Elektryfikacja flot ciężarowych – wyzwania i rozwiązania
Transport drogowy towarów odpowiada za około jedną trzecią emisji gazów cieplarnianych w niemieckim sektorze transportowym. Aby umożliwić przejście na elektryczne ciężarówki, niezbędna jest odpowiednia infrastruktura ładowania. W wielu przypadkach dostępna moc przyłącza sieciowego jest niewystarczająca. Instytut Fraunhofera ISE przeprowadził kompleksowe studium wykonalności na zlecenie Streck Transportgesellschaft, oceniając potencjał elektryfikacji floty elektrycznych ciężarówek w centrum logistycznym.
Wyniki badania: PV, magazyn i zarządzanie energią
Według badania, połączenie instalacji fotowoltaicznej, magazynu baterii i systemu zarządzania energią zapewnia niezawodne zasilanie i jest najbardziej opłacalnym rozwiązaniem dla centrów logistycznych. Nowoczesne elektryczne ciężarówki mają zasięg wystarczający do tras krajowych i są również ekonomiczne. Jednak infrastruktura ładowania pozostaje źródłem niepewności, dlatego ładowanie w bazie jest oczywistym wyborem dla przewoźników – wymaga minimalnych zmian w istniejących operacjach i nie opiera się na rozległej publicznej sieci ładowania.
Badanie odpowiedziało na kluczowe pytania: czy wymagana moc ładowania jest osiągalna przy istniejącym przyłączu? Jak duże powinny być instalacja PV i magazyn? Ile punktów ładowania i jakie moce są potrzebne? Ile elektrycznych ciężarówek można naładować przy istniejącym systemie energetycznym i czy konieczny jest system zarządzania energią?
Analiza 140 symulacji rocznych
Zespół badawczy przeanalizował 140 symulacji rocznych w sześciu scenariuszach – od początkowego wdrożenia dwóch elektrycznych ciężarówek po elektryfikację 60 pojazdów lokalnych i 80 dalekobieżnych. Wykorzystano narzędzia NRGISE do symulacji systemu energetycznego i OptiCharge do modelowego predykcyjnego sterowania ładowaniem, uzupełnione oceną techniczno-ekonomiczną. Scenariusze uwzględniają różne etapy rozbudowy, opcje przyłącza do sieci i koncepcje infrastruktury ładowania. Celem było opracowanie optymalnego kosztowo planu rozbudowy, umożliwiającego stopniową elektryfikację floty przy istniejącym przyłączu 2 MW. Wyzwaniem były ograniczone okna ładowania ze względu na harmonogram operacji.
Redukcja kosztów energii o 62,5%
Badanie zaleca jako pierwszy krok instalację stacjonarnego magazynu baterii (1–2 MWh) w połączeniu z instalacją PV pokrywającą jedną czwartą dostępnej powierzchni dachu (ok. 2 275 kWp). Pozwoliłoby to pokryć około 60% zapotrzebowania energetycznego budynku i 77% potrzeb ładowania z własnego systemu PV-magazyn. To zmniejsza roczne koszty energii o 62,5% w porównaniu z niekontrolowaną pracą. Wraz ze wzrostem elektryfikacji zaleca się rozbudowę magazynu do 2 MW mocy i 4 MWh pojemności, co jest ekonomicznie uzasadnione we wszystkich scenariuszach.
Rola systemu zarządzania energią
Kluczowym wnioskiem jest wysoka wartość dodana zintegrowanego systemu zarządzania energią (EMS), który koordynuje magazyn i procesy ładowania, aby nie przekroczyć przyłącza i zapewnić niezawodne ładowanie wszystkich pojazdów. Dla infrastruktury ładowania proponuje się jeden punkt ładowania na pojazd – 150 kW dla transportu lokalnego i 350 kW dla dalekobieżnego, przy czym rozwiązanie AC-coupled niskiego napięcia jest praktyczne i opłacalne w fazie początkowej.
Badanie wskazuje także dodatkowe możliwości tworzenia wartości: otwarcie infrastruktury ładowania dla zewnętrznych partnerów, wykorzystanie magazynu do mocy bilansujących i optymalizacji grupy bilansującej oraz możliwość energy sharing zgodnie z §42c ustawy o energii odnawialnej (EEG). Magazyn może też służyć jako rezerwa awaryjna: przy pojemności 4 MWh może utrzymać działanie bazy przez co najmniej dwie godziny w ponad 50% dni w roku w przypadku awarii sieci.
„Na podstawie zaleceń z tego studium symulacyjnego jesteśmy teraz w stanie podejmować świadome decyzje inwestycyjne i przejdziemy do konkretnej realizacji w następnym kroku” – wyjaśnia Gerald Penner, dyrektor zarządzający Streck Transportgesellschaft.
Źródło: Fraunhofer ISE – Instytut badawczy PV
Fot. ise.fraunhofer.de
