Чи може Франція вийти з ладу, якщо всі електромобілі підключаться одночасно?
На сьогодні у Франції їздить 1,5 мільйона електромобілів. Їхнє заряджання не має значного впливу на національну електромережу, навіть під час інтенсивних літніх потоків автомобілів. Але що станеться, якщо через неймовірний збіг обставин чи безрозсудну свідому дію весь парк електромобілів країни раптово підключиться до мережі?
Керівник французької мережі транспортування електроенергії RTE повторює: електромобілі наразі не мають жодного особливого впливу на лінії електропередач. Їх ще недостатньо, щоб створювати помітні піки споживання, навіть коли Bison Futé прогнозує погану погоду посеред літа. За словами державної компанії, автомобілі з акумуляторами спочатку вплинуть на національне споживання нафти, перш ніж мати будь-який вплив на електромережу.
Це заспокійливо. Хоча, можливо, навіть занадто, адже ми дуже любимо наукову фантастику. Тоді ми почали замислюватися, що станеться, якщо всі електромобілі у Франції одночасно підключаться до мережі. Півтора мільйона транспортних засобів — це, звісно, небагато порівняно з 39,7 мільйонами приватних автомобілів, що їздять по Франції. Але півтора мільйона акумуляторів, які одночасно почнуть заряджатися, ймовірно, достатньо, щоб стурбувати диспетчерів — тих працівників, які керують потоком електроенергії з контрольної вежі RTE.
Також читайте
Цей французький мегапроєкт зі зберігання енергії дозволить заряджати тисячі електромобілів з величезною потужністю
77 % електромобілів заряджаються тихо прямо в домівках
Слід визнати, що ця подія є надзвичайно малоймовірною, чи йдеться про випадковість, чи про умисну дію. Однак уявімо, що всі користувачі електромобілів координуються, щоб одночасно розпочати зарядку. Для цього моделювання ми спираємося на результати дослідження Enedis щодо звичок зарядки. Згідно з ним, 77 % електромобілів заряджаються вдома, через розетку або зарядну станцію, 16 % — у громадських зарядних станціях (з них близько 2 % — у швидких зарядних станціях), а 8 % — на роботі.
Ми довільно встановлюємо середню потужність заряджання вдома на рівні 5 кВт, а на громадських зарядних станціях та на роботі — 10 кВт. Таким чином, середня потужність заряджання для всіх електромобілів становить 6,15 кВт. Помноживши це на 1,5 мільйона транспортних засобів, отримуємо раптовий попит на енергію у розмірі 9 225 000 кВт (що дорівнює 9,2 ГВт). Якщо врахувати втрати, пов’язані з транспортуванням та перетворенням струму на лініях, ця цифра зростає до 10 ГВт.
Також читайте
Сильна спека: чому ризик перебоїв у постачанні електроенергії вищий у містах?
Це здається вам величезним? Усе залежить від масштабу. У Франції є 63 ГВ енергетичної потужності ядерних електростанцій, 26 ГВ гідроелектростанцій, 33 ГВ сонячних електростанцій та 27 ГВ вітрових електростанцій, що дає загальну потужність електростанцій у 164,5 ГВ. До цієї потужності можна додати ще 19 ГВ від мереж зв’язку, які дозволяють імпортувати електроенергію з сусідніх країн. Отже, всі електромобілі становлять 6% від загальної національної енергетичної потужності.
А що, якщо всі будуть заряджатися у швидких зарядних станціях?
Наразі у Франції є приблизно 7500 точок швидкого заряджання. Якби всі вони використовувалися з середньою потужністю 150 кВт на точку, це створило б пік споживання у 1,2 ГВ. Це трохи менше, ніж потужність гідроелектростанції Гранд’Мезон у департаменті Ізер (1,8 ГВ), яка є найпотужнішою гідроелектростанцією у Франції.
Електромережа не любить несподіванок
Французька електромережа звикла до значних коливань протягом сезонів, погодних умов та поведінки людей. Раптові зміни вітру, хмарні явища, що охоплюють країну, можуть призвести до того, що кілька гігават енергії вітру та сонця раптово зникнуть або з’являться, не спричиняючи коливань у мережі. 8 лютого 2012 року під час сильної холодної хвилі французька електроенергетична система зазнала зміни на рівні 20,2 ГВт. Почавши з 81,9 ГВт рано вранці, споживання досягло максимуму у 102,1 ГВт о 19:00, що стало абсолютним рекордом. Однак такі коливання передбачувані. Керівник мережі знає, коли вони можуть виникнути, і готує відповідний план, зокрема приводячи енергетичні станції у стан готовності.
Це велика різниця порівняно з одночасним підзаряджанням усього парку електромобілів, що спричинить різкий та, головне, непередбачуваний пік споживання енергії. Цю ситуацію швидко виявить RTE, якій, ймовірно, буде складно компенсувати цей пік без переривань постачання електроенергії. Контрольна вежа дійсно має кілька «резервів» для збалансування мережі у разі надзвичайних ситуацій. По-перше, «перший резерв» має здатність забезпечити 3 ГВт протягом менше ніж 30 секунд на європейському рівні (але 0,6 ГВт у Франції). По-друге, «другий резерв» може залучити до 1 ГВт протягом менше ніж 15 хвилин. Нарешті, «третій резерв» додає до 1,5 ГВт протягом 15–30 хвилин.
Ці механізми не діють одночасно, а послідовно активуються під час інциденту. Тож можна миттєво задіяти лише 3 ГВ, що значно недостатньо для компенсації сплеску потужності у 10 ГВ, викликаного малоймовірною синхронізованою зарядкою електромобілів. Щоб уникнути вимкнення електроенергії, у мережі не залишається іншого вибору, окрім як тимчасово від’єднати певні райони. Принаймні на час активації електростанцій, необхідних для задоволення раптового зростання споживання. Однак нічого не гарантовано. 28 квітня 2025 року в Іспанії раптове від’єднання сонячних електростанцій призвело до зниження виробництва на 2,6 ГВ протягом 20 секунд. Керівник мережі не зміг виправити дисбаланс, через що країна залишилась без електроенергії протягом десяти годин.