc đều cung cấp sạc hai chiều, và các chuyên gia nghĩ rằng ý tưởng này có thể hoạt động trên quy mô lớn. Dự báo gần đây cho biết có thể có 200 triệu xe điện trên các con đường toàn cầu vào năm 2030. Riêng California có thể có 14 triệu chiếc vào năm 2035, theo ước lượng của Hội đồng Bảo vệ Tài nguyên Thiên nhiên. Nếu chỉ có các công ty điện địa phương có thể tận dụng tất cả những viên pin đó, họ sẽ có khả năng cung cấp năng lượng cho mỗi ngôi nhà trong tiểu bang trong vòng ba ngày.

Khi ai đó cắm một chiếc xe để sạc, nguồn điện xoay chiều (AC) được chuyển đổi thành điện áp hiện trường (DC), được lưu trữ bên trong pin của chiếc xe. Nếu chủ sở hữu có một bộ sạc hai chiều, nguồn điện DC đó có thể được chuyển đổi lại thành AC và được thêm vào lưới điện.

Bộ sạc hai chiều vẫn chưa phổ biến ngày nay và có thể đắt đỏ, thường đòi hỏi phần cứng chuyên biệt bổ sung. Tuy nhiên, các nhà sản xuất ô tô và các công ty khác đang bắt đầu triển khai chúng để giúp chủ sở hữu xe điện đóng góp cho lưới, hoặc để lưu trữ và sau đó chuyển đổi năng lượng cho mục đích của họ. Chiếc xe điện mới của Ford có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong vòng ba ngày - một ưu đãi nghiêm túc trong thời kỳ địa cầu đang thay đổi vì biến đổi khí hậu. Volkswagen đã quảng cáo khả năng sạc hai chiều của các mẫu xe điện mới nhất và sắp tới của mình. Ngay trong tháng này, Nissan đã chấp nhận bộ sạc hai chiều đầu tiên cho chiếc Leaf hoàn toàn điện, chiếc xe đã được bán tại Hoa Kỳ gần 12 năm.

Tuy nhiên, các công ty điện có thể sẽ đóng vai trò lớn nhất trong việc mở ra một kỷ nguyên mới của lưới điện, theo lời Max Baumhefner, một luật sư cấp cao tại Hội đồng Bảo vệ Tài nguyên Thiên nhiên. Một cách dễ dàng mà họ có thể khuyến khích người lái xe điện giúp đỡ lưới là bằng cách cung cấp giá “thời điểm sử dụng”, làm cho việc sạc trở nên rẻ hơn vào những thời điểm lưới không quá tải - ví dụ, khi hầu hết mọi người đang ngủ vào ban đêm. Sau khi theo dõi 10 năm thành công với các chương trình giá này, Baumhefner đã kết luận rằng “nếu chúng ta thúc đẩy mọi người một chút, họ sẽ phản ứng.” Chiến lược này thực sự có thể giữ chi phí thấp cho tất cả người sử dụng lưới bằng cách giúp các công ty điện sử dụng cơ sở hạ tầng mà họ đã trả tiền một cách hiệu quả hơn và tránh việc nâng cấp.

Bí quyết sẽ là tiêu chuẩn hóa, theo Katie Sloan, Phó Chủ tịch các chương trình và dịch vụ khách hàng tại công ty điện California Nam. Khi có nhiều người gửi năng lượng pin trở lại lưới, sẽ hữu ích nếu các loại xe điện và hệ thống sạc khác nhau được tích hợp công nghệ. “Điều này thực sự tương tự như chúng ta thấy trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời,” Sloan nói. “Đó là lần đầu tiên chúng ta chuyển từ luồng năng lượng một chiều vào nhà thực sự có luồng năng lượng hai chiều.” Tương tự, các nhà sản xuất ô tô, công ty sạc và các công ty điện cần phải hợp tác để sử dụng pin xe điện đang đứng trong nhà xe.

Vậy làm thế nào điều này hoạt động đối với khách hàng? Công ty điện có thể yêu cầu chủ sở hữu xe điện để có sẵn pin của họ trong các sự kiện nhiệt đới cực kỳ, ví dụ như. “Khách hàng tham gia biết khi xe của họ có thể được gọi để cung cấp điện,” nói Samantha Houston, một chuyên gia phân tích xe hơi cấp cao cho chương trình giao thông sạch tại Liên minh các Nhà khoa học Quan tâm. “Cho khách hàng biết trước rằng điều này có thể xảy ra, ngay cả nếu chỉ là một ngày trước, có thể rất hữu ích.”

Điều này có thể xảy ra qua email hoặc ứng dụng, hoặc thậm chí là một thông báo xuất hiện trên bảng điều khiển của xe. Khách hàng nên có khả năng từ chối tham gia sự kiện cụ thể nếu cần thiết, như nếu họ dự kiến cần một sạc đầy đủ cho xe điện để rời thị trấn. (Tesla có một chương trình tương tự cho bộ pin nhà Powerwall của họ, giúp gửi điện vào lưới trong đợt cầu cao điểm.)

Tháng này, trong đợt nhiệt đới kỷ lục, các quan chức California ghi nhận việc phản ứng của cư dân đối với cảnh báo qua tin nhắn văn bản hàng ngày, cảnh báo họ ngừng sử dụng năng lượng không cần thiết - ví dụ như ngắt kết nối xe điện của họ - để tránh tình trạng mất điện. Nhưng những chiếc xe điện đó cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của chủ nhân, giảm nhu cầu tổng cả lưới. “Chúng tôi cảm thấy như xe điện có thể mang lại khái niệm về việc giúp ẩn đi sự cố mất điện đối với khách hàng,” nói Aaron August, Phó Giám đốc Phát triển kinh doanh và tương tác với khách hàng tại Pacific Gas and Electric, một trong những công ty điện lớn của California. Đó là, nếu có mất điện, ngôi nhà của bạn nên có thể chuyển sang năng lượng pin mà bạn thậm chí cũng không nhận ra. “Đây là những nhà máy năng lượng di động. Và với cấu hình đúng, bạn có thể chịu được mất điện trong một thời gian dài,”

Hiện nay, các công ty điện ở California đang bắt đầu thử nghiệm V2G quy mô nhỏ. Trong mùa hè này, San Diego Gas & Electric đã triển khai dự án thử nghiệm năm năm với công ty công nghệ V2G Nuvve và một học khu địa phương để kết nối tám chiếc xe buýt học sinh. Lợi ích đến từ cả kích thước khổng lồ của những viên pin này và cách chúng được sử dụng: Xe buýt đón và trả học sinh theo một lịch trình đáng tin cậy, vì vậy chúng có thể ngồi đó và đưa năng lượng trở lại lưới vào những thời điểm dự đoán được.

“Chúng chỉ là những viên pin có bánh, phải không?” nói Miguel Romero, Phó Chủ tịch Đổi mới năng lượng tại San Diego Gas & Electric. Người vận hành các đội xe thương mại lớn khác cũng có thể tham gia vào các chương trình V2G tương tự. “Tôi nghĩ rằng nó bắt đầu trở thành một đề xuất lớn hơn - một đề xuất tốt hơn - để có thể cung cấp năng lượng từ những lượng lớn này đậu tại một số bãi đậu xe nhất định,” ông nói.

Nếu V2G được triển khai trên khắp California, điều đó sẽ mang lại sự linh hoạt hơn cho lưới điện. Điều này sẽ đặc biệt quan trọng trong một đợt nhiệt đới, khi nhu cầu tăng đột ngột vào cuối chiều khi mọi người trở về nhà và bật máy điều hòa của họ. Các công ty điện dự kiến đợt tăng cầu này khá tốt, nhưng vẫn là một thách thức để cân bằng nó với nguồn cung điện - đặc biệt là vì nguồn cung này bắt đầu giảm vào cuối chiều khi sản xuất điện mặt trời giảm.

Các cảnh báo bảo toàn năng lượng hàng ngày của California đã phát huy hiệu quả, nhưng đó chỉ là một cách rộng lớn để đối mặt với một sự kiện nhiệt đới, đặc biệt khi biến đổi khí hậu đang khiến thời tiết cực kỳ trở nên cực kỳ. “Nó rất không chi tiết - một cái đinh lớn cho một chủ đề rất nhạy cảm,” nói Jan Kleissl, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng tại Đại học California, San Diego. “Chúng ta có thể khuyến khích mọi người theo cách đó, nhưng chúng ta không có bất kỳ cách điều chỉnh tải trên một thang thời gian nhỏ hơn, như 10 phút hoặc nửa giờ. Tất cả những biến động nhỏ đó thực sự có ý nghĩa rất nhiều trên lưới điện.

Thay vì sử dụng V2G quy mô rộng, một công ty điện sẽ có một công cụ quản lý đỉnh cao nhu cầu phức tạp hơn nhiều. Nếu tài xế xe tải đậu xe ô tô điện của họ vào một bãi vào cuối ngày, người điều hành lưới có thể tận dụng những viên pin đó ngay khi nhu cầu tăng cao. Trong khi đó, chủ nhà có thể sử dụng viên pin EV của họ để duy trì năng lượng cho ngôi nhà của mình hoặc bán năng lượng dư thừa đó cho lưới. “Nhận tiền cho việc đó, sau đó họ có thể sẵn lòng làm điều đó,” nói Kleissl. “Sau đó, chúng ta có thể điều chỉnh lưới tốt hơn rất nhiều so với hiện tại.”