車網互動技術:電動汽車成為電網電池

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想象一下,一輛汽車安靜地行駛,不燒汽油,不排放尾氣,儲存可再生能源,有時甚至還能給你回報。聽起來像白日夢嗎?很快就不是了。車網互動技術使電動汽車(EV)網路能夠像一個巨大的電池一樣運作,透過智慧軟體介面,根據需要將電力從汽車輸送到電網,或從電網輸送到汽車。這項技術現在離在美國商業化又近了一步。

美國汽車平均每天停放和閒置23小時,而我們目前電網基礎設施的儲存容量充其量是有限的。這激發了特拉華大學(UD)的車網互動(V2G)技術先驅Willett Kempton與佛蒙特州綠山學院經濟學家Steve Letendre於1997年共同開發了‘汽車作為電力儲存’的概念。此後,Kempton將V2G技術從構思、概念驗證發展到在特拉華州和丹麥的商業試點。

Kempton於2011年6月將該技術的國際許可出售給了丹麥公司Nuuve。現在在特拉華州,美國許可已被總部位於新澤西州的NRG Energy收購。NRG與特拉華大學(UD)之間的新業務合作伙伴關係,被稱為“eV2g”,於9月26日隆重宣佈,並邀請了美國參議員克里斯·庫恩斯參觀了特拉華大學紐瓦克校區。


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在特拉華大學的釋出會上,Kempton幽默地引用了托馬斯·愛迪生的名言,即天才在於1%的靈感和99%的汗水,他說:“我認為他低估了所需的汗水量”。他的話是有道理的。在Kempton將V2G技術變為現實的旅程中,靈感之後是十多年的汗水。Kempton指出,特拉華州紐瓦克在朝鮮戰爭期間曾是繁忙的克萊斯勒坦克工廠所在地,他說他的願景是“這家工廠在後石油時代的再利用” 。

儘管釋出了公告,但據NRG communications總監Lori Neuman稱,電動汽車車主註冊eV2g服務的能力仍需兩到三年。eV2g最初被設想為一項將向電動汽車車隊運營商提供的技術服務,最終計劃向個人電動汽車車主推廣該服務。Kempton估計,eV2g電力調節服務在電動汽車的整個生命週期內,每輛車可賺取1萬美元的收入,從而抵消這些車輛目前較高的購買成本。

車網互動是一種有望提供用於糾正電網不平衡的短時往復功率的技術,Kempton解釋說,並補充說,未來,該技術也可能在平滑風能和太陽能等可再生能源生產中固有的波動方面發揮作用。

例如,風力發電通常在夜間達到最大,而此時電力需求通常較低。在我們目前的電網中,電力儲存容量有限,因此任何夜間產生的超出立即使用的風能都會被浪費掉。V2G至少在一定程度上是儲存這些電力,然後在電力需求高峰期提取儲存的電力的明顯解決方案。

諾貝爾獎獲得者和醫生阿爾伯特·聖捷爾吉曾說過,“發現在於看到每個人都看到的東西,並思考沒有人思考過的東西”。Kempton體現了技術和科學創新的關鍵。在汽車工業誕生之初,車輛從未被認為是國家電網的一部分。“它們沿著不同的道路發展,並沒有真正連線起來,”美國參議員庫恩斯在特拉華大學NRG釋出會上說。

你們擁有以石油為動力的汽車,它們是個人擁有的,高度移動的,獨立的,自主的,並且被嚴重低估了,然後你們擁有主要以煤為燃料的基礎負載國家電網,它正面臨著越來越大的壓力和需求,”參議員庫恩斯評論道,並讚揚了能源和交通之間互聯互通的新潛力。

雖然V2G將問題與解決方案聯絡起來,但仍然存在的一個技術挑戰是V2G對電池壽命的影響。將電力輸回電網而不是單向充電會導致更多的電池充放電迴圈,這可能會縮短電池的使用壽命。

這是電池製造商需要解決的問題。然而,由於丹麥和美國公司的初始目標市場都是頻率調節,電池每次僅使用幾分鐘來上傳或下載電力(見插圖),這種做法對電池的影響小於對電池進行深度充放電迴圈。

丹麥正在透過為電動汽車購買者提供大量稅收減免來鼓勵從內燃機汽車向電動汽車的過渡。美國能源專家Benjamin Sovacool懷疑,eV2g要獲得廣泛接受,將需要美國政府提供同樣型別的政治支援,包括石油行業目前獲得的補貼、稅收減免和法規。作為佛蒙特法學院的訪問教授和其能源與環境研究所能源正義計劃的創始主任,Sovacool認為eV2g倡議是朝著正確方向邁出的一步,但只有在解決這些問題後才可能產生真正的改變。

““如果能源轉型的歷史告訴我們什麼,那就是與政治、社會態度和價值觀相關的障礙可能與技術和經濟障礙同樣突出。人們需要對V2G技術抱有信心,並將其視為對其生活方式的補充,而不是破壞,”Sovacool說。

弗吉尼亞理工大學暨州立大學歷史、科學和技術研究教授Richard Hirsh也表達了同樣的觀點。“人們常常只看到技術的潛在好處,而不評估為了使技術成為現實需要做些什麼——在基礎設施、行為、市場、監管、政府激勵措施方面。”例如,在20世紀50年代和60年代,電力公司認為核反應堆只是發電廠中另一種燒水的方式,Hirsh解釋說,但歷史告訴我們,這些反應堆實際上並非如此簡單的裝置——它們在美國和其他地方都難以獲得接受。

儘管如此,Hirsh在許多方面都將Willett Kempton視為有遠見的人,並指出Kempton的技術已經引起了聯邦能源監管委員會的關注。“將汽車視為超越交通工具的東西是一項巨大的智力成就,”Hirsh說,並補充說Kempton重新構想的電動汽車的技術潛力巨大。Hirsh說,將汽車融入社會、政治、基礎設施和市場系統將構成巨大的挑戰,但他希望Kempton和其他人能夠掌握。

通往這項潛在的變革性技術的道路漫長,在它成為主流之前,可能還會有更多的障礙。然而,這是一項前景廣闊的技術。車網互動技術在美國及其他地區的未來會怎樣?只有時間和(能源)才能說明。

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