S rostoucí oblibou elektromobilů (EV) se stále více zvyšují nároky na infrastrukturu nabíjecích stanic. Tyto stanice se postupně stávají nezanedbatelným zdrojem nové zátěže pro distribuční a přenosovou soustavu.
Provozovatelé energetické sítě, provozovatelé nabíjecích stanic a regulátoři proto hledají efektivní způsoby, jak integraci nabíjecí infrastruktury zvládnout a jak správně řídit zátěž, aby nedocházelo k přetížení sítě a neúměrnému růstu nákladů. Tento článek se zabývá hlavními faktory ovlivňujícími elektrickou síť při provozu nabíjecích stanic a zároveň představuje vybraná řešení pro optimalizaci zátěže.
Vliv nabíjecích stanic na elektrickou síť
Zvýšený odběr a možné přetěžování sítě
Nejvýraznějším efektem nabíjecích stanic je nárazové zvýšení odběru elektrické energie v dané lokalitě. V oblastech s velkým počtem rychlonabíjecích stanic (např. dálnice, hlavní tahy) nebo s vysokou hustotou domácích wallboxů (v městských zástavbách) může dojít k přetížení transformátorů a distribučních vedení. Bez zavedení chytré regulace mohou špičkové odběry výrazně převýšit plánovanou kapacitu distribuční sítě, což vede k nestabilitě a nutnosti navyšovat infrastrukturní investice.
Nerovnoměrná denní křivka zatížení
Elektromobily se velmi často nabíjejí večer a v nočních hodinách, kdy řidiči parkují vozidla po návratu z práce. To může vést k tzv. “peak load” (vrcholům odběru) ve stejnou dobu, kdy je již tak síť zatěžována ostatními spotřebiči (vaření, osvětlení, vytápění). Tento souběh může znamenat provozní problémy, pokud není využito tarifní či dynamické řízení nabíjení.
Kolísání frekvence a napětí
Intenzivní nabíjení elektromobilů může lokálně ovlivňovat napětí v distribuční síti. Při vysokých odběrech zvláště na konci vedení mohou vznikat podpětí nebo kolísání napětí, které negativně ovlivňuje kvalitu dodávané elektřiny. V extrémních situacích pak může docházet i k nedodržení normovaných parametrů.
Připojování nových zdrojů energie
S rostoucím podílem obnovitelných zdrojů (fotovoltaiky, větrné elektrárny) narůstá počet decentrálních zdrojů připojených k distribuční síti. Interakce mezi nabíjecí infrastrukturou a obnovitelnými zdroji zvyšuje variabilitu zatížení i dodávky energie a vyžaduje přesnější predikci a řízení.
Řešení pro řízení zátěže a optimalizaci provozu nabíjecích stanic
Inteligentní (smart) nabíjení
Smart charging představuje jeden ze základních nástrojů pro optimalizaci zátěže. Díky technologiím, které monitorují aktuální zatížení sítě a cenu elektřiny v reálném čase, je možné řídit výkon jednotlivých nabíjecích stanic tak, aby byl zátěžový profil rovnoměrnější. Tato řešení typicky využívají:
- Dynamické řízení nabíjecího výkonu: Nabíjecí stanice se přizpůsobí dostupné kapacitě (např. výkon je dočasně omezen, pokud se jiné spotřebiče dostanou do špičky).
- Časové rozložení nabíjení: Motivace uživatelů nabíjet ve vhodnou denní (či noční) dobu, kdy je elektřina levnější a síť méně zatížena.
Energetické agregátory
Agregátor je subjekt, který sdružuje a řídí zátěže či zdroje s cílem poskytnout regulační služby provozovatelům přenosové a distribuční soustavy. V případě nabíjecích stanic může agregátor nabízet například flexibilitu v odběru (snížení/odložení nabíjení) nebo dokonce aktivní dodávku díky technologii Vehicle-to-Grid (V2G). Tím dochází k lepší vyrovnanosti sítě a umožňuje se efektivnější využití obnovitelných zdrojů.
Bateriová úložiště a lokální akumulace
Bateriová uložiště nebo lokální akumulace mohou zmírnit špičkové zatížení tak, že se část energie uloží v době nízkého zatížení a v době špiček se z této akumulované energie nabíjejí elektromobily. Tato strategie sníží nároky na okamžitý odběr z distribuční soustavy a zefektivní využití místní fotovoltaiky.
- Přímá instalace baterií do nabíjecí infrastruktury (zejména u rychlodobíjecích stanic).
- Využití domácích baterií u rezidenčních wallboxů pro vyrovnávání výkyvů.
- V kombinaci s fotovoltaickou elektrárnou zajistí větší soběstačnost a kapacitu pro nabíjení.
Inteligentní řízení budov a elektromobility (smart grid)
Budovy a areály (např. obchodní centra, průmyslové haly) mohou být vybaveny systémem řízení energií (Energy Management System – EMS), který koordinuje provoz vytápění, klimatizace, ventilace i nabíjení elektromobilů. Cílem je udržet rovnováhu mezi lokální výrobou (např. z fotovoltaiky) a spotřebou, a minimalizovat tak zatížení vnější distribuční sítě. Tato integrace zvyšuje efektivitu a pomáhá snižovat provozní náklady.
Tarifní a legislativní opatření
Příslušné regulace a tarify mohou motivovat provozovatele a uživatele nabíjecích stanic k optimalizaci zátěže. Jde např. o:
- Časové tarify: Nižší cena za nabíjení v časech nižšího zatížení (off-peak).
- Penalizace špičkových odběrů: Stanovení vyšších poplatků při překročení sjednaného příkonu.
- Podpora investic do inteligentních měřicích systémů: Povinné instalace chytrých měřidel a monitoring odběru umožňují častější vyhodnocování a efektivní řízení v reálném čase.
Směřování do budoucna?
Vehicle-to-Grid (V2G)
Obousměrné nabíjení umožňuje elektromobilům nejen odebírat elektřinu, ale i dodávat ji zpět do sítě, čímž vzniká flexibilita využitelná k regulaci frekvence a napětí. Otázkou pak ale zůstává, jak to ovlivní životnost baterií v elektromobilech
Spolupráce s obnovitelnými zdroji
Nabíjecí stanice mohou být integrovány s lokální výrobou (solární, větrné) pro maximalizaci využití čisté energie.
Standardizace a interoperabilita
Vznik dalších norem a protokolů (např. OCPP, ISO 15118) pro komunikaci mezi nabíjecími stanicemi, elektromobily a řídicími systémy napomůže dalšímu rozvoji inteligentních řešení.
Digitalizace a cloudové řízení
Nové platformy umožní sběr a vyhodnocování velkých objemů dat o zátěžových profilech i o stavu sítě v reálném čase, což dále podpoří efektivní řízení nabíjení.
Závěr
Rostoucí počet elektromobilů a nabíjecích stanic přináší řadu nových výzev pro elektrizační soustavu. Současně se ale otevírá prostor pro inovace a technologický pokrok, který může podpořit efektivnější a ekologičtější využívání energií. Klíčem k úspěchu je zavedení chytrých řešení pro řízení zátěže, která dokážou zohledňovat momentální odběr, aktuální cenu elektřiny a dostupnost lokálních zdrojů. Spolupráce energetických společností, výrobců nabíječek, provozovatelů sítě a regulačních orgánů je nezbytná pro to, aby transformace směrem k elektromobilitě měla pozitivní dopad na společnost i životní prostředí.
Optimálním propojením inteligentních systémů řízení se zvyšuje spolehlivost dodávek elektřiny, stabilita energetické sítě a zároveň roste podíl čisté energie. Elektromobilita se tak může stát významným pilířem moderní a udržitelné energetiky.
