Mengapa ledakan EV dapat memberikan tekanan besar pada jaringan listrik kita

Lebih dari setengah dari semua mobil baru yang dijual di AS pada tahun 2030 diharapkan menjadi kendaraan listrik. Ini dapat memberikan tekanan besar pada jaringan listrik negara kita, sistem penuaan yang dibangun untuk dunia yang menggunakan bahan bakar fosil.

Permintaan listrik domestik pada tahun 2022 diperkirakan akan meningkat menjadi 18% pada tahun 2030 dan 38% pada tahun 2035, menurut analisis oleh Rapid Energy Policy Evaluation and Analysis Toolkit, atau REPEAT, sebuah proyek kebijakan energi dari Universitas Princeton. Itu adalah perubahan besar dari kenaikan sekitar 5% yang telah kita lihat selama dekade terakhir.

“Jadi kami memiliki banyak permintaan daya yang masuk ke negara ini ketika kami benar-benar tidak memiliki apa-apa selama 25 tahun terakhir,” kata Rob Gramlich, pendiri dan presiden Grid Strategies, grup kebijakan transmisi.

Sementara banyak bagian ekonomi beralih dari bahan bakar fosil dan menuju elektrifikasi – pikirkan peralatan rumah tangga seperti kompor dan pemanas ruangan untuk rumah dan kantor – sektor transportasi adalah kekuatan pendorongnya. Kendaraan ringan, segmen yang tidak termasuk truk besar dan penerbangan, akan menggunakan listrik hingga 3.360% lebih banyak daripada saat ini pada tahun 2035, menurut data Princeton.

Namun elektrifikasi hanya merupakan solusi dekarbonisasi yang efektif jika disertai dengan perluasan besar-besaran energi terbarukan. “Jadi kami memiliki penggerak sisi penawaran dan sisi permintaan dari kebutuhan jaringan yang besar,” kata Gramlich.

Ini berarti kita memerlukan perubahan besar pada jaringan listrik: lebih banyak jalur transmisi tegangan tinggi untuk mengangkut listrik dari pembangkit listrik tenaga angin dan surya pedesaan ke pusat-pusat permintaan; jalur distribusi dan trafo yang lebih kecil untuk pengiriman listrik jarak jauh; dan perangkat keras seperti inverter yang memungkinkan pelanggan dengan baterai rumah, EV, dan panel surya untuk mengembalikan kelebihan energi ke jaringan.

Itu tidak akan murah. Dalam sebuah studi yang ditugaskan oleh California Public Utilities Commission, perusahaan analisis jaringan Kevala memperkirakan bahwa California saja perlu menghabiskan $50 miliar untuk peningkatan jaringan distribusi pada tahun 2035 untuk memenuhi target EV yang ambisius.

Pengisian kendaraan listrik cukup boros listrik. Sementara perbandingan langsung dengan peralatan bergantung pada banyak variabel, pemilik Tesla Model 3 baru yang mengemudikan rata-rata nasional sekitar 14.000 mil per tahun akan menggunakan jumlah listrik yang sama untuk mengisi daya kendaraan mereka di rumah seperti yang akan mereka gunakan di rumah mereka. air listrik. pemanas selama setahun, dan sekitar 10 kali lebih banyak listrik daripada yang dibutuhkan untuk menyalakan lemari es baru yang hemat energi. Kendaraan listrik yang lebih besar seperti Ford F-150 Lightning umumnya akan menggunakan lebih banyak listrik daripada unit AC sentral di rumah besar.

Lydia Krefta, direktur transportasi energi bersih di PG&E, mengatakan utilitas saat ini memiliki sekitar 470.000 kendaraan listrik yang terhubung ke jaringan di area layanan California Utara dan Tengah dan menargetkan 3 juta pada tahun 2030.

Karena wilayah PG&E mencakup sekitar 1 dari 7 kendaraan listrik di AS, cara menangani transisi EV dapat menjadi model untuk negara tersebut. Ini bukanlah tugas yang mudah. Utilitas terkait dengan siklus pendanaan empat tahun untuk peningkatan infrastruktur jaringan, dan permintaan pendanaan terakhirnya adalah pada tahun 2021. Sekarang pendanaan pasti akan kurang dari yang dibutuhkan, kata Krefta.

“Banyak analisis yang masuk ke permintaan itu berasal dari, seperti, perkiraan 2019 atau 2020, terutama beberapa perkiraan EV lama yang tidak mengantisipasi pertumbuhan yang kami yakini lebih mungkin kita lihat sekarang, kata Krefta. Situasi ini membuat PG&E mengajukan banyak hibah negara bagian dan federal yang dapat membantunya memenuhi target elektrifikasinya.

“Saya pikir saat ini orang memiliki pandangan yang terlalu sederhana tentang arti elektrifikasi transportasi,” kata CEO Kevala Aram Shumavon. “Jika dilakukan dengan benar, itu akan menjadi fenomenal; jika salah kelola, akan ada banyak orang yang kecewa, dan itu risiko yang nyata. Risiko bagi regulator. Risiko bagi politisi, dan risiko bagi utilitas. “

Shumavon mengatakan bahwa jika infrastruktur jaringan tidak mengikuti ledakan EV, pengemudi dapat mengalami masalah pengisian daya seperti antrean panjang atau hanya dapat mengisi daya pada waktu dan tempat tertentu. Jaringan yang terlalu banyak juga akan lebih rentan terhadap peristiwa cuaca ekstrem dan rentan terhadap pemadaman listrik, seperti yang dialami California pada tahun 2020.

Cara paling sederhana untuk memenuhi permintaan listrik yang terus meningkat adalah dengan menghadirkan lebih banyak sumber energi secara online, sebaiknya ramah lingkungan. Namun meskipun mudah menemukan pembangkit batu bara dan gas alam di dekat pusat populasi, sumber tenaga surya dan angin terbaik biasanya lebih banyak berasal dari pedesaan.

Itu berarti apa yang benar-benar dibutuhkan AS adalah lebih banyak saluran transmisi tegangan tinggi, yang dapat membawa sumber daya matahari dan angin melintasi jalur kabupaten dan negara bagian.

Tetapi Gramlich mengatakan bahwa meskipun kami terus mengeluarkan uang untuk mengganti dan meningkatkan jalur lama, kami hampir tidak membangun jalur baru. “Saya pikir kami mungkin membutuhkan sekitar $20 (miliar) atau $30 miliar per tahun dalam kapasitas baru, jarak tempuh jalur baru, dan kapasitas pengiriman baru. Kami membelanjakan hampir nol untuk itu sekarang.”

Ada rintangan peraturan yang sangat besar ketika harus membangun jalur transmisi baru, seringkali melintasi beberapa kabupaten, negara bagian, dan wilayah utilitas, yang semuanya harus menyetujui jalur tersebut dan menyetujui cara membiayainya.

“Jika Anda hanya berpikir tentang garis yang melintasi dua atau tiga lusin utilitas berbeda, mereka memiliki cara untuk mengganti biaya mereka pada sistem lokal mereka, tetapi mereka akan angkat tangan jika ada sesuatu yang menguntungkan tiga lusin utilitas , dan siapa yang seharusnya untuk membayar, berapa banyak dan bagaimana kita akan memutuskan?” kata Gramlich.

Penerimaan juga merupakan kemunduran besar. Semua proyek energi baru harus menjalani serangkaian studi dampak untuk menilai peralatan transmisi baru apa yang dibutuhkan, berapa biayanya dan siapa yang akan membayar. Tetapi daftar proyek yang terjebak dalam proses ini sangat banyak. Jumlah total pembangkitan listrik dalam antrean, yang hampir semuanya terbarukan, melebihi total kapasitas pembangkitan di jaringan saat ini.

Undang-undang Pengurangan Inflasi memiliki potensi untuk mengurangi emisi sekitar 1 miliar ton pada tahun 2030, menurut proyek REPEAT Princeton. Namun dengan analisis yang sama, jika pembangunan infrastruktur transmisi tidak lebih dari dua kali lipat laju pertumbuhan historisnya sebesar 1% per tahun, lebih dari 80% pengurangan ini dapat hilang.

Berbagai upaya sedang dilakukan untuk mempercepat pembangunan infrastruktur energi. Yang paling penting Sen. Joe Manchin, DW.Va., memperkenalkan undang-undang reformasi izin pada bulan Mei setelah langkah serupa gagal tahun lalu. Presiden Joe Biden telah memberikan dukungannya di balik RUU tersebut, yang akan mempercepat perizinan untuk semua jenis proyek energi, termasuk infrastruktur bahan bakar fosil. Namun, politik akan sulit dinavigasi, karena banyak Demokrat melihat RUU itu terlalu bersahabat dengan kepentingan bahan bakar fosil.

Tetapi bahkan jika kecepatan perizinan semakin cepat dan kami segera mulai menghabiskan banyak uang untuk transmisi, masih perlu waktu bertahun-tahun untuk membangun infrastruktur yang dibutuhkan.

“Akan ada periode antara di mana kebutuhan sangat tinggi, tetapi transmisi tidak dapat dibangun selama periode di mana kebutuhan terjadi, dan sumber energi terdistribusi akan memainkan peran yang sangat aktif dalam mengelola proses itu, karena tidak ada sumber daya lain yang tersedia,” jelas Shumavon.

Ini berarti bahwa sumber daya seperti sistem tenaga surya dan baterai perumahan dapat membantu menstabilkan jaringan karena pelanggan menghasilkan daya mereka sendiri dan menjual kelebihan listrik kembali ke jaringan. Pembuat mobil juga semakin melengkapi EV mereka dengan kemampuan pengisian dua arah, memungkinkan pelanggan menggunakan paket baterai EV raksasa mereka untuk memberi daya ke rumah mereka atau memasok listrik kembali ke jaringan, seperti sistem baterai rumah biasa. Tesla saat ini tidak menawarkan fungsi ini, tetapi telah mengindikasikan bahwa itu akan tersedia di tahun-tahun mendatang, sedangkan model lain seperti Mengarungi F-150 Lightning dan Nissan Leaf sudah melakukan ini.

Kemungkinan juga ada penekanan yang lebih besar pada efisiensi energi dan pengaturan waktu energi. Misalnya, PG&E sedang memikirkan cara mengoptimalkan waktu pengisian daya untuk armada kendaraan listrik besar.

“Satu hal yang kami coba lakukan adalah bekerja dengan beberapa perusahaan ini yang memberikan beban signifikan untuk memberikan batas beban fleksibel di mana kami dapat mengatakan Anda hanya dapat mengisi daya 50 EV pada jam 7 malam, tetapi pada jam 2 pagi semua 100,” Krefta dikatakan.

Namun, Krefta berharap pembatasan waktu pengisian daya bersifat sementara, dan mengatakan bahwa ke depan, PG&E berusaha untuk memberikan insentif kepada konsumen melalui penetapan harga yang dinamis, di mana harga listrik lebih tinggi pada saat permintaan puncak dan lebih rendah pada saat di luar jam sibuk. Dan utilitas bekerja sama dengan pembuat mobil untuk mencari tahu bagaimana kendaraan listrik dapat memberikan manfaat maksimal ke jaringan listrik.

“Hal-hal apa yang perlu Anda lakukan di garasi Anda agar kendaraan Anda dapat memberi daya pada rumah Anda? Bagaimana Anda dapat menggunakan kendaraan Anda untuk mengisi daya saat ada energi terbarukan di jaringan dan bersih serta murah lalu kembali ke panggangan selama jam malam?” Krefta mengatakan pertanyaan seperti inilah yang akan membantu menciptakan jaringan hijau di masa depan.

Koreksi: Versi sebelumnya dari cerita ini salah menyebutkan berapa perkiraan Gramlich yang perlu dikeluarkan AS untuk kapasitas transmisi baru per tahun.

Tonton videonya untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana jaringan listrik A.S. dapat mempersiapkan ledakan kendaraan listrik.