Các nhà nghiên cứu của Đại học Waterloo đang khai thác các phương tiện điện không hoạt động để hoạt động như máy phát điện di động và giúp cung cấp năng lượng cho các mạng lưới điện đang hoạt động quá tải và cũ kỹ.
Tín dụng: CC0 Miền công cộng
Sau khi phân tích nhu cầu năng lượng trên lưới điện của Alberta trong giờ cao điểm, nghiên cứu đề xuất một phương pháp cải tiến để bổ sung lưới điện bằng năng lượng được tạo ra từ pin nhiên liệu trong xe tải.
Tiến sĩ XiaoYu Wu, trưởng nhóm nghiên cứu và là giáo sư tại Khoa Cơ khí và Cơ điện tử của Waterloo, cho biết: “Lưới điện của Canada cần được nâng cấp”.
"Nhưng giá lưới điện của Alberta cao hơn nhiều so với các tỉnh khác. Phần lớn điện được cung cấp bởi nhiên liệu hóa thạch dẫn đến lượng khí thải carbon cao. Nhu cầu nhanh chóng điều chỉnh máy phát điện để đáp ứng nhu cầu biến động là một trong những nguyên nhân khiến giá lưới không ổn định." và dễ bay hơi. Điều này tạo ra tiềm năng lưu trữ năng lượng sạch để làm phẳng nhu cầu và giá điện."
Nghiên cứu của nhóm được xây dựng dựa trên công nghệ xe nối lưới, sử dụng bộ sạc đặc biệt để đẩy năng lượng chưa sử dụng từ pin xe điện trở lại lưới điện để lưu trữ. Kho dự trữ điện này có thể hỗ trợ lưới điện trong thời gian mất điện do thời tiết hoặc để giảm nhu cầu trong thời gian cao điểm.
Nghiên cứu đề xuất trả tiền cho người điều khiển xe tải chạy bằng pin nhiên liệu để nghỉ ngơi trong giờ cao điểm và trong khi nghỉ ngơi, cắm vào trạm hoặc đường ống tiếp nhiên liệu hydro và sử dụng pin nhiên liệu nhàn rỗi của xe tải làm máy phát điện để cung cấp điện cho lưới điện. Kết quả là lưu lượng phương tiện trên đường cao tốc giảm, mức sử dụng năng lượng giảm vào thời gian cao điểm và là cách lưu trữ năng lượng sạch hơn.
Sinh viên tốt nghiệp Waterloo Daniel Ding đã phát triển một mô hình toán học để mô phỏng hoạt động, sau đó sử dụng phần mềm để phân tích và mô hình hóa tính khả thi cũng như tiềm năng của xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro nhằm cân bằng tải lưới và giảm giá cao điểm cũng như cường độ carbon.
Ding cho biết: “Pin nhiên liệu hydro mang lại lợi thế hơn các loại nhiên liệu khác như pin vốn đòi hỏi đầu tư nhiều hơn và gây ô nhiễm nhiều hơn khi bạn vứt bỏ chúng”. “Những phát hiện ban đầu của chúng tôi cho thấy rằng việc sử dụng pin nhiên liệu hiện có trong xe điện trong tương lai có thể giảm chi phí trên lưới điện”.
Giải pháp lưu trữ năng lượng này có nhiều ứng dụng ngoài xe tải. Các phương tiện và tàu hỏa hạng nặng—chẳng hạn như đầu máy xe lửa chuyển mạch thường không hoạt động cho đến khi cần thay đổi tuyến đường tàu—cũng có thể là những phương tiện được áp dụng sớm.
Wu cho biết: “Với nhu cầu khử cacbon cho các phương tiện hạng nặng ngày càng tăng, đội xe điện chạy bằng pin nhiên liệu dự kiến sẽ mở rộng nhanh chóng”.
“Việc kết nối những chiếc xe tải này với lưới điện nhằm mục đích chuyển đổi cao điểm có thể mang lại động lực kinh tế cho việc áp dụng xe điện chạy bằng pin nhiên liệu hydro và giúp tạo điều kiện thuận lợi cho sự xuất hiện của nền kinh tế hydro quy mô lớn.”
Các bước tiếp theo của các nhà nghiên cứu dự định sẽ kiểm tra những phát hiện sơ bộ này trong phòng thí nghiệm và hiện trường để xác định khả năng ứng dụng của chúng trong thế giới thực.
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Máy gia tốc chuyển tiếp, Mitacs và Hội đồng nghiên cứu khoa học tự nhiên và kỹ thuật Canada (NSERC). Đây là sáng kiến mới nhất trong Sáng kiến Tương lai Bền vững của Waterloo nhằm mục đích đưa Trường trở thành trường dẫn đầu toàn cầu về nghiên cứu, giáo dục và đổi mới bền vững nhằm mang lại lợi ích cho môi trường, kinh tế và xã hội.
Thông tin thêm về công việc này có thể được tìm thấy trong tài liệu nghiên cứu "Tối ưu hóa phương tiện điện chạy bằng pin nhiên liệu vào lưới ở Alberta bằng lập trình tuyến tính số nguyên hỗn hợp", xuất bản vào năm 2023 Hội nghị quốc tế lần thứ 11 của IEEE về Kỹ thuật lưới năng lượng thông minh (SEGE).
