I ricercatori dell’Università di Waterloo stanno sfruttando i veicoli elettrici inattivi per fungere da generatori mobili e aiutare ad alimentare le reti elettriche sovraccariche e obsolete.
Dopo aver analizzato la domanda di energia sulla rete elettrica dell’Alberta durante le ore di punta, la ricerca propone un modo innovativo per rifornire le reti elettriche con l’energia generata dalle celle a combustibile nei camion.
“Le reti elettriche canadesi devono essere aggiornate”, ha affermato il dottor XiaoYu Wu, ricercatore capo e professore presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e meccatronica di Waterloo.
“Ma il prezzo della rete elettrica dell’Alberta è molto più alto rispetto ad altre province. La maggior parte dell’energia è fornita da combustibili fossili, il che si traduce in elevate emissioni di carbonio. La necessità di adattare rapidamente i generatori per soddisfare la domanda fluttuante è uno dei motivi per cui il prezzo della rete è instabile e volatile. Ciò crea il potenziale per lo stoccaggio di energia pulita di appiattire la domanda e il prezzo dell’elettricità”.
La ricerca del team si basa sulla tecnologia Vehicle-to-Grid che impiega caricabatterie speciali per riportare l’energia inutilizzata dalle batterie dei veicoli elettrici (EV) alla rete elettrica per l’immagazzinamento. Questa energia elettrica immagazzinata può supportare la rete durante le interruzioni legate alle condizioni meteorologiche o ridurre la domanda durante i periodi di punta.
La ricerca propone di pagare i conducenti di camion alimentati a celle a combustibile per riposarsi durante le ore di punta e, durante il riposo, per collegarsi a una stazione di rifornimento di idrogeno o a una conduttura e utilizzare le celle a combustibile inattive dei loro camion come generatori per fornire elettricità alla rete. Il risultato è una riduzione del traffico veicolare sulle autostrade, un consumo energetico ridotto nelle ore di punta e un modo più pulito di immagazzinare energia.
Lo studente laureato di Waterloo Daniel Ding ha sviluppato un modello matematico per simulare l’operazione, quindi ha utilizzato un software per analizzare e modellare la fattibilità e il potenziale dei veicoli elettrici alimentati da celle a combustibile a idrogeno per bilanciare il carico della rete e ridurre il prezzo di punta e l’intensità di carbonio.
“Le celle a combustibile a idrogeno offrono vantaggi rispetto ad altri combustibili come le batterie che richiedono maggiori investimenti e inquinano di più quando vengono smaltite”, ha affermato Ding. “I nostri risultati preliminari mostrano che l’utilizzo delle celle a combustibile esistenti nei veicoli elettrici del futuro può ridurre i costi sulla rete.”
Questa soluzione di accumulo di energia trova applicazione oltre i camion. Anche i veicoli pesanti e i treni, come le locomotive di commutazione che in genere rimangono inattive finché non sono necessarie per cambiare percorso ferroviario, potrebbero essere i primi ad adottarlo.
“Con la crescente domanda di decarbonizzare i veicoli pesanti, si prevede che la flotta di veicoli elettrici a celle a combustibile si espanderà rapidamente”, ha affermato Wu.
“Il collegamento di questi camion alla rete con lo scopo di spostare il picco può fornire incentivi economici per l’adozione di veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno e contribuire a facilitare l’emergere di un’economia dell’idrogeno su larga scala”.
I prossimi passi dei ricercatori prevedono di testare questi risultati preliminari in laboratorio e sul campo per determinarne l’applicabilità nel mondo reale.
La ricerca è supportata dal Transition Accelerator, dal Mitacs e dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC). È l’ultima della Sustainable Futures Initiative di Waterloo che mira a rendere l’Università un leader globale nella ricerca, istruzione e innovazione sulla sostenibilità a beneficio dell’ambiente, dell’economia e della società.
Maggiori informazioni su questo lavoro possono essere trovate nel documento di ricerca “Optimization of Fuel Cell Electric Vehicle-to-Grid in Alberta by Mixed Integer Linear Programming”, pubblicato nel 2023 nell’undicesima conferenza internazionale IEEE sulla Smart Energy Grid Engineering (SEGE).
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