A megújuló energiaforrások, mint a nap-, vagy szélenergia, nagyon praktikusak, hiszen gyakorlatilag kiapadhatatlanok, ráadásul a működésük során nem keletkeznek káros anyagok, amelyek terhelik a környezetünket. Egy jelentős probléma azonban van velük: mivel kiszámíthatatlan, hogy mikor süt ki a nap, vagy mikor támad fel a szél, időről-időre tudnak csak energiát termelni. Az elektromos energia tárolása pedig komoly kihívás az emberiségnek, mivel egyelőre még nincsenek olyan technológiáink, amelyek lehetővé tennék, hogy veszteségek nélkül tudjuk tárolni, amit megtermeltünk. Szintén nehézkes az áram szállítása, ehhez ugyanis óriási vezetékhálózatra van szükség, ráadásul a nagyobb távolságokat csak nehezen - és további veszteségek árán - tudjuk áthidalni.
A helyzetet nehezíti, hogy egyre jobban digitalizálódó világunkban egyre több elektromos eszközt használunk, hiszen ma már mindenkinek ott lapul a zsebében a telefon, táskájában ott a laptop, otthon és a munkahelyen folyamatosan pörög a wifi-hálózat, amire további okoskütyükkel is csatlakozunk.
Emellett, épp a szemünk előtt zajlik az autóipar forradalma, a hibrid és elektromos autók megjelenésével pedig további komoly fogyasztók léptek be az életünkbe. Ezeket az eszközöket és járműveket is ki kell szolgálni árammal, ez pedig a már amúgy is komoly terhelésnek kitett elektromos hálózatokat további kihívások elé állítja. Sántító példával ahhoz lehet hasonlítani a helyzetet, mint amikor egy forró nyári nap végén hazaérve az egész lakótelep egyszerre állna be a hűsítő zuhany alá - ilyenkor csökken a víznyomás, a hátunkat masszírozó vízsugár helyett pedig jó, ha valamennyi víz csordogál a csapból.
Hasonló a helyzet az elektromos hálózattal is: ha mindenki egyszerre kezdi tölteni az autóját és a kütyüjeit, az áramszolgáltatók és az energia elosztását koordináló rendszerirányítók komoly problémákkal fognak szembesülni. Ezen a helyzeten segítene a 2018-ban alakult magyar startup, a MET3R, amely komplex, ugyanakkor kreatív megoldásaival oldaná meg, hogy senki se maradjon áram nélkül. A vállalkozás egyik alapítójával, Kenessey Tamással beszélgettünk, aki egy barátjával, az IT fejlesztőként évtizedes tapasztalattal bíró Pesti Csabával együtt alapította a MET3R-t.
A MET3R csapata (b-j): Pignitzky Ágota, Pesti Csaba, Tunner Kristóf, Kenessey Tamás (Fotó: MET3R)
A startup eredetileg otthoni felhasználók számára kínált volna lehetőséget saját energiahasználatuk monitorozására. Később azonban felismerték, hogy sokkal nagyobb potenciál rejlik abban, ha a sokszor elavult vagy szűkös lehetőségek miatt csak lassan fejlődő elektromos hálózatok szolgáltatóinak fejlesztenek intelligens rendszereket. A két szakember hamar felismerte, hogy a cikk elején említett technológiák megjelenése soha nem látott kihívás elé állítja az elektromos hálózatokat, megoldásaikkal pedig éppen ezeket a problémákat szeretnék kivédeni.
Az elektromos autók megjelenése komoly energetikai problémákat okoz
Bár a környezeti terhelés szempontjából az elektromos autók kiváló alternatívát jelentenek a belső égésű motorral szerelt járművekhez képest, az egyre nagyobb kapacitású akkumulátorok töltéséhez hatalmas mérnöki bravúrokra van szükség. A mai gyorstöltők már lehetővé teszik, hogy egy teljesen lemerült villanyautó akkumulátorát 25-30 perc alatt akár 80 százalékig feltöltsék. Ez rövid időn át tartó jelentős terheléssel jár.
Már Európában is van rá példa, hogy a sok e-autó töltése miatt korlátozásokat kell bevezetni (Fotó: Fairfax County)
Érdemes elképzelni, hogy fog kinézni a helyzet pár év múlva, amikor egy-egy társasház mélygarázsában, vagy az előtte húzódó utcán esténként 15-20 vagy ennél is több elektromos autót kapcsolnak a töltőkre, nagyjából egyszerre. Ilyenkor következne be a feljebb említett, "zuhanyzós" példával illusztrált eset, amikor előállhatna olyan szituáció, hogy egyszerűen nincs elég áram a töltéshez. Itt lép be a képbe a MET3R első fejlesztése.
"A ZenCharge eszközünk egy szoftver szolgáltatás, amelyet a töltéskiszolgáló infrastuktúrába integrálunk" - magyarázta Kenessey Tamás. "A manapság elterjedt elektromos autótöltők és a töltésvezérlő (charge management) szoftverek korlátozottan képesek vezérelni a töltési folyamatot. Például, ha egy helyszínen tíz töltőoszlop áll, és mindegyiket használják, a szoftver pedig érzékeli, hogy csak nyolc autónak jutna elég áram, akkor "levezérli" a töltőket, azaz, mindegyik autó lassabban fog töltődni, de legalább mindegyikbe jut valamennyi energia. Arra viszont ez a technológia nem képes, hogy kiolvassa az egyes autók töltöttségi szintjét, vagy megkérdezze a sofőrt, hogy mikorra szeretné feltölteni az autóját."
A MET3R fejlesztése elébe megy az elektromos autók által okozott hálózati problémáknak (Fotó: MET3R)
A MET3R ZenCharge okostöltés-megoldása (smart charging) ezeket az információkat gyűjti össze és így képes hatékonyabban megszervezni az autók töltését. Értelemszerűen egy 10 százalékig feltöltött autónak nagyobb igénye van az energiára, mint annak, amelynek az akkumulátora már 90 százalékon áll, és egy hamarabb induló sofőr is előnyt élvez a később távozókkal szemben. A töltő így már az egyéni igényekre "odafigyelve" tudja kiszolgálni a járműveket, úgy, hogy az elektromos hálózatot sem terheli túl.
Egyelőre még nincs annyi elektromos autó az utakon, hogy az egyidejű töltés problémát jelentsen, de ez csak idő kérdése
- figyelmeztetett Kenessey Tamás. "Németországban például a tavalyi év során 200 százalékkal nőtt az elektromos autók száma, és Hollandiához hasonlóan egyes városokban a délutáni- koraesti időszakban már kénytelenek korlátozni az elektromos autók töltését, hogy elkerüljék a hálózat túlterhelődését. Magyarországon is hasonló trend figyelhető meg. Az áramszolgáltatók pedig egyelőre még csak gondolkodnak rajta, hogy ezt a helyzetet hogyan lehetne megoldani. A MET3R által kínált megoldás három fontos információt használ a töltés optimalizálásához: mennyi áramra van szüksége az autósnak, mennyi ideig tartózkodik a töltési ponton, illetve, hogy milyen töltési teljesítményt bír egy adott pillanatban kiszolgálni a hálózat, azaz, hogy mennyi a hálózati kapacitás."
Természetesen, a MET3R nem az utcákon elérhető fizetős töltőoszlopokat szabályozná, hiszen annak senki sem örülne, ha a fizetős szolgáltatás csak korlátozottan lenne elérhető. A nagyobb flottákat fenntartó cégek, vagy az otthoni töltő-infrastuktúrák esetében azonban már más a helyzet.
A céges parkolókban állva majdnem mindegy, hogy 20 perc vagy 3 óra alatt töltődnek fel az autók (Fotó: Maryland Energy Administration)
"Egy otthoni vagy céges töltő esetében, ahol órákat állnak az autók kevésbé számít, hogy 20 perc vagy 3 óra alatt töltjük fel az akkumulátorokat" - magyarázta Kenessey. "Előfordul persze, hogy valakinek váratlanul el kell indulnia valahova, és ekkor de általában reggel megérkezünk, délután pedig elindulunk haza, a kettő között pedig az autó végig a garázsban vagy a céges töltőn áll. Ilyenkor viszont már figyelembe lehet venni az eltérő igényeket, sőt, törekedhetünk arra, hogy minél olcsóbb árammal töltsük fel az autókat. Az áram árát is a piaci erők, a kereslet és a kínálat szabályai mozgatják: ha nagy a kereslet, azaz sokan akarnak egyszerre tölteni, drágább az egységár, míg a kevésbé kihasznált időszakokban olcsóbb. Sőt, a megújulók esetén olyan is előfordul, hogy az energia ára a negatív tartományba csap át, azaz a szolgáltató fizet a felhasználóknak, csak vigyék el a többletet. A megfelelő háttérrel pedig még azt is meg lehet oldani, hogy az autóba betöltött áram teljes mértékben zöld, megújuló forrásból származzon."
Nem csak a töltés számít, az energiatárolás is
Ahogy feljebb említettük, jelenleg a megtermelt elektromos energia tárolása jelenti az egyik legkomolyabb kihívást. Itt lép be a képbe a MET3R ZenSite nevű megoldása, amely a töltők kezelésén túl akár energiatárolókat és megújuló energiaforrásokat, például napelemes rendszereket is képes integrálni.
"Jelenleg Ausztriában zajlik egy pilot-projektünk kivitelezése, ahol a ZenSite-ot bevetjük" - magyarázta Kenessey Tamás. "Adott egy autókereskedés, amelynek eleve magas az alapfogyasztása, ráadásul saját autómosójuk is van, ami szintén komoly terhelést jelent. Telepítettek napelemes rendszert, amihez csatlakozik egy energiatároló is, emellett bővíteni szeretnék az elektromos autótöltők számát. Ha mindez egyszerre üzemelne, az túllépné az áramvásárlási szerződésükben rögzített limitet, és ez jelentős extra költségeket jelentene. Ezt el szeretnék kerülni, ezért integrálták az energiatárolót. A ZenSite pedig a töltők, a tároló és a napelemes rendszer vezérlésével képes optimalizálni a helyszíni fogyasztás költségeit.
A már említett tőzsdei modell itt is szerephez juthat: ha például folyamatos a napsütés, a rendszer az energiatároló felé irányítja az így termelt áramot, miközben a telep többi igényét kiszolgálják a hagyományos villamos hálózatról. Ha eközben úgy alakulna, hogy mind a hat töltőoszlopon beindulna a töltés, az energiatároló "segítené ki" az elektromos hálózatot, kipótolva a szükséges mennyiséget. Délután, amikor a nap lemegy, az energiaárak pedig elindulnak felfelé, a tároló a további kapacitását kihasználva csökkenti a "külső" fogyasztás mértékét, így optimalizálva a költségeket. Később pedig, amikor elérhetővé válik az olcsó éjszakai áram - vagy az időjárási adatokból kiderül, hogy másnap is napsütés várható - a tárolót ismét olcsó energiával tölti fel a MET3R szoftvere.
Érdekesség, hogy ezzel a megoldással egyébként az elektromos autók szerepe is megváltozhat: mivel már most is van olyan villanyautó, amely nem csak felvenni tudja a töltést, de az úgynevezett V2G (vehicle-to-grid) szabványnak köszönhetően akár vissza is tudja tölteni a hálózatba, ezért a hasonló funkcióval ellátott autók a jövőben maguk is guruló energiatárolóvá válhatnak.
"A MET3R egyik alapvető célkitűzése, hogy összekapcsolja az e-mobilitást az energiaszektor modernizációjával" - magyarázta Kenessey. "Az az elképzelésünk, hogy az elektromos autók megjelenésével óriási akkumulátor-kapacitás jelenik meg, ami alkalmas a megfelelő, napos-szeles időben megtermelt energia tárolására. Ez a tárolókapacitás már most is hatalmas érték, ez pedig a jövőben csak fokozódni fog."
Az elektromos autók egyben guruló energiatárolók is, amit a startup szeretne kihasználni (Fotó: MET3R)
Kenessey rámutatott, hogy már ma is vannak olyan országok, mint például Japán, ahol már elérhető az úgynevezett V2H, azaz vehicle-to-home szabvány is. Ez lehetővé teszi, hogy az autóban "hazavitt" energiát akár az otthonunk szükségleteihez is fel tudjuk használni. Ezt úgy kell elképzelni, mintha az elektromos autónk egy hatalmas szünetmentes táp vagy power bank lenne, amellyel szükség esetén kiegészíthetjük az otthonunk energiaigényeit. Dániában pedig már működik egy olyan rendszer, amely lehetővé teszi, hogy akár az országos vagy helyi villamos hálózatba is betáplálják az autók akkumulátorában tárolt energiát, amely után természetesen pénzbeli kompenzáció jár a tulajdonosoknak.
"Úgy számolunk, hogy 2030 környékére elegendő "guruló" tárolókapacitás jelenik majd meg az elektromos autók, teherautók és buszok formájában, ezt követően pedig egy bizonyos szinten túl nem lesz gazdaságos statikus energiatárolókat építeni, hiszen a kapacitás már eleve ott lesz az utcán" - mutatott rá Kenessey.
A MET3R a fentieken túl egy harmadik megoldást is fejleszt, ennek a célpontjai a már említett elosztóhálózatokat üzemeltető cégek. A ZenGrid arra a problémára kínál megoldást, hogy a szolgáltatóknak jelenleg ugyanúgy nincs információja például egy háztömb vagy egy nagy irodaház parkolójában működő autótöltőkről, ahogy az utcai töltőknek is csak korlátozott információ áll rendelkezésére az elektromos autók energiaszintjéről.
A magyar fejlesztésű megoldások iránt már külföldről is érdeklődnek (Fotó: MET3R)
"Egyelőre ez egy olyan probléma, amire sehol a világon nincs megoldás"- mutatott rá a szakember. "Például ha épül egy irodaház a szomszéd utcában és a parkolójába telepítenek tíz szabályozható töltőt, a szolgáltatónak erről nem lesz információja, holott a töltők terhelése egyre nagyobb mértékben befolyásolja majd a hálózat működését. A ZenGrid megoldásunk áttekintést nyújt arról, hogy az egyes töltőpontokon hogyan alakul a pillanatnyi fogyasztás, és várhatóan hogyan változik ez a fogyasztás a közeljövőben. Ez pedig azért hasznos a szolgáltatóknak, mert előre láthatják, hogy mikor állhat elő olyan helyzet, amit esetleg nem tudnának kiszolgálni, hol válhat szükségessé a beavatkozás. Magyarországon ez egyelőre nem ismert jelenség, többek között azért, mert a hazai villamos hálózat elég jó minőségű, de például Hollandiában, Dániában vagy Kaliforniában előfordulnak ilyen helyzetek. A ZenGrid egyszerre kínál áttekintési, de akár beavatkozási lehetőséget is, ha szükséges, vissza lehet vezérelni a töltőket és csökkenteni a teljesítményüket."
Ez a megoldás azt is áthidalja, ha egy ingatlanfejlesztés során a kivitelező nem akarná kifizetni a hálózat bővítéséhez szükséges, sokszor több tízmillió forintra rúgó költségeket, viszont több töltőpontot is szeretne üzemeltetni, amellett, hogy az épület alapvető energiaigényeiből sem szeretne engedni.
Természetesen, senki sem örülne neki, ha szeretné az autóját feltölteni, de azt tapasztalná, hogy csak félig töltődött az akkumulátor. Erre is van megoldása a MET3R-nek: a felhasználók meghatározhatnak egy minimális szolgáltatási szintet, azaz minimális hatótávot ameddig az autót minden körülmény mellett feltöltik. Emellett, a rendszer mesterséges intelligencia és adatelemzés segítségével, megtanulja a felhasználók szokásait, így a töltést akár az egyéni igényeknek megfelelően tudja optimalizálni.
A MET3R egyelőre még az első lépéseket teszi meg ambiciózus céljaik elérése felé, különféle pályázati pénzek és kockázati befektetések segítségével, jövőre viszont már a piaci bevételekből szeretnék finanszírozni a működésüket és a további fejlesztéseket. Drukkolunk, hogy ez sikerüljön nekik, hiszen, mint látható, egy olyan problémakörre keresik a válaszokat, amelyekkel még csak mostanában fog megismerkedni a világ.