elektromos, napelemes, hibrid- és egyéb alternatív meghajtású autók
-
Sequoyah #355 Na mind1, leirom a lenyeget, hatha otthon elmerulsz benne es megvilagosodsz, hogy mirol is beszelek. Marpedig hogy mirol beszelek, akkor is illene ertened, ha egyebkent nincs igazam, vagy nem ertesz egyet vele. Ha tud valaki intelligensen reagalni azt szivesen varom, egyebkent pedig jobb ha hahlgat...
Eloszor is szogezzuk le, hogy a linkelt "tanulmany" az nem egy tanulmany. Ez egy TDK dolgozat egy diaktol, nem egy tudomanyos lapban publikalt, peer-review folyamatan atesett valos tanulmany. Meg ha az lenne sem erne onmagaban sokat, amig nincsen mas tanulmanyok altal replikalva, es alatamasztva es/vagy megcafolva. Szoval en fenntartasokkal kezelem, es masoknak is ugyanezt javaslom. Ennek ellenere nem hulyeseg amik szerepelnek benne, szoval a konnyebseg kedveert nehol hivatkozom majd ra.
Szoval vegyuk az alapesetet, a leheto legegyszerubb modelljet a villanyautozasnak. Mint a linkelt dolgozat is mutatja, az emberek donto tobbsege nagyon hasonloan, tipikusan hasznalja az autojat. Napi par, maximum par10 kilometert vezet a munkaba, boltba, haza esetleg kozeli rokonokhoz, rovid kirandulasok es ennyi. Tehat a kapacitas toredeket hasznalja egy adott napon, aztan este 6kor hazamegy, es toltore teszi a kocsijat, amit reggelig tolt. Eloszor tetelezzuk fel, hogy MINDENKI igy hasznalja, aztan kesobb meglatjuk hogyan valtoztat a kepleten az aki ettol elterne. Ez segit megtalalni a legfobb problemakat.
Ezen feltetelezes eseten elmeletben NINCS SZUKSEG gyorstoltore, azaz superchargerre, hisz mindenki otthon tolti, es a fenti eletmoddal a vilag vegezeteig elautoznak.
(Ezt alatamasztja a szemelyes gyakorlati tapasztalatom is. Ahol, elek, New York kornyeken, kifejezetten magas az elektromos autok aranya (Tesla S, Tesla X, most mar egyre tobb testla 3, Chevrolet Bolt...), amit elsosorban ingazasra hasznalnak. Gyorstolto allomas is van boven, de azok viszonylag mindig kihasznalatlanok, mindig lehet talalni szabad toltofejet.)
A fogyasztasi adatok azt mutatjak, hogy az elektromos autora valo atallas kb megduplazza egy haztartas aramfogyasztasat. A fenti dolgozat, valamint tobb mas tanulmany is alatamasztja, hogy a mai halozatokban van annyi tartalek, hogy 15-20%-os elterjedtsegig elbirja ezt mindenfele modositas nelkul.
Itt fontos kiterni a toltes karakterisztikajara par pontban felsorolva:
- A tipikus felhasznalo este 6-7kor hazaer, toltore teszi az autojat, es reggel 7ig rajta is hagyja.
- Ebbol kovetkezik, hogy a toltesi ido nagy resze eppen az ejszakai fogyasztasminimumra esik.
- Negativum hogy az idoszak kezdeten, azaz este 6kor egyebkent fogyasztasmaximum van, es ehhez jonnek hozza az elektromos autok, de ez konnyen korrigalhatom ahogy lentebb kiterek ra.
Oke, szoval 15-20%-ig nincsen problema se elvben, se gyakorlatban, hiszen vannak mar telepulesek a vilagon ahol ezt a hatart kozeliti az elektromos autok elterjedtsege. De mi lesz ha feljebb megy? 100%-os elterjedtseg utopisztikus, de egy 50-80%-t elerhetonek tartok. De tegyuk fel a fenti idealizalt vilag extrem esetet, ahol 100% az elterjedtseg. (Igazabol nem olyan lehetetlen, mert ha ossztarsadalmi szinten nem is, egy-egy kisebb kozosseg szintjen konnyen megvalosulhat ez. Mar ma is siman lehetne tesztelni ezt partiz csalados kozosseg keretein belul, pl nehany utcat osszefogva).
Szoval ha minden csalad atall, az azt jelenti, hogy az aramfogyasztas kozosseg szintjen megduplazodik. Az eddigi kapacitas megduplazasa onmagaban nem problema. Nem peldatlan dolog az elektromos muvek szamara, peldaul ha egy eddig kertvarosi kornyeken felhuznak par lakoparkot, megduplazva a nepesseguket, vagy egy uj uzleti negyed nol ki a foldbol, akkor mar ma is megesik hogy duplazni vagy tobbszorozni kell egy kornyek elektromos kapacitasat. A masodik egysegnyi kapacitas kiepitese pedig maximum annyiba kerul mint az elso egysegnyi, vagy olcsobb az "economies of scale" miatt. Es a kiepites ugyanugy megterul mint az elso egysegnyi kapacitas kiepitese, mert a fogyasztas duplazodasaval a bevetel is duplazodik.
- Kerdes: Ha egyszerre akarjak tolteni az emberek az autoikat, akkor a hirtelen fogyasztascsucs miatt extra kapacitas kiepitese lesz szukseges extra aron?
- Valasz: Eppen ellenkezoleg. A haztartasok normal fogyasztasanak szorasa egy napon belul sokkal szelsosegesebb kilengeseket mutat, mint az elektromos autok toltese. Bizonyos orakban 0 a fogyasztas, mert alszunk, nem vagyunk epp otthon, vagy a telefonon jatszunk a WC-n. Aztan hirtelen este 6kor mindent bekapcsolunk, TV, osszes lampa, elektromos fozolap. De a legdurvabb az az a fogyasztascsucs, ami forro nyari delutanokon keletkezik, foleg melegebb orszagokban. Ilyenkor mindenki EGYSZERRE bekapcsolja a mai haztartasok legnagyobb elektromos fogyasztojat, a legkondit. Mindekozben esetleg vasarnap delutan fol az ebed az elektromos (ahol nincs gaz bevezetve) fozolapon. Ez a problema ma elegge megizzasztja az elektromos muveket. Erre dragan fel kell kesziteni a halozatot, de a beveteli oldalon nem nagyon van semmi cserebe, mert viszonylag ritka ez a helyzet, es az osszfogyastast csak kicsit emeli.
Hogy valtoztat ezen az elektromos auto? A fogyasztasi csucs nem 1-1 orara jelentkezik nehany nap egy evben, hanem minden egyes ejszaka, 10 orat naponta. Kiugras nem varhato ehhez kepest, mivel a legnagyobb fogyaszto mar eleve fut. Tehat gyakorlatilag a normal fogyasztashoz lehet meretezni a halozatot, es nem kell tobbe annyit kolteni a tulfogyasztas miatti tulbiztositashoz. Ez az aramszolgaltatok alma. Nem csak hogy megduplazodik a piacuk, de meg kiszamithatobba is valik, egy csomo kockazat eltunik.
Ehhez jon meg tovabbi par lehetoseg ami ma meg nem elterjedt, de a jovoben konnyen kivitelezheto, hogy tovabb javitsunk a helyzeten:
- A toltes ejszakai eloszlasa programozhato, sot tavvezerelheto. Tehat az esti 6-os fogyasztasi csucs elkerulheto
- Sot tavvezerelve az aktualis kapacitas fuggvenyeben idozitheto olyan formaban, hogy a teljes ejszakai aramfogyasztas tokeletesen kisimuljon.
- A fenti tavvezerles helyett, vagy azt kiegeszitve lehet valtoztatni az aram arat akar percrol percre, hogy az emberek 2x meggondoljak, mennyire surgos nekik a toltes. Oke, nem kotelezo a szolgaltato ajanlasat kovetni, de ez penzbe for kerulni.
- Nem csak ejszaka lehet tolteni, frekventaltabb, parkolohazzal rendelkezo munkahelyek eseten nappal is toltheto, meg inkabb szethuzva az aramfogyasztast egesz napra. Ilyen helyekre pedig megeri behuzni megfelelo kapacitasu aramot is. Persze beruhazas rakotni a nagyfeszultsegu vezeteket egy parkolohazra, de ha tobb100 auto megbizhatoan porgeti a meroorat heti 40 oraban es fizet erte, akkor ez egy jol kalkulalhato es profitabilis beruhazas. (bar ez nem ugyanabban a fogyasztasi cellaban csapodik le, de az eromu szempontjabol ez irrelevans). A piac eldonti hogy hol eri ez meg vegul, es hol nem.
Az egesz keppletbol kihagytam a privat napelemek, es atmeneti energiatarolok terjedeset, ami komplett haztartasokat von ki az arampiacrol.
Szoval a fenti alapesetben, idealis fogyasztok eseten a helyzet nagyon jo. "Csak" az aramtermelest kell megduplazni, es ismerve az aramszolgaltatas felteteleit es strukturajat elso korben ez annyiba kerul mint ami az eddigi rendszer kiepitese kerult (tehat a masodik egyseg kapacitas annyiba kerul mint az elso egyseg, eromuvel, halozattal mindennel), aztan tovabb gondolva, a fent leirtak alapjan ebbol egy csomo mindent lehet faragni es optimalizalni. Ha a benzinre koltott milliardokat inkabb erre koltjuk, akkor meg marad is.
Oke, tehat az idealizalt helyzet nagyon szepen mukodik, mi az ami belerondithat a kepbe? Nyilvan a nem idealis fogyaszto. Miket csinal a nem idealis fogyaszto?
-A: A varttol eltero idopontokban akarja tolteni az autojat.
-B: Gyorsan kell neki, ezert igenyli a gyorstoltot. (igen Molni, ennyi mindent el lehet mondani, mielott megemlitenenk a gyorstoltodet)
-C: Idonkent nagy tavolsagokra megy az autojaval.
-D: Rendszeresen nagy tavolsagokra jar az autojaval.
A legutobbi kategoriat ezzel a lendulettel le is huznam a listarol. Ok lesznek a legutolsok akik elektromos autora allnak at, vagy egyaltalan nem allnak at. Viszont epp az ilyen nagy tavolsagok eseten a legjobb a fosszilis autok karosanyag kibocsajtasa, szoval ha eljutnank idaig, akkor maris elmondhatnank, hogy a kornyezetvedelem gyozott.
Oke, tehat pontrol pontra:
- A: Tipikustol eltero idopontokban akarja tolteni az autojat:
Tehat nem tudja kivarni az ejszaka veget, hanem viszonylag gyorsan kell (de nem azonnal, az a B pont). Hany ilyen van? Meglehetosen keves. Foleg ha dinamikus arkepzessel meg jutalmazzuk is a toltest "helyesen" hasznalokat. Ha barmely idopillanatban csak minden 10dik fogyaszto akarja mindenaron tolteni az autojat, azzal erosen tulbecsultem. Ehhez 10% kapacitastobblet kell. Ha pedig ez rendszeres, akkor bele lehet szamolni a szolgaltato atlagos kapacitasaba, es akar dragabb arral buntetni is az ilyen fogyasztokat. Nem strukturalis problema.
- B: Gyorsan kell neki, ezert igenyli a gyorstoltot:
Ez az a helyzet amikor az altalaban ingazo autos bajba kerul, es gyorsan tolteni kell. Ingazo, tehat varoson belul van, tehat ott kell epiteni gyorstolto allomast. Hany ilyen ember lehet? Ha azt mondom hogy 10bol 1 ember igy tolti az autojat akkor nagyon nagyot mondtam, inkabb 1/100 vagy meg alacsonyabb a szam. Pontosabban ma ennyi, amikor ingyen van a Supercharger, de ha elterjed a dolog akkor nyilvan penzt kernek erte, sot meg premiumot is kell fizetni ertuk amiert nem normal modon toltjuk otthon. De tegyuk fel a legpesszimistabb esetet, hogy minden 10 ember igy tolti az autojat, raadasul meg pesszimistabb esetet vegyunk, amikor a lakoovezetben vannak szetszorva a toltok.
Vegyuk eszre, hogy az osszes aramfogyasztas nem nott, tehat eromuvekbol nem kell tobb, csak a helyi kapacitast dobja meg. Mennyivel? Nem nehez a matek, ha pl 10bol 1 ember 10x annyit fogyaszt pillanatnyilag, akkor a pillanatnyi fogyasztas megduplazodik (1.9, de kerekitsunk). Szoval nem 2x, hanem 3x-os kapacitas kell. Bajban lennenk ha nem 1, hanem 2 ember akarna hirtelen tolteni, de nem 10-en laknak egy cellaban, szoval szetoszlik, es ha ritka esetben nagyobb teruleten is hirtelen sokan akarnak tolteni, akkor nabumm, majd sorban allnak es varnak. Benzinkutnal is vartam mar 15 percet mert sor volt, nem lett vilagvege...
Szoval mindenbol a legrosszabbat feltetelezve sem kell fizikailag es gazdasagilag kivitelezhetetlen beruhazast vegezni. Es nem hogy az 1/10nel joval kevesebben akarnak gyorstolteni, de ennel is tovabb lehet optimalizalni, ha pl nem 10 v 100, hanem nagyobb egysegenkent, a lakoovezetektol biztositekkal levalasztva epitunk gyorstoltoket (tehat a toltok allnak le elobb, nem a lakohazak). Ma is nagyobb csomopontokban, pl bevasarlokozpontoknal epulnek a toltok, tehat olyan helyeken, ahol mar helyben van az aramkapacitas.
Valoban ez lehet a legproblemasabb resz, de egyreszt megoldhato, masreszt nem kotelezo megoldani, ellentetben a kovetkezo ponttal.
-C: Idonkent nagy tavolsagokra megy az autojaval.
Masik legfobb kerdeskor. A tipikus autosunk nem utazik rendszeresen messzire, ami miatt megerne a benzinnel maradni. De azert hetvegente lehet elutazik neha videkre.
Eloszor is hany ilyen utunk lesz? Also hangon 300 kilometert a kozepkatoegorias elektromos autok mar siman tudnak (Tesla 3, Chevy Bolt), de 200-at meg -20 fokban is, ami olyan ritka, hogy a statisztikakban nem igazan fog meglatszani. Ennyibol siman megjarjuk a Balcsit oda-vissza, majdnem Budapest-Miskolcot is. Es oszinten, ennel tobbet legtobben nem szivesen toltenek egy nap a kocsiban. Szoval az utazasaink egy piciny toredekeben akarunk egyaltalan utkozben gyorstolteni.
A mai felhasznalasi szokasaink csalokak, mert tankolunk feluton, mert miert ne tankolnank? Megtehetjuk. De egyaltalan nem allnek meg olyan gyakran tankolni, ha minden reggel tele tankkal indulhatnek, es dragabb lenne a benzinkut mint az otthoni benzin. Szoval csak elvetve van valoban szuksegunk toltoallomasra. De amikor kell akkor nagyon kell, szoval nyilvan kell epiteni ilyen allomasokat mindenfele. Az a szerencse, hogy a varosokkal ellentetben videken minden tovabbi nelkul le lehet agaztatni helyenkent a nagyfeszultsegu tavvezeteket, es nagyobb toltokozpontokat epiteni premium arakkal, es szorakoztato egysegekkel. Persze jobban jarnak a kivitelezok ha a nagyfeszultsegu vezetek es az autopalya kozel van egymashoz, de ez nem technologiai, sot nem is penzugyi kerdes, csak tervezes es elorelatas. Nyilvan ritkabbak lesznek mint a benzinkutak, de nagyobbak. Az ara, es a raepulo szolgaltatasok miatt pedig meg jo uzlet is lehet az extra nagyfeszultseg kiepitese, es az ilyen allomasok letrehozasa.
Szoval osszefoglalva:
- Az emberek tulnyomo resze napi rovid tavon hasznalja az autot, boven eleg nekik az otthoni/munkahelyi normal toltes, ami nem igenyel tobbet, mint a halozati kapacitas megduplazasa. Ez a szolgaltato szamara profitabilis, mert biztos, jol megterulo befektetes.
- Mivel konnektora mindenkinek van otthon, ezert telepuleseken belul nem feltetlenul kell gyorstolto minden sarkon.
- Kiveteles esetekre/veszhelyzetre nehany azert kialakithato, (illetve mar ma is kialakitasra kerult,) de a fenti miatt nincsen kenyszer hogy hova keruljon, bizonyos korlatok kozott szabadon valaszthato hogy hol legyen, pl oda ahol kozel van a nagyveszultsegu vezetek ami elbirja. Premium arat kernek erte, es akkor egyreszt tenyleg kevesen hasznaljak a lakossag meretehez kepest, viszont ok jol megfizetik, es profitabilis lesz a kapacitas kiepitese.
- Ami fontos az a helykozi toltoallomasok meglete. Megfeleloen tervezve, es az "economics of scale" elvet kihasznalva egy ilyet is profitabilissa lehet tenni.
Es lezaraskent elmondanam, hogy a fentiek MINDEGYIKE mar mukodik ma is. Vannak otthoni toltok, vannak varosi superchargerek, vannak videki, utszeli toltoallomasok, sokszor 500 fos telepuleseken. Tehat ez nem technologiai problema, hanem skalazasi, beruhazasi problema. Es minel tobben hasznaljak, annal tobb penz van beruhazni, tehat pozitiv a visszacsatolas. Potencialisan 10-100-1000 milliardok allnak rendelkezesre $-ban.