Uloga softvera u upravljanju potrošnjom električnih vozila

Inovacije 13. sep. 2022

Transformacija energetskog sektora u narednoj deceniji biće mnogo veća nego prethodnih godina, pri čemu će elektrifikacija transporta biti jedan od ključnih faktora u procesu dekarbonizacije, rešavanju problema klimatskih promena i dostizanju internacionalnih ciljeva u pogledu redukcije emisije CO2.

Paralelno sa povećanjem broja električnih vozila, u distributivnim mrežama se instalira sve veći broj distribuiranih generatora koji koriste obnovljive izvore energije, te se slika nekadašnjeg elektrodistributivnog sistema drastično menja.

Istovremeno, integracija električnih vozila u sistem postaje i jedan od najvećih izazova, dok u nalaženju rešenja, praćenju i upravljanju potrošnjom električne energije vozila, glavnu ulogu preuzimaju softverska rešenja i nove tehnologije.

Ako si od onih koje interesuje budućnost elektromobilnosti i uloga softverskog inženjerstva u novom energetskom  poretku, onda će ti naredni redovi osvetleti neke od ključnih izazova i pravce za razvoj novih rešenja. Da bolje sagledamo sve ovo pomoći će nam Marko Obrenić, Power Architect i Dragana Radojčić, Software Architect, u kompaniji Schneider Electric Hub (SE).

Dragana Radojčić i Marko Obrenić, Schneider Electric Hub (SE)

Ekspanzija električnih vozila

Kako bi bolje razumeo uticaj električnih vozila na elektrodistributivni sistem, hajde da se najpre kratko osvrnemo na razmere rasta njihove popularnosti.

Prema podacima koje sa nama dele iz SE, broj prodatih električnih vozila u 2021. godini je bio dvostruko veći u odnosu na prethodnu godinu, dostigavši cifru od čak 6.6 miliona prodatih primeraka. Pre samo deset godina, ukupan broj električnih vozila prodatih na svetskom nivou je bio 120 hiljada. Procenjuje se da je trenutno na svetskom nivou prisutno oko 16.5 miliona električnih vozila, što je čak tri puta više od broja iz 2018. godine. Prodaja električnih vozila je nastavila sa snažnim rastom i u prvom kvartalu 2022. godine sa 2 miliona prodatih primeraka, potvrđujući progresivni trend iz prethodnog perioda.

Faktori koji su uticali na povećanje broja električnih vozila su brojni. Na jednoj strani su subvencije i olakšice za kupovinu koje države sprovode u sklopu inicijative da se smanji korišćenje fosilnih goriva,  a sa druge strane napredak tehnologije: povećanje broja dostupnih modela električnih vozila, smanjenje prodajne cene i poboljšanje karakteristika novih modela, koje ih približava klasičnim vozilima sa SUS motorom. Broj različitih modela električnih vozila dostupnih u 2021. godini je oko 450, što je pet puta više od broja iz 2015. godine.

Izazovi integracije električnih vozila u elektro mrežu

S rastom popularnosti, električna vozila osim vozačima,  postaju sve interesantnija i operatorima elektrodistributivnog sistema, koji se suočavaju sa problemima njihove integracije u sistem. Ovde dolazimo i do najvećih izazova.

Kako nam objašnjava Marko iz SE, punjači električnih vozila i stanice za punjenje predstavljaju nove potrošače za distributivna preduzeća, čiji uticaj na mrežu prestaje biti zanemarljiv sa sve većim brojem aktivnih vozila.

Kada se uzmu u obzir projekcije da će broj električnih vozila do 2030. doći do 245 miliona i da je prosečan kapacitet baterije instalirane u vozilu oko 50 kWh, može se estimirati da će sumarni kapacitet svih električnih vozila do 2030. biti 12.5 TWh, a potrebna energija za njihovo punjenje oko 1000 TWh, navodi naš sagovornik. To znači da će potrošnja električnih vozila biti od 2% do 6% ukupne proizvedene energije na svetskom nivou!

Kako ovo prevazići?

Ukoliko vreme punjenja električnih vozila ne bude kontrolisano, već prilagođeno samo zahtevima potrošača, brojni problemi mogu nastati u mreži - ističe Marko.
U momentima kada nastupi pik potrošnje, dodatna potrošnja od strane punjača može dovesti do ozbiljnih ispada i problema u upravljanju mrežom. Jednosmerni pristup punjenju, gde su vozila samo potrošači, bez mogućnosti da se reguliše njihovo punjenje je moguć samo u fazama male integracije električnih vozila. Bolji pristup je tzv. Vehicle-Grid-Integration (VGI) tehnologija, koja obuhvata dvosmeran pristup punjenju i dve potkategorije: Vehicle-To-Grid (V2G) i Grid-To-Vehicle (G2V).

Pametno punjenje, objašnjava naš sagovornik, podrazumeva punjenje u periodima kada je opterećenje mreže malo ili postoji višak energije proizveden od strane distribuiranih energetskih resursa (solarnih panela i vetroelektrana), čija je proizvodnja uslovljena vremenskim prilikama i takođe vrlo neizvesna, u smislu planiranja.

U naprednom scenariju, osim punjenja, baterije električnih vozila se mogu posmatrati i kao skladišta energije i uz adekvatne naknade, ta energija se može iskoristiti u momentima kada je prisutan manjak energije u sistemu.

Integracija vozila sa mrežom ilustrovana je na slici ispod:

Šta je neophodno za integraciju i upravljanje potrošnjom?

Da bi se realizovala integracija između električnih vozila i elektrodistributivnog sistema, osim tehničkih mogućnosti (baterija vozila mora biti konstruisana za punjenje i pražnjenje sa varijabilnom snagom), potrebno je omogućiti i skup podataka koji će biti ulaz za pravovremene analize i planiranje.

Kako obezbediti ovo praćenje i upravljanje potrošnjom električne energije vozila, pojašnjava nam naša sagovornica Dragana.

U tom procesu neophodno je sagledati trenutno i buduće stanje elektrodistributivnog sistema, a to podrazumeva uvid u merenja sistema, procenu opterećenja, napona i drugih veličina u sistemu kao i njihovu prognozu, na osnovu čega se može zaključiti o predstojećim problemima.
Sagledavanje stanja sistema se vrši softverskim alatima koji predstavljaju implementirane sofisticirane algoritme za rešavanje trenutnih i predstojećih problema u mreži, naglašava Dragana.

Rezultati tih proračuna, kako navodi, predstavljaju akcije koje treba da se izvrše u cilju prevencije problema u mreži. S obzirom na to da električna vozila imaju mogućnost upravljanja, pomenute akcije mogu obuhvatati promenu potrošnje električnih vozila u odgovarajućim intervalima.

Softverska  infrastruktura

Pored softverskih alata, objašnjava dalje Dragana, za prognozu opterećenja i utvrđivanje upravljačkih akcija za upravljanje vozilima, potrebno je obezbediti i komunikacionu infrastrukturu između upravljačkog softvera i vozila. To se postiže različitim tehnologijama prenosa podataka što uključuje i standarde za komunikaciju od kojih su najpopularniji IEEE 2030.5 i OpenADR.

Ovo su protokoli koji imaju definisane interfejse za komunikaciju spoljnog sistema sa regulatorom električnih punjača ili sa samim punjačima električnih vozila. Za njihovu realizaciju pored hardverske, neophodna je i softverska infrastruktura koja predstavlja integracionu komponentu između upravljačkih algoritama i samih vozila - zaključuje Dragana.

Ako te ova tema iz savremene elektroenergetike i softverskog inženjestva zaintrigirala i želiš da čuješ i naučiš više o tome, Marko i Dragana te pozivaju da im se pridružiš na POWERIT konferenciji 20. i 21. septembra, koju organizuje SE. Kroz predavanje "The second steering wheel for driving electric vehicles", njih dvoje će na zanimljiv način predstaviti budućnost elektromobilnosti i kako primena softverskih rešenja pomaže da se napravi najbolje rešenje za sve učesnike - od kupaca do operatora sistema, uz to menjajući planetu na bolje.

Učešće na ovoj konferenciji i predavanju je besplatno, uz prethodnu registraciju. Sve informacije o agendi i predavanjima nađite na linku: https://events.hubilo.com/PowerIT2022/register

Ukoliko želiš bliže da se upoznaš sa kompanijom Schneider Electric i projektima na kojima rade, pogledaj njihov profil Joberty platformi.

Tagovi

Schneider Electric

Schneider Electric Global razvija savremene tehnologije i rešenja za upravljanje energijom i procesima na bezbedan, pouzdan, efikasan i održiv način.

Tvoja prijava je uspešno sačuvana!
Odlično! Da bi imao pristup kompletnom sadržaju bloga potrebno je da završiš proces plaćanja.
Tvoja prijava je uspešna!
Tvoj nalog je aktiviran, sada imaš pristup kompletnom sadržaju bloga.