Czy Francja może przerwać dopływ energii, jeśli wszystkie samochody elektryczne podłączą się jednocześnie?

Do chwili obecnej we Francji jeździ 1,5 miliona pojazdów elektrycznych. Ich ładowanie nie ma znaczącego wpływu na krajową sieć elektryczną, nawet podczas intensywnych letnich ruchów drogowych. Ale co by się stało, gdyby z powodu mało prawdopodobnego zbiegu okoliczności lub szalonej, celowej decyzji cała flota pojazdów elektrycznych we Francji nagle została podłączona do sieci?

Francuski operator sieci przesyłowej prądu RTE powtarza: samochody elektryczne do tej pory nie wywierają żadnego szczególnego wpływu na linie przesyłowe. Ich liczba jest jeszcze zbyt mała, by powodować zauważalne szczyty zużycia, nawet gdy Bison Futé prognozuje trudną sytuację w środku lata. Według tej państwowej firmy pojazdy na baterie najpierw wpłyną na krajowe zużycie ropy naftowej, zanim będą miały jakikolwiek wpływ na sieć elektryczną.

To uspokajające. Wręcz trochę za bardzo, bo uwielbiamy science fiction. Zastanawialiśmy się więc, co by się stało, gdyby wszystkie samochody elektryczne we Francji podłączyły się jednocześnie do sieci. Półtora miliona pojazdów to oczywiście niewiele w porównaniu z 39,7 miliona samochodów osobowych jeżdżących po Francji. Ale półtora miliona baterii, które nagle zaczną się ładować, to zapewne wystarczy, by zaniepokoić dyspozytorów – pracowników odpowiedzialnych za kierowanie prądem z centrum kontroli RTE.

Poznaj także

To francuskie megoprojekt magazynowania ma ładować tysiące samochodów elektrycznych z ogromną mocą

77% samochodów elektrycznych ładowanych cicho w domach

Należy przyznać, że to zdarzenie jest wysoce mało prawdopodobne, niezależnie od tego, czy chodzi o przypadek, czy o celowe działanie. Załóżmy jednak, że wszyscy użytkownicy samochodów elektrycznych skoordynują się, aby w tym samym momencie rozpocząć ładowanie. Do tej symulacji inspirowaliśmy się wynikami badania Enedis na temat nawyków ładowania. Z badań tych wynika, że 77% samochodów elektrycznych jest ładowanych w domu, przy gniazdku lub na stacji ładowania, 16% na publicznych stacjach (w tym około 2% na szybkich stacjach) oraz 8% w miejscu pracy.

Sztucznie ustalamy średnią moc ładowania w domu na poziomie 5 kW, a przy stacjach publicznych i w miejscu pracy na 10 kW. Dla wszystkich samochodów elektrycznych średnia moc ładowania wynosi zatem 6,15 kW. Pomnożone przez 1,5 miliona pojazdów, nagłe zapotrzebowanie na moc osiąga 9 225 000 kW (czyli 9,2 GW). Biorąc pod uwagę straty związane z transportem i przekształcaniem prądu w liniach, ta wartość wzrasta do 10 GW.

Poznaj także

Upały ekstremalne: dlaczego w miastach ryzyko przerw w dostawie prądu jest większe?

Czy wydaje ci się to ogromne? Wszystko zależy od skali. Francja posiada 63 GW mocy jądrowej, 26 GW energii wodnej, 33 GW energii słonecznej oraz 27 GW energii wiatrowej, co daje łącznie 164,5 GW mocy elektroenergetycznych. Do tej zdolności można dodać jeszcze 19 GW z połączeń międzykrajowych, które umożliwiają import prądu z krajów sąsiednich. Wszystkie samochody elektryczne stanowią więc 6% krajowej mocy zainstalowanej.

A co, jeśli wszyscy będą ładować się przy szybkich stacjach?

Obecnie we Francji jest około 7500 punktów szybkiego ładowania. Gdyby wszystkie one były wykorzystywane średnio z mocą 150 kW każdy, powstałby szczyt zużycia na poziomie 1,2 GW. Jest to nieco mniej niż moc zainstalowana w tamie Grand’Maison w departamencie Isère (1,8 GW), która jest najpotężniejszą elektrownią wodną we Francji.

Sieć elektryczna nie lubi niespodzianek

Sieć elektryczna we Francji jest przyzwyczajona do znacznych wahaniach w zależności od pory roku, warunków pogodowych i zachowań ludzi. Nagłe zmiany wietru, chmury przesuwające się po kraju mogą sprawić, że kilka gigawatów mocy wiatrowej i słonecznej znika lub pojawia się nagle, bez żadnych problemów dla sieci. 8 lutego 2012 roku, podczas silnego mrozu, francuski system elektryczny doświadczył zmiany o 20,2 GW. Początkowo moc zużycia wynosiła 81,9 GW o wczesnym ranku, a o godzinie 19:00 osiągnęła rekordowe 102,1 GW. Jednak takie wahania są przewidywane. Operator sieci wie, kiedy mogą wystąpić, i przygotowuje odpowiedni plan, m.in. poprzez gotowość elektrowni.

To jest kluczowa różnica w porównaniu z jednoczesnym ładowaniem całego parku pojazdów elektrycznych, co spowodowałoby gwałtowny i przede wszystkim nieprzewidziany wzrost zapotrzebowania na energię. Zdarzenie to zostałoby szybko zidentyfikowane przez RTE, które prawdopodobnie miałoby trudności z jego skompensowaniem bez przerw w dostawie energii. Wieża kontrolna dysponuje bowiem kilkoma „rezerwami” służącymi do wyrównywania sieci w sytuacjach awaryjnych. Najpierw „rezerwa pierwotna” musi być w stanie dostarczyć 3 GW w ciągu mniej niż 30 sekund, na poziomie europejskim (ale 0,6 GW we Francji). Następnie „rezerwa wtórna” może dostarczyć do 1 GW w ciągu mniej niż 15 minut. Wreszcie „rezerwa trzeciorzędna” dodaje do 1,5 GW w ciągu 15–30 minut.

Te mechanizmy nie nakładają się na siebie, lecz następują po sobie w trakcie incydentu. Dlatego natychmiastowo można wykorzystać jedynie 3 GW, co jest znacznie niewystarczające wobec nagłego wzrostu zapotrzebowania o 10 GW spowodowanego mało prawdopodobną, skoordynowaną ładowanąiem samochodów elektrycznych. Aby uniknąć przerwy w dostawie energii, sieć nie miałaby innego wyjścia, jak tylko tymczasowo odłączyć niektóre obszary – przynajmniej na tyle czasu, by uruchomić elektrownie potrzebne do zaspokojenia nagłego wzrostu zużycia. Nic jednak nie jest gwarantowane. 28 kwietnia 2025 roku w Hiszpanii gwałtowne odłączenie elektrowni słonecznych powodowało spadek produkcji o 2,6 GW w ciągu 20 sekund. Operator sieci nie był w stanie skorygować tego nierównowagi, przez co kraj pozostał „w ciemności” przez około dwanaście godzin.