Un studiu reent realizat în Elveția arată că în viitor, pompele de căldură și mașinile electrice operate în mod flexibil ar putea reduce atât importurile de energie electrică, cât și prețurile acesteia. Aceasta este concluzia unui nou studiu realizat de un consorțiu de cercetare elvețian condus de ETH Zurich.

Conform unui nou raport, cu ajutorul pompelor de căldură și al mașinilor electrice operate în mod flexibil, Elveția ar putea utiliza cu aproximativ 4% mai multă energie electrică regenerabilă cu aceeași capacitate instalată în 2050, arată ETH Zurich.

Avertisment în Elveția privind încărcarea maşinilor electrice simultan cu pompele de căldură: Poate deveni o problemă de ţară

Controlată în funcție de utilizarea rețelei, această flexibilitate ar putea reduce importurile nete anuale de energie electrică cu aproximativ 20% în comparație cu un sistem energetic fără pompe de căldură și mașini electrice operate în mod flexibil. Importurile ar fi, de asemenea, mai mici în lunile de iarnă.

Pompele de căldură și mașinile electrice operate în mod flexibil ar putea întârzia și reduce necesitatea consolidării costisitoare a rețelei de distribuție.

Mașinile electrice și pompele de căldură ar putea juca un rol important în implementarea Strategiei energetice elvețiene. Consiliul Federal își propune ca aprovizionarea cu energie a Elveției să fie neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon până în 2050. Planul prevede ca pompele de căldură să înlocuiască sistemele de încălzire pe bază de petrol și gaze, iar mașinile electrice să înlocuiască treptat vehiculele cu motor cu ardere internă. Acest lucru va duce la o creștere semnificativă a cererii de energie electrică – de la aproximativ 56 terawați-oră (TWh) pe an în prezent la aproximativ 75 TWh pe an până în 2050.

Un nou raport al consorțiului elvețian de cercetare „PATHFNDR”, finanțat de Oficiul Federal Elvețian pentru Energie în cadrul programului „SWEET”, a arătat că, alături de energia hidroelectrică, pompele de căldură și mașinile electrice ar putea fi furnizori cheie de flexibilitate pentru sistemul energetic elvețian în 2050. Christian Schaffner, directorul Centrului de Științe Energetice de la ETH Zurich și director adjunct al proiectului, explică:

„Cele două tehnologii servesc la o mai bună coordonare a consumului crescând de energie electrică cu producția de energie electrică din surse regenerabile. Acest lucru ușurează sarcina rețelei electrice, reduce importurile și scade prețurile angro ale energiei electrice – în special în lunile de iarnă.”

Consumați numai dacă rețeaua nu este la capacitate maximă

Această flexibilitate este evidentă în viața de zi cu zi. De exemplu, la temperaturi exterioare de 0 °C, pompele de căldură controlate inteligent se pot opri pentru până la zece ore în clădirile care respectă standardul Minergie, fără o scădere semnificativă a temperaturii camerei. Acest lucru ajută la evitarea funcționării simultane a prea multor pompe de căldură și a supraîncărcării rețelei.

Și mașinile electrice sunt adesea conectate la rețea mult mai mult timp decât este necesar pentru o încărcare completă – de exemplu, dacă sunt conectate la încărcător în garaj la sfârșitul zilei de lucru. Acest lucru permite un model de încărcare optim, în concordanță cu alimentarea cu energie electrică. Studiul susține că cel mai bun lucru ar fi să încărcați mașina la locul de muncă: „În timpul zilei, când soarele strălucește, multe vehicule sunt oricum parcate. Încărcarea lor acolo ar permite utilizarea optimă a producției fotovoltaice”, explică Siobhan Powell, cercetător în domeniul energiei la ETH Zurich și unul dintre principalii autori ai studiului.

Mai multă energie electrică, mai puține importuri de energie electrică

Până în 2050, Elveția dorește să acopere 50-60% din cererea sa de energie electrică (45 TWh pe an) cu noi surse de energie regenerabilă, cum ar fi energia fotovoltaică, energia eoliană sau biomasa. Calculele modelului cercetătorilor arată acum că acest obiectiv va fi mai ușor de atins datorită consumului flexibil de energie al pompelor de căldură și al vehiculelor electrice.

Dacă pompele de căldură și mașinile electrice sunt coordonate și controlate în mod flexibil la nivel național, în 2050 ar putea fi disponibilă în Elveția cu aproximativ 4% mai multă energie electrică regenerabilă.

„Cea mai mare parte a acesteia este energia solară din primăvară și vară, care ar fi utilizată mai eficient, astfel încât să nu fie necesară reducerea acesteia”, explică Powell.

Mai mult, pompele de căldură flexibile și mașinile electrice ar putea reduce importurile nete de energie electrică cu aproximativ 20% pe tot parcursul anului, în special datorită exporturilor nete mai mari în primăvară și vară.

„Acestea se ridică la aproximativ 1,8 TWh de energie electrică, ceea ce echivalează cu consumul anual al aproximativ 0,5 milioane de gospodării elvețiene”, spune Powell. Conform studiului, importurile de energie electrică ale Elveției ar fi, de asemenea, reduse cu aproximativ 0,7 TWh în lunile de iarnă. Aceasta corespunde unei reduceri de 4,4% a importurilor nete în timpul iernii, comparativ cu un sistem energetic fără pompe de căldură și mașini electrice operate în mod flexibil.

Electricitate mai ieftină și mai puține centrale electrice pe gaz

În plus, studiul arată că prețurile angro ale energiei electrice ar putea fi, de asemenea, mai mici datorită unei distribuții mai uniforme a ofertei și cererii cu ajutorul pompelor de căldură flexibile și al mașinilor electrice. Această reducere a prețurilor energiei electrice este cea mai mare în lunile de iarnă, din ianuarie până în martie, când prețurile angro ar putea fi reduse cu până la 6%.

Cercetătorii estimează, de asemenea, că un sistem electric susținut de pompe de căldură flexibile și mașini electrice ar putea fi exploatat cu costuri cu aproximativ 4% mai mici decât un sistem fără aceste două surse de flexibilitate.

Mai mult, utilizarea pompelor de căldură și a mașinilor electrice operate în mod flexibil ar însemna, de asemenea, construirea unui număr mai mic de centrale electrice pe gaz și sisteme de stocare a bateriilor până în 2050. Estimările arată că investițiile necesare în centrale electrice pe gaz și baterii ar scădea cu aproximativ o treime.

„Mai presus de toate, centralele electrice pe gaz și bateriile sunt necesare pentru a compensa vârfurile de cerere de energie electrică. Dacă vehiculele electrice și pompele de căldură preiau această funcție, vom avea nevoie de mai puține dintre ele”, explică Powell.

Flexibilitate da, dar și comoditate

Potrivit unui sondaj reprezentativ realizat în cadrul studiului, aproximativ 70% din populația elvețiană este dispusă să contribuie la stabilitatea rețelei prin încălzire și încărcare flexibile, cu condiția ca acest lucru să nu le afecteze confortul și să funcționeze automat. Aproximativ 30% dintre respondenți au declarat chiar că ar accepta inconveniente minore dacă acest lucru ar reduce costurile cu energia electrică.

Sarcini de vârf mai mici în cartiere și extindere redusă a rețelei

Dacă un număr mare de gospodării își încarcă mașinile sau își utilizează pompele de căldură în același timp, există riscul apariției unor blocaje în rețeaua de distribuție. Multe dintre cablurile electrice și transformatoarele actuale nu sunt proiectate pentru aceste sarcini și ar trebui consolidate.

Cercetătorii au analizat aproximativ 50 de zone de rețea din Elveția și au concluzionat că pompele de căldură și mașinile electrice operate în mod flexibil ar reduce sarcinile de vârf în cartiere și ar putea, prin urmare, întârzia și reduce necesitatea lucrărilor costisitoare de consolidare a rețelelor de distribuție. Amploarea reală a acestor efecte depinde și de faptul dacă zonele în cauză sunt urbane sau rurale.

Tarife de energie electrică care recompensează cetățenii

Pentru ca vehiculele electrice și pompele de căldură să poată acționa efectiv ca furnizori de flexibilitate până în 2050, acestea trebuie să fie echipate cu tehnologia necesară de control și comunicare. În prezent, acest lucru nu este valabil în toate cazurile. Prin urmare, autorii studiului recomandă ca sistemele suplimentare să fie subvenționate numai dacă permit o funcționare flexibilă și inteligentă.

În plus, operatorii de vehicule electrice și pompe de căldură ar trebui să fie stimulați să își schimbe comportamentul în ceea ce privește încălzirea și încărcarea. În acest scop, studiul recomandă măsuri care includ tarife dinamice la energie electrică care recompensează încărcarea și încălzirea flexibile. Cu toate acestea, diferențele locale semnificative în ceea ce privește tarifele și plățile pentru alimentarea cu energie electrică ar împiedica punerea în aplicare a acestei măsuri în Elveția, se arată în studiu.

Cercetătorii subliniază, de asemenea, că instrumentele de promovare din Elveția sunt foarte eterogene și că, până în prezent, nu există un „drept la încărcare” la nivel național pentru chiriașii care dețin vehicule electrice – o problemă care, în opinia lor, ar trebui rezolvată rapid.