Carregar híbridos de plug-in em uma rede inteligente

Um membro da equipe da Toyota segura um plugue de carregamento ao lado de um Toyota Prius Plug-in Hybrid durante o EV JAPAN, em Tóquio. Veja mais fotos de carros híbridos plug-in. Imagens Kiyoshi Ota / Getty

Carregar híbridos plug-in em uma rede elétrica inteligente é mais do que a simples transmissão de energia para a bateria do carro quando necessário. Se os planos derem certo e os híbridos plug-in se concretizarem, a rede e os carros poderiam trabalhar em conjunto, aliviando a vazante e o fluxo de energia na rede, armazenando e fornecendo energia alternadamente conforme necessário.

Os PHEVs oferecem o melhor de dois mundos - a economia de um veículo elétrico e a potência de um motor a gás. Mais importante, o carro pode alternar entre as duas fontes de combustível - gás e elétrico - conforme necessário ou conforme desejado. É esta última habilidade, a parte "conforme desejado", onde os PHEVs realmente brilham. O proprietário pode escolher entre o combustível mais barato ou uma combinação dos dois e economizar dinheiro a longo prazo. E esse mesmo motor a gasolina pode até recarregar as baterias, ou atuar como um gerador em uma rede inteligente se for comandado para ligar.

No entanto, embora a tecnologia esteja amplamente presente para tornar a parceria uma realidade, ela ainda precisa ser padronizada ou aprimorada. Somado a isso está o impulso para veículos totalmente elétricos em vez de híbridos.

No entanto, a combinação de PHEV e rede inteligente oferece um vislumbre de um futuro intrigante e que pode se tornar viável.

Vamos conectar e ver o que acontece.

Geralmente, a bateria do seu carro é carregada durante a noite, provavelmente em um sistema Nível 2, quando a demanda por eletricidade é mais baixa, assim como o custo. A maioria das estimativas coloca o custo da eletricidade durante este período, em média, aproximadamente o equivalente a US $ 1 por galão.

Você dirige para o trabalho, conecta-o a uma estação de carregamento e completa para a viagem de volta para casa. Quando estiver em casa, conecte-o novamente e esteja pronto para o amanhecer.

A vantagem de uma rede elétrica inteligente surge quando um dia normal, do ponto de vista elétrico, não é mais normal.

Imagine que as temperaturas subiram bem para os 90 graus. Operadores de rede sabem que haverá grande demanda por eletricidade e os preços vão subir. A rede envia uma mensagem ao seu carro, usando tecnologia sem fio ou "falando" pelas linhas de força, dizendo-lhe para usar gás em vez de eletricidade no trajeto, já que a eletricidade será mais cara. O carro recebe a mensagem e avisa quando você entra e dá a partida.

Você chega no trabalho e a demanda continua alta. Você conecta e a grade suga a bateria para ajudar a atender à demanda. Não se preocupe; está fazendo a mesma coisa com todas as outras baterias que pode acessar. A quantidade de eletricidade que usa é creditada em sua conta.

No meio da manhã, o pico acabou e a rede começa a recarregar suas baterias. Na hora de voltar para casa, o trajeto pode ser realizado sem gás.

Antes que tudo isso se torne realidade, no entanto, mais PHEVs e veículos totalmente elétricos precisam ocupar as estradas. Uma das ideias por trás dos PHEVs na rede elétrica inteligente é usar os carros como fontes de bateria móvel. Quanto mais fontes houver, mais variabilidade elas oferecem e mais usuários usam o sistema.

Marc Geller, co-fundador da Plug In America, um grupo de defesa de veículos elétricos, disse que grande parte da tecnologia existe para carregar veículos elétricos de forma eficaz e prudente a partir da rede existente. Em vez disso, híbridos plug-in e veículos elétricos são vistos como o melhor lugar para colocar uma rede inteligente em existência, seja na hora de uma ou não.

Mas o ímpeto está aí e as concessionárias de eletricidade e os fabricantes de automóveis estão experimentando a tecnologia de rede inteligente, bem como a única tecnologia que pode fazer tudo acontecer - a estação de carregamento.

Os PHEVs precisam de energia, porém, e a maioria é recarregada por meio de uma tomada elétrica ou sistema de carregamento doméstico dedicado. Os sistemas de bateria e eletro-motrizes servem para economizar gás movendo o carro quando ele usa mais gasolina, como em uma partida estacionária ou manobras em baixa velocidade. O motor a gasolina assume em velocidades mais altas quando o carro é mais eficiente em combustível.

Alguns PHEVs usam o motor a gás para acionar um gerador para recarregar a bateria. Outros usam os dois sistemas em cooperação independente. Várias grandes empresas automobilísticas, incluindo Ford e Toyota, estão experimentando diferentes tecnologias de PHEV, bem como veículos totalmente elétricos.

As estações de carregamento de smart grid, embora não sejam uma realidade no momento, provavelmente assumirão dois tipos - a estação doméstica e aquelas usadas por empresas e negócios.

Vários lugares nos Estados Unidos instalaram estações de carregamento capazes de colocar uma carga quase completa em um veículo elétrico em apenas algumas horas. Geralmente, são estações de carregamento de nível 2.

Existem várias empresas agora trabalhando com fabricantes de automóveis para trazer algo semelhante a uma estação Nível 3 on-line.

Em 2010, a GE distribuiu o WattStation para usuários comerciais. A estação, a um preço de mais de US $ 5.000, permitiu que as empresas instalassem um ponto de recarga para seus clientes que parecia bom e funcionava bem no nível 2 de recursos de recarga. Recentemente, a GE lançou uma estação de carregamento de veículos elétricos para montagem em parede com recursos de nível 2. As unidades custam um pouco mais de R $ 1.000, devem ser instaladas por profissionais e oferecem recarga Nível 2.

A GE disse que o WattStation foi projetado para mudar com a chegada da rede inteligente e pode ser programado para lidar com o potencial de comunicação expandida entre o carro e a rede..

Embora a comunicação seja a chave para uma rede inteligente eficaz, a maioria dos consumidores deseja uma estação de recarga que ligue o carro o mais rápido possível.

A tecnologia do horizonte para velocidade em 2011 é CHAdeMO. Embora seja mais um protocolo do que uma tecnologia distinta, o CHAdeMO usa voltagem DC, um plugue especial e um programa de carregamento específico para carregar uma bateria típica em menos de meia hora. Este é o indescritível carregamento de Nível 3. AAA anunciou recentemente que vai começar, em um período de tempo não especificado, oferecendo um serviço de recarga de EV com uma possível capacidade de Nível 3 usando CHAdeMO.

Essa velocidade, concorda a maioria dos especialistas, determinará se os veículos elétricos se tornarão comuns, e a rede inteligente contará com veículos elétricos para se tornar realidade.

Um mapa do Departamento de Energia dos EUA mostrando estações de recarga oferece um vislumbre de um cenário de EV em mudança, bem como ilustra algumas surpresas no mundo EV.

Por exemplo, o estado de Washington oferece um número relativamente grande de estações de recarga públicas, entre 100 e 200, o que não é surpreendente para uma parte do país com grande orientação ecológica. Bem ao lado de Washington verde, entretanto, está o Texas, rico em petróleo. Califórnia possui 500, Kentucky não tem.

Para Geller, da Plug In America, a melhor maneira de ver mais estações é produzir mais veículos elétricos e ter mais na estrada. "No momento, os fabricantes não podem atender à demanda", disse ele.

Uma vez que mais EVs estiverem disponíveis, mais pessoas aceitarão a ideia. Quanto mais eles aceitarem a ideia, mais as montadoras vão querer postos de recarga em locais públicos, empresas e residências.

Então CHAdeMO, o WattStation e outras estações de design e engenheiros estão apenas brincando, se tornará realidade.

O suco

Veículos elétricos híbridos plug-in são algo como um elo perdido automotivo. A tecnologia combina um motor a gasolina tradicional, embora geralmente muito menor, com uma bateria capaz de mover o carro como um veículo elétrico ou como um acessório do motor.

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Fontes

• Cars.com. "AAA oferecerá carregamento de EV móvel." (2 de julho de 2011) http://blogs.cars.com/kickingtires/2011/06/aaa-to-offer-mobile-ev-charging.html
• GE Electric Vehicles http://www.ge.com/innovation/electric_vehicles/index.html
• Geller, Marc. Co-fundador da Plug In America. Entrevista pessoal realizada em 6 de julho de 2011.
• Lazar, Jim, John Joyce, Xavier Baldwin. "Veículos híbridos plugáveis, energia eólica e rede inteligente." white paper apresentado em janeiro de 2008. (5 de julho de 2011) http://www.raponline.org/docs/RAP_Lazar_PHEV-WindAndSmartGrid_2007_12_31.pdf
• MatterNetwork.com. "Plug In Hybrids Rev Up Demand For Smart Grid." (3 de julho de 2011) http://www.matternetwork.com/plug-in-hybrids-rev-up-power-grid.cfm
• Energia da microrrede. "Microgrid instala a primeira estação de carregamento de EV em rede de St. Louis." (4 de julho de 2011) http://microgridenergy.com/microgrid-installs-st-louis%e2%80%99s-first-networked-ev-charging-station/
• Conecte a América. (6 de julho de 2011) http://www.pluginamerica.org
• Smart Grid. (6 de julho de 2011) http://www.smartgrid.gov
• Departamento de Energia dos EUA. "Estações de carregamento de veículos elétricos." http://www.afdc.energy.gov/afdc/fuels/electricity_locations.html
• Departamento de Energia dos EUA. "Um milhão de veículos elétricos até 2015." (1 de julho de 2011) http://www.energy.gov/media/1_Million_Electric_Vehicle_Report_Final.pdf