Blackout v zájmu elektromobility.
Kolik aut zvládne nabít rozvodná síť?

Budování a rozšiřování elektromobility musí být možné nejen z politického, ale i z technického hlediska. Hrozí v budoucnu problémy, když bude soused nabíjet svoji Teslu a vy si zapnete rychlovarnou konvici?

Před několika týdny zasedala v Německu takzvaná „uhelná komise“, jejíž členové rozhodovali o energetické budoucnosti země. Byl stanoven jasný cíl: Ukončení používání uhlí nejpozději do roku 2038. Přičemž to pro mnohé stále ještě není dost brzy. Otázku, jak to nyní co nejlépe zvládnout, si v současnosti kladou experti na elektrickou síť, z nichž v komisi nezasedal ani jeden.

Odborníci se nyní ptají, zda může v budoucnu v souvislosti s přechodem na elektromobilitu docházet k blackoutům. K rozsáhlému výpadku elektrického proudu došlo před pár týdny v Berlíně. Příčinou byla sice porucha vedení, událost však jasně ukázala, jak dokáže výpadek proudu ochromit veřejný život a jak důležitá je stabilní síť. To platí i s ohledem na takzvanou „změnu v dopravě“, v rámci níž mají být dieselové a benzinové motory nahrazeny elektromobily.

Dopravit elektřinu není jednoduché

Možná ještě podstatnější věcí než samotná výroba elektřiny, je její „doprava“ k zákazníkům. Současné sítě a jističe zkrátka nejsou stavěné na to, aby si v jednom místě najednou zapojilo do rychlonabíječky své stroje víc lidí.

Britský think tank Green Alliance například odhadl, že už šest elektromobilů připojených společně v jedné lokalitě může způsobit přetížení sítě a vést až k black-outu.

Německý magazín Focus hovořil s Benediktem Kesslerem, který je vedoucím provozu sítě u společnosti Energis v Saarbrückenu. Tam došlo k médii pozorně sledovanému případu: provozovatel sítě tam před nedávnem zakázal ve venkovském regionu majiteli elektroauta 22 kW přípojku pro jeho vůz. 11 kW mu prý musí stačit. Jinak by hrozil výpadek proudu.

Čas, kdy lidé nejčastěji nabíjejí elektromobily nebo plug-in hybridy, se kryje s večerní energetickou špičkou, protože je k zásuvce připojují ve většině případů v okamžiku, kdy přijedou z práce domů.

To vyvolává četné dotazy především v souvislosti s tím, že rychlonabíjecí stanice na ulicích mají v budoucnu zvládnout 350 kW i více. Proč musí někde stačit maximálně 11 kW? „Záleží především na tom, kde bydlíte. Ve venkovských regionech může být vše problematičtější než ve velkoměstech, kde je historicky vybudována výkonnější síť. V minulosti se spotřeba energie počítala snáz. Nyní je to složitější v souvislosti s tím, že přibyla solární a větrná energie. To je velká výzva,“ upozorňuje Benedikt Kessler a vysvětluje: „V distribuci jsme vždy na základě zkušenosti vycházeli z toho, že typický okruh s zhruba 40 domácnostmi potřebuje pro celkovou spotřebu asi 120 kW, tedy 3 kW na domácnost. Individuální spotřebitel – například lékařská praxe s rentgenovým přístrojem – má už zřetelně vyšší nároky. U elektromobility nám ještě chybí údaje za delší časové období: Kdy a kolik proudu bude v praxi skutečně potřeba? Právě na tyto a podobné otázky hledáme v současnosti odpovědi s dalšími našimi partnery ve výzkumném projektu Designetz.“

Wallbox pro nabíjení elektromobilu

Základní předpoklad pro podobné výpočty je ten, že lidé ráno vyjíždějí zhruba ve stejnou dobu do práce a pak se večer v podobnou dobu zase vracejí. Jelikož většina lidí dojíždějících za prací ujede denně méně než 100 kilometrů a navíc si mohou dobít baterii vozu na pracovišti, bude jen málo řidičů elektromobilů nuceno denně kompletně dobít baterii. Každý tudíž nepotřebuje na svém parkovacím stání 22 kW dobíjecí stanici. Na 100 kilometrů je zapotřebí zhruba 15 až 20 kWh. Bude-li řidič nabíjet auto přes noc, nepotřebuje dokonce výkon ani 11 kW. Aby byla baterie ráno zase plná, mělo by stačit dokonce 3,7 kW.

„Z bezpečnostních důvodů doporučujeme ovšem nezávisle na výkonu instalaci tzv. wallboxu určeného speciálně k trvalému nabíjení,“ vysvětluje Benedikt Kessler.

Fakt, že nikdo neumí přesně odhadnout, jakým tempem se bude elektromobilita rozvíjet, klade před distributory energie velkou výzvu. Životnost prvků elektroenergetických sítí se pohybuje v řádu desítek let. Pro náležité dimenzování elektroenergetické infrastruktury je klíčové správné modelování zátěže v jednotlivých oblastech v dlouhodobém horizontu. Obrovský tlak na rozvoj elektromobility je ovšem otázkou několika posledních let. Provozovatelé rozvodných sítí tak tuto problematiku dnes velmi intenzivně řeší.

„Pokud budeme umět správně odhadnout výkonové potřeby včetně elektromobility v čase pro jednotlivé lokality, bude možné uspokojit nové nároky na elektrizační soustavu v rámci přirozené obnovy prvků, což je vždy významně levnější než samostatné zajištění nového požadavku,“ vysvětlil loni v srpnu pro iDNES.cz Radek Hanuš z PREdistribuce. Z hlediska dimenzování sítí je podle Hanuše klíčové se zaměřit zejména na nárůst výkonu zatížení, vlastní spotřeba energie nehraje zas tak zásadní roli.

Počítá se samozřejmě i s tím, že se najdou řidiči, kteří budou muset neočekávaně uskutečnit delší jízdu. Z toho důvodu budou v obcích zbudovány nabíjecí stanice s dostatečným počtem rychlonabíjecích přípojek: „V principu to zní poměrně snadno, je však nutné i pečlivé hlídání sítí a inteligentní řízení nabíjení. Což není možné bez vysokých nákladů a bude to i technicky náročné.“

Mitsubishi Outlander Plug-In hybrid

Auto jako zásobárna elektřiny

Často se také objevuje názor, že by elektroauta mohla sloužit i jako samostatné zásobníky energie. Například Mitsubishi představilo před několika dny na autosalonu v Ženevě u svého plug-in-hybridu Outlanderu dvousměrné nabíjení (DENDO DRIVE HOUSE - DDH): vůz jednak čerpá ze sítě energii pro jízdu a v případě potřeby může proud také odevzdávat.

To vzniklo jako reakce na výpadky proudu po přírodní katastrofě s tsunami v Japonsku, která si vyžádala realizaci zcela nových přístupů. Ty by mohly představovat i jasné výhody pro zákazníky: například by mohli své baterie nabídnout poskytovateli energie a dostat za to následně slevu.

V takovém případě je třeba promyslet, co se stane s životností a zárukou baterie, když bude počet nabíjecích cyklů předpokládaný v záručních podmínkách dosažen dřív, než se předpokládalo.

Elektromobil, nebo bábovka

Opatrné domácí nabíjení. Nabít elektromobil, upéct koláč, ohřát v rychlovarné konvici vodu na čaj a k tomu si ještě přitopit elektrickým přímotopem?

I v domácnostech s relativně novými rozvody se snadno stane, že souběh náročných spotřebičů „vyhodí pojistky“. Jen samotný efektivní dobíjecí proud totiž v takovém případě přesahuje 30 A. V případě starých domů není ostatně elektroinstalace často dimenzována ani na to, aby zvládla nejslabší dobíječku a elektrickou troubu zároveň. Běžná zásuvka s 10–16 A jištěním zvládne dobíjecí výkon 2-3 kW.

Pokud u nás domácnosti nevyužívají elektřinu i k topení, vystačí si většinou s jednofázovým rozvodem a jištěním na úrovni 1x25 A. Domy, kde se elektrickou energií i topí, využívají 3x25 A. Ani tyto relativně dostatečně dimenzované rozvody ale nejsou stavěny na pravidelné dobíjení elektromobilu silnou 7-11 kW stanicí. Podobné dobíječky vyžadují úpravu rozvodů, jištění i speciální koncové zařízení, tzv. wallbox. S ohledem na stáří objektu (často s hliníkovým vedením) může být nutný zásah poměrně rozsáhlý, jinde bude stačit dokoupit právě jen zmíněný wallbox. Od toho se také odvíjí náklady na podobné úpravy: od tisícikorun až po řádově vyšší částky.

Ideální situace, aby nedocházelo k blackoutům, by tedy vypadala tak, že by sítě byly inteligentně řízeny, všichni bychom měli nabíjecí místo v garáži nebo na svém parkovacím stání, nabíjeli bychom pouze malým množstvím proudu a v případě nutnosti u rychlonabíjecích stanic, které by byly k dispozici podobně jako dnešní benzinky.

Předpokladem pro „chytré řízení“ provozu elektromobilů je komplexní plánování, spolupráce a minimum nenadálých událostí (zapomenutý mobil, pro který se vracíte z práce domů a musíte pak znovu neplánovaně nabíjet). Elektromobilisté dnes plánují svůj program mnohem více dopředu. Musí mít také dobrý přehled o nabíjecích bodech.

Podle aktuálních předpovědí bude i v následujících letech nabíjecích míst spíš nedostatek. I v případě, že bude mít v zástavbě rodinných domků každá garáž nabíjecí bod, bude se třeba z důvodu kapacity sítě „domluvit“, pravděpodobně s pomocí různých aplikací sdíleného kalendáře, který postupně uspokojí požadavky na nabíjení všech v oblasti. Elektromobily dnes umí naplánovat „odložené“ nabíjení, monitorovat ho na dálku a částečně i některé funkce takto ovládat. Dá se čekat, že k dobrému plánování povedou elektromobilisty také dodavatelé energie, kteří budou různě pracovat s tarify, bonifikací (třeba za odložené noční pomalé nabíjení) a naopak přirážkami za expresní dobití ve špičce. Podobně jako třeba provozovatelé dálnic mění podle zátěže v průběhu dne tarify mýtného.

Otázkou však zůstává, zda by vše takto bezproblémově fungovalo, pokud bychom rázem všichni přešli z benzínu a nafty na elektromobily, což si Evropská unie přeje realizovat poměrně brzy.

„Abych byl upřímný, v případě 100procentního přechodu na elektromobilitu by to nefungovalo. Ani si ale nemyslím, že tato situace nastane. Vycházím z realistického předpokladu, kterým je 30procentní podíl elektromobilů,“ přiznává Benedikt Kessler.

Jaká tedy bude budoucnost? To je napínavá otázka. První zákazy benzinových motorů plánují země EU na rok 2025, poslední na rok 2050. Je třeba uvažovat o různých možných řešeních. Bude nadále v provozu určitý podíl dieselových a benzinových aut? Dojde k znovuoživení zemního plynu pro nákladní dopravu? Vodík jako řešení nezávislé na síti pro elektrickou mobilitu na dlouhé vzdálenosti? Otázkou také zůstává uživatelské chování lidí. Změní se natolik, že lidé už nebudou tolik jezdit vlastními auty, ale budou více využívat jiné možnosti dopravy – veřejné dopravní prostředky, carsharing, autonomní řízení?

Každopádně přepřáhnutí na elektromobilitu bude znamenat obrovské investice do nabíjecí infrastruktury. Škoda Auto už oznámila, že investuje 32 milionů eur (v přepočtu zhruba 819 milionů korun) do vybudování 7000 dobíjecích stanic pro své zaměstnance v okolí závodů v Mladé Boleslavi, Kvasinách a Vrchlabí. Optimalizovat (spíše navýšit) kapacitu sítě ovšem bude třeba vlastně úplně všude, kam jezdí auta.