Dlaczego uważam że zastąpienie samochodów spalinowych elektrycznymi to nieporozumienie
hejto.plSame auta elektryczne są ok, ale jedynie jako alternatywa, będą też świetne dla warunków miejskich, ale w kontekście zastąpienia spalinowych jest to absurd.
Dlaczego?
Na początek:
1 GW (giga wat) = 1 000 MW (mega watów) = 1 000 000 kW (kilo watów) = 1 000 000 000 W (watów)
Ten wykres poniżej to zapotrzebowanie na moc elektryczną w polskiej sieci elektroenergetycznej, czyli po prostu chwilowa wartość mocy czynnej pobieranej przez wszystkie odbiorniki elektryczne takie jak: lodówki, żarówki, laptopy, zakłady produkcyjne, serwerownie i wszystko inne co jest „na prąd”. Wykres obejmuje cały tydzień (poniedziałek - niedziela), wykresy w dalszej części tak samo.
źródło:
https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-kse/raporty-dobowe-z-pracy-kse/zapotrzebowanie-mocy-kse
Co widać?
Za dnia dużo, w nocy mniej, w weekendy również mniej.
Jest jakaś granica mocy którą można pobierać z sieci?
Nie znam dokładnej wartości, nie dotarłem do źródła, ale jest cytat z jednego artykułów o sytuacji z grudnia 2021:
W poniedziałek 6 grudnia wystąpiły trudności w zbilansowaniu krajowego systemu elektroenergetycznego - poinformowały Polskie Sieci Elektroenergetyczne, czyli operator elektroenergetycznego systemu przesyłowego w Polsce. Dlatego nasz kraj zwrócił się o pomoc do Litwy, Szwecji, Niemiec i Ukrainy. (…) bloki energetyczne pracowały z najwyższym obciążeniem, a chwilami przekraczano poziom 27,5 GW.
źródło:
https://www.money.pl/gospodarka/mamy-za-malo-pradu-niepokojace-doniesienia-w-sprawie-polskiej-sieci-6712524123175616a.html
Jeśli pobór przekroczy generację i import, będzie trzeba system odciążać, w Polsce istnieje system w którym duzi odbiorcy w czasie „kryzysu” mogą wyłączyć maszyny (przemysł) w zamian za rekompensatę. Awaryjnie może dojść do wyłączenia np. Sosnowca czy Łodzi, ale to raczej mało prawdopodobne.
Ale budujemy kolejne elektrownie aby mieć więcej mocy, tak? No tak średnio…
W perspektywie najbliższych piętnastu lat prognozowany jest realny spadek mocy dyspozycyjnych w krajowym systemie elektroenergetycznym (KSE) - wynika z przeprowadzonej przez Urząd Regulacji Energetyki analizy planów inwestycyjnych wytwórców energii
Według Urzędu, do 2036 r. badane przedsiębiorstwa energetyczne planują oddać do eksploatacji łącznie ponad 22 GW nowych mocy wytwórczych, przy czym największe inwestycje planowane są w jednostki wytwórcze oparte o gaz - 9,8 GW, morskie farmy wiatrowe - 5,2 GW oraz fotowoltaikę - 5,7 GW. Dyspozycyjność części nowych mocy będzie więc zależna od warunków atmosferycznych i jednocześnie istotnie niższa niż dyspozycyjność wycofywanych z systemu jednostek konwencjonalnych opartych na węglu - zauważa URE (urząd regulacji energetyki). Jednocześnie w tym samym okresie badani wytwórcy planują wycofać z eksploatacji jednostki o mocy ok. 20 GW.
źródło:
https://www.cire.pl/artykuly/serwis-informacyjny-cire-24/moc-zrodel-dyspozycyjnych-w-polskim-systemie-energetycznym-bedzie-spadac
Jak należy powyższe rozumieć? Mocy w systemie będzie o 2 GW więcej, jednak moc ta nie będzie dostępna „na żądanie”, tak jak obecnie z węgla, a niestety będzie w istotnym stopniu zależna od warunków pogodowych i atmosferycznych, słońca i wiatru.
A jakie są prognozy zapotrzebowania na moc? Patrząc na poniższy wykres, odpowiedzcie sobie sami.
źródło:
https://www.pse.pl/dane-systemowe/funkcjonowanie-kse/raporty-roczne-z-funkcjonowania-kse-za-rok/raporty-za-rok-2022
Tak, mocy potrzebujemy coraz więcej, a czy produkcja na więcej pozwoli? Hmm ...
Ale rząd buduje atom! Tak, bardzo skutecznie planuje od wielu lat, a jak na razie łopaty nie jeszcze nie wbito.
Ale jak to się ma do samochodów elektrycznych?
Już tłumaczę.
Bazują na danych:
https://mubi.pl/poradniki/sredni-roczny-przebieg-w-polsce-w-europie/
https://www.ciekawestatystyki.pl/2023/09/ile-pojazdow-jest-w-polsce.html
A tymi danymi są:
Ilość samochodów osobowych w Polsce 25 300 000 sztuk
Średni roczny przebieg samochodu 8 607 km
Co daje łączny przebieg:
217 757 100 000 km
Wszelkiej maści auta dostawcze (busy) oraz te z wydzielonymi przedziałami osobowym oraz towarowy, to już pojazdy ciężarowe. Pojazdy osobowe do 9 osób (łącznie z kierowcą) to auta osobowe, od 10 osób to już ciężarowe. Jeśli istnieje dedykowana wydzielona przestrzeń ładunkowa, wtedy auto staje się pojazdem ciężarowym (nawet jeśli jest do 9 osób i mniej niż 3,5 tony).
Tak więc w przyjętej grupie pojazdów zdecydowana większość z nich najzwyklejsze pojazdy osobowe. Daje to wydaje mi się dobrą grupą „badawczą”.
Przyjmuję sobie z czapki wartość zużycia energii samochodu elektrycznego na 100 km = 18 kWh
To daje łączne zużycie energii elektrycznej przez auta elektryczne rocznie:
39 196 278 000 kWh = 39 196 278 MWh = 39 196 GWh = 39,2 TWh
Ile to?
W 2022 krajowe zużycie energii wyniosło 173 479 GWh
Tak więc gdyby wszyscy jeździli elektrykami, wyszło by 212 675 GWh
Procentowe zużycie energii przez elektryki wyniosłoby 18,4 %
Czyli średni pobór mocy z systemu w ciągu roku (stała wartość o każdej porze dnia i nocy) przez pojazdy elektryczne (ich ładowanie) to:
4 474 460 kW = 4 474 MW = 4,47 GW
Można dodać tę moc na obciążenie w systemie (KRZYWA MOC CIĄGŁA)
Przyjmijmy wariant realiów dzisiejszych (KRZYWA ORLEN PABIANICE):
Będziemy ładować samochody elektryczne tak samo jak obecnie są tankowane spalinowce na stacjach benzynowych. Biorę customową stację gdzieś z obrzeży miasta, tak aby nie był to punkt ruchu zakupowego a jedynie czyste tankowanie > stacja paliw ORLEN Rzgowska 276, 95-200 Pabianice.
Natężenie ruchu z google, przyjmuję że choć w przybliżeniu odzwierciedla ilość tankowanego paliwa a więc i (teoretycznego) ładowania akumulatorów.
Z mocy ciągłej 4,47 GW zrobi się około 6,5 GW w szczycie i około 1 GW w dołku mocy (w nocy). Szczyt jest większy, suma energii elektrycznej w ciągu doby taka sama (pola powierzchni pod krzywymi są równe).
Przyjmijmy wariant realistyczny (KRZYWA NOCNA):
Będziemy ładować samochody elektryczne w nocy w garażach (jeśli ktoś ma) w dołku mocy (taryfa nocna!). Po obliczaniach okazuje się że to niemożliwe, ale o tym dalej.
Jak się zmieni pobór mocy w systemie po uwzględnianiu energii elektrycznej potrzebnej dla celów ładowania elektryków?
Tak:
Tutaj na przebiegu mamy cztery krzywe, niebieska (Dane z KSE) to ta sama co na początku wpisu. Dodatkowo są trzy dziwadła, które mają odpowiadać różnemu rozkładowi dobowemu mocy dostarczanej do baterii elektryków.
Dane z KSE - rzeczywiste dane pomiarowe z Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (to co na początku),
MOC CIĄGŁA - Czysto obliczeniowa wartość z „ciągłą mocą” (wspomniana wcześniej moc 4,47 GW) to trochę matematyczne dziwadło, nikt tak nie będzie ładował samochodów.
KRZYWA ORLEN PABIANICE - Krzywa z odpowiednikiem oblegania stacji ORLEN w Pabianicach nie są możliwe do zrealizowania. Dlaczego? Widać że obciążenie w szczycie zapotrzebowania znacznie wzrosło. Bez dodatkowych mocy wytwórczych w systemie (elektrowni) nie da rady. O ile zimą to nie jest procentowo „drastyczny” skok, to już latem wzrost jest znaczny.
Ale latem jest duży zapas mocy! No nie. Latem wykonuje się wiele przeglądów i prac konserwacyjnych w elektrowniach. Są one wtedy po prostu okresowo nieczynne, a wykonuje się latem ponieważ można je wtedy wyłączyć bez obaw o brak mocy w systemie. Poza tym w sieci pracuje wiele elektrociepłowni które latem pracują na niskiej mocy. Elektryki będą mogły tutaj też sporo namieszać.
KRZYWA NOCNA – tutaj poszalałem z krzywą w taki sposób aby aby przenieść obciążenie na dołki mocy, tzn. na weekendy i porę nocną, tzn. chciałem, bo się nie da. Dołki mocy i weekendy są za małe aby upchać w nie obciążenie wynikające z ładowania elektryków.
Co z tego wynika?
Ładowanie w sposób tradycyjny tzn. w rozkładzie takim jak obecnie (wspomniana krzywa stacji paliw ORLEN Pabianice) tzn. głównie za dnia, kiedy jesteśmy aktywni (tak jak obecnie na stacjach benzynowych) nie będzie możliwe. O ile latem będą rezerwy i jakoś to będzie, tzn. usługa „ładowanie na żądanie”, to już zimą będziemy ładować autka tylko w nocy oraz w weekendy.
Trzeba też zwrócić uwagę że nie każde autko będzie posiadało opcję ładowania szybkiego, a wolne ładowanie na „stacji paliw” to trochę nieporozumienie.
Obecnie jest coś takiego jak taryfa nocna, w nocnym dołku energia jest tańsza, w sam raz dla elektryków. Ale tego dołka nie będzie! A nawet w przypadku opcji ładowań aut elektrycznych tylko w nocy, nocna to będzie górka, a dołek za dnia. Brzmi jak absurd, ale patrząc na wykresy, owszem, tak będzie. Ładowanie aut w nocy może być koniecznością z uwagi na fakt, że za dnia auto musi często jeździć i pracować, pozostaje okres wieczorno nocny na ładowanie. Problemem jest czas trwania ładowania, ekipa budowlana raczej sobie nie może pozwolić na 2 godzinny postój na stacji ładowania gdzieś na mieście.
Konieczne będzie rozmieszczenie (ładowarek?) przy każdym miejscu postojowym, lub jakoś zbiorczo, np. 1 ładowarka na 2, 4 czy 6 miejsca parkingowe. Każde miejsce postojowe stałe będzie musiało mieć możliwość podpięcia kabla. Autka będą podpięte pod te ładowarki w sposób ciągły tzn, parkujesz i podłączasz wtyczkę bez względu na poziom naładowania baterii. Każda ładowarka będzie podłączona do internetu oraz „centralnego serwera systemów elektro-ładowania” w skrócie CSSEŁ (nazwa własna xD). W zależności od aktualnych możliwości produkcyjnych energii elektrycznej przez system elektroenergetyczny, systemy ładowania będą prąd puszczać z określoną sterowaną mocą maksymalną lub też w godzinach szczytu odłączą wszystkie ładowarki. Konieczne w celu wyrównania obciążenia w sieci. Nie będzie dołka nocnego i weekendowego. Ładowarka puści prąd, wtedy kiedy on w systemie będzie.
Inną opcją jest ładowanie na godzinę, przydzielono nam okienko od 21:30 do 23:29. Musimy się pilnować, kolejna osoba ma okienko od 23:30
I teraz pojawiają się kolejne tęgie problemy.
Wyobraźcie sobie przykładową miejscowość turystyczną. Las domków z pokojami gościnnymi. Jakie przyłącze ma taki domek na 10 pokoi? 25 kW ? Jaki średni pobór energii elektrycznej takiego domku w ciągu doby? Znikomy. A taki większy jedynie w porze aktywności mieszkańców/gości. Domków co prawda 100 na ulicy, ale współczynnik jednoczesności jest bardzo nisko, co też wzięto pod uwagę podczas projektowania przyłącza, WLZ, linie zasilające nN (niskiego napięcia), stację transformatorową, sieć SN (średniego napięcia) i sam GPZ (główny punkt zasilania, taka wielka napowietrzna rozdzielnia transformująca napięcia 110 kV na 15 kV).
A teraz sobie wyobraźcie że jest weekend, przyjeżdżają goście, wpada 6 pojazdów elektrycznych, każdy po trasie z prawie pustą baterią. W nocy wszyscy naładują? Ahm,
Przeciętna bateria w aucie elektrycznym: 50 kWh
Podjechali wieczorem, na trasie nie ładowali bo to potrwałoby przynajmniej 2 godziny na szybkiej ultra drogiej ładowarce. Lub ładowali tylko tyle ile konieczne aby dojechać do celu. Szybkie ładowarki na mieście są koszmarnie drogie. A rano turyści chcą podjechać gdzieś na jakieś atrakcje, mamy okno 14 godzin (wieczór, noc, ranek) na naładowanie wszystkich aut, co daje średni pobór mocy na poziomie 24 kW ! ! ! A gdzie rezerwa mocy na funkcjonowanie mieszkańców? Jedynie ładowarki aktywnym limiterem mocy, konieczny pomiar energii gdzieś w RG lub na złączu, aby nie przekroczyć mocy umownej.
Takich domków gościnnych na ulicy jest wiele. Wcześniej przyjęty współczynnik jednoczesności idzie w piach. Linia niskiego napięcia (ta od stacji transformatorowej do domków) nie została zaprojektowana na tak dużą moc > wymiana linii zasilających. A z transformatora takich linii jest kilka! > wymiana transformatora. Wymiana linii SN? Modernizacja całego GPZ? W jakiej skali? Regionu? Kraju?
Są też inne problemy takie jak moc bierna, która dla kowalskiego nie istnieje, a najprawdopodobniej w erze elektryków będzie istotna. Podejrzewam że te ładowarki to też odbiorniki silnie nieliniowe, harmoniczne dzień dobry.
Dążę do tego że infrastruktura elektroenergetyczna zasilająca przeciętne domostwa, bloki mieszkalne, pato deweloperkę, osiedla może nie sprostać wyzwaniom stawianym przez samochody elektryczne.
To już przecięty niewielki zakład produkcyjny posiada własny indywidualny transformator SN / nN. Na niskim napięciu nie da się zasilić tak wielu odbiorców dużych mocy.
Nie twierdzę że auta elektryczne są złe. Mogą być ciekawą alternatywą do ruchu miejskiego, czy podmiejskiego, w szczególności (albo głównie) dla osób które posiadają możliwość ładowania (czytaj garaż). A dla tych którzy nie mają garaży? Budować stosy ładowarek na wszelkich osiedlowych parkingach, miejscowościach turystycznych, centrach handlowych?
Ktoś powie ekologia!
Ekologii kiedy ładujesz auto elektryczne z spalania węgla nie ma żadnej, jedynie ładując z atomu którego nie ma.
Ale fotowoltaika! Ale ja za dnia pracuję, auto jeździ, jak wrócę z pracy, w szczególności w okresie jesień/zima/wiosna to już słońca nie ma. Pozostają weekendy.
Wiatraki! Tak, ale czasem po prostu nie wieje.
To nawet nasi eko sąsiedzi Niemcy, wyłączając stare elektrownie atomowe, zastępuję je wieloma nowymi elektrowniami węglowymi.
System musi posiadać możliwość zbilansowania za pomocą elektrowni zawodowych (węgiel, atom, gaz, NIE fotowoltaika, NIE wiatr). Bez tego system może być po prostu niestabilny, a to grozi black out’em.
Jeśli ktoś każe używać auta elektrycznego kiedy prąd mamy z węgla to po prostu absurd. Zróbcie drogi rządzie atom, dużo atomu. Wtedy przyklasnę że w ogólnym bilansie elektryk w mierze ekologii wyjdzie na plus względem spalinowców. Ale nie można zakazać aut spalinowych. Elektryk to alternatywa, nie zamiennik. Ludzie jeżdżą gratami nie bo lubią, jeżdżą dlatego że ich nie stać. Auto spalinowe, tani benzyniak z manualną skrzynią biegów, to jest rozwiązanie budżetowe, na więcej wielu po prostu nie stać.
Jaki to ma sens? Ochrona klimatu globalnego poprzez drastyczne zmiany nawyków ludności, odcięcie im spalinowych aby te nie emitowały CO2. Europa świata nie uratuje. Cała reszta działa i tak na węgiel! To kropla w morzu potrzeb! Tak… To jest gra na korzyść koncernów motoryzacyjnych aby te miały co sprzedawać? Wątpię… Jakieś NWO? Może ruskie wpływy (destabilizacja) u szczytu władz UE? Rozpaczliwa próba ratowania planety, bo ktoś musi być pierwszy? Nie wiem.
Gdyby UE chciała być eko, Niemcy zamiast budować na potęgę nowe elektrownie węglowe, poszli by w stronę atomu. Atom co prawda drogi, ale jest ZNACZNIE mniejszym obciążeniem społeczny niż wykluczenie komunikacyjne spowodowane usunięciem aut spalinowych, a korzyści w kontekście ochrony klimatu znacznie wyższe.
Po co to piszę? Trochę for fun, trochę aby zrozumieć temat.
Fajnie aby ktoś z środowiska elektroenergetyki (pojęcie o mocy w systemie jak i stanie infrastruktury wytwórczej i przesyłowej) się wypowiedział.
Jeśli widzisz błąd lub nieścisłość, daj znać.
Na zdjęciu początkowym Polski FSO 1300 Coupe 1974.
źródło zdjęcia: Młody Technik 11/1974, s. 4
#gruparatowaniapoziomu #nauka #motoryzacja #ekologia #samochody