O carregamento de veículos elétricos não destruirá a rede elétrica

Trabalho com carregamento de veículos elétricos desde 2014 e, nessa época, ouvi algumas opiniões profundamente estranhas sobre o carregamento de EV e as várias maneiras pelas quais ele destruirá a rede.

Existem três classes principais de estranheza do EV Charging; problemas de energia, problemas de capacidade e problemas técnicos. Vou começar com o técnico porque há apenas um exemplo importante:

No início, os provedores de serviços de rede de distribuição (DNSPs, como a Essential Energy em NSW) olhavam para nossos aplicativos de conexão e os acenavam como apenas mais uma grande carga.

Mas de vez em quando o aplicativo parava na mesa de alguém um pouco mais curioso, que se perguntava por que 500kVA estava sendo conectado a um estacionamento abandonado e saía em busca de mais detalhes.

Grandes carregadores DC têm grandes retificadores, e qualquer engenheiro elétrico que se preze sabe que (antigos) retificadores produzem distorção harmônica.

Isso altera a forma da curva de tensão CA, geralmente refletindo ondas menores de volta pela rede, daí a parte harmônica do termo.

Em vez de uma bela e perfeita curva senoidal, algo pode refletir uma curva senoidal em 100 Hz, em vez de 50 Hz, de modo que as ondas somam algumas vezes e subtraem em outras. A rede é afetada pela maneira como o dispositivo usa a fonte de alimentação.

O exemplo mais clássico de algo que introduz distorção harmônica é um secador de cabelo barato.

Na potência máxima, o secador de cabelo extrai o máximo de corrente possível e a transforma em calor, o motor e o aquecedor em perfeita sincronia com a grade. Mas isso fica um pouco quente, então há meia potência no secador de cabelo também.

Para atingir metade da potência, este interruptor insere um diodo no circuito de alimentação, o que significa que o secador usa apenas metade da onda senoidal agora.

Em vez de usar toda a curva, acima e abaixo de zero, ele usa apenas o bit acima de zero, como uma série de lombadas.

Se a secadora estiver usando apenas o positivo, para onde vai o negativo?

De volta à grade, como distorção harmônica.

Há 50 anos, os únicos grandes retificadores forneciam energia para linhas de trem e bonde, e os engenheiros sabiam que precisavam tomar precauções para gerenciá-los.

Normalmente, eles tentariam isolar os harmônicos usando um transformador, que amortece aquelas arestas mais estranhas, transformando a curva entre as bobinas.

Os suprimentos de trem são gerenciáveis ​​porque são locais grandes e dedicados com todos os sinos e apitos de engenharia.

O que vai acontecer quando eles começarem a colocar grandes retificadores em todos os lugares, isso envenenará a curva senoidal para todos os outros?

Felizmente, os fabricantes de carregadores estão enfrentando esse problema e implementaram correções e testes para mostrar seu desempenho de distorção harmônica.

Geralmente é um problema de auto-resolução; se o grande retificador for separado do restante da rede por um transformador, digamos, um transformador de distribuição dedicado de 500kVA, a distorção será amplamente limitada a esse pequeno pedaço da rede e não haverá problema para nenhum outro usuário.

Alguns fabricantes incluem um transformador de isolamento no projeto de seu carregador, separado de qualquer transformador de distribuição de potencial. E todos eles agora realizam testes de "Distorção Harmônica Total" como padrão e podem emitir relatórios dizendo que "THD <5%" caso alguém comece a fazer perguntas.

Mas, acho que a indústria alcançou isso em paralelo, porque não me perguntam THD há alguns anos.

"De onde vai vir toda essa eletricidade! Vamos precisar quadruplicar a geração! E é tudo carvão mesmo!"

Começando com o carvão, sim, é um problema que ainda produzimos muita eletricidade a partir do carvão, mas podemos resolvê-lo em paralelo com a implantação de VEs, fazendo a transição para energia limpa para nossa eletricidade.

Mesmo com a tecnologia de energia atual, os EVs são um resultado melhor para o clima e continuarão melhorando com o tempo.

Para mim, o estudo padrão ouro sobre isso é de Auke Hoekstra, resumido de forma útil e vinculado neste artigo da RenewEconomy.