Точка зрения: энергетические системы, управляемые ИИ, поддерживают переход на электромобили

Поскольку спрос на энергию будет расти, поскольку потребители переходят на электромобили в преддверии запрета Великобритании на продажу новых автомобилей с ДВС в 2030 году, разработчики программного обеспечения используют возможности ИИ для отслеживания и оптимизации потребления энергии.

Хотя переход на электромобили с батарейным питанием в Великобритании ускоряется. 1 из 5 автомобилей, проданных в Великобритании в 2022 году работала от аккумуляторов — растущий спрос на электроэнергию, предъявляемый к сети, до сих пор удовлетворялся, в основном за счет существующей скрытой пропускной способности сети. Однако по мере продолжения перехода ожидается, что влияние на энергосистему станет гораздо более значительным.

По данным Европейского агентства по окружающей среде, общее потребление электроэнергии электромобилями в Европе вырастет примерно с 0,03% в 2014 году до 9,5% в 2050 г.. Это увеличение происходит в то время, когда многие предприятия инвестируют в электрификацию в рамках своих стратегий декарбонизации, а на уровне юрисдикций растет озабоченность правительства по поводу энергетической безопасности и устойчивости поставок.

Чтобы к 2035 году достичь поставленной в Великобритании цели по обезуглероживанию энергосистемы, необходимо преодолеть несколько ключевых барьеров на пути к электрификации, и новаторы ускоряют свои программы НИОКР в поисках решений.

Патентное исследование, проведенное Withers & Rogers, показывает, какую роль играют водородные технологии, особенно с точки зрения снижения стоимости хранения и распределения энергии. В других областях разработчики программного обеспечения сосредоточены на разработке нейронных сетей, способных прогнозировать спрос на энергию на основе моделей использования, принимая во внимание инфраструктуру и экологические соображения на местном уровне.

Соединения

В настоящее время задержки с подключением являются основным препятствием для прогресса в обезуглероживании сети, при этом, как сообщается, некоторым проектам в области зеленой энергетики говорят, что им придется ждать от 10 до 15 лет, чтобы их заявки были рассмотрены. Чтобы помочь решить эту обостряющуюся проблему, DeepMind заключила партнерское соглашение с оператором распределительной сети (DNO) UK Power Networks для разработки программного обеспечения с поддержкой ИИ, способного создавать оцифрованные карты электрических кабелей. Эти цифровые карты улучшат видимость и обеспечат более быстрое подключение для клиентов, желающих подключиться к объектам возобновляемой энергии или центрам зарядки электромобилей.

Лучшее отслеживание моделей использования может способствовать более децентрализованной, динамичной системе управления энергопотреблением, которая способна интеллектуально сглаживать пики спроса и снимать нагрузку с «горячих точек», таких как городские районы, где схемы зарядки электромобилей в противном случае могут стать проблемой. General Electric подала ряд патентных заявок, касающихся управления сетью.

Например, в одном европейском патенте (EP 3435322 A1) описана инновационная система, которая управляет распределенными источниками энергии, такими как местные системы возобновляемой генерации, с целью обеспечения гибкого резерва мощности в сети.

Что касается влияния моделей зарядки электромобилей на энергосистему, недавнее изучать опубликованные исследователями из Массачусетского технологического института (MIT), показали, что часть давления можно уменьшить, поощряя стратегическое размещение зарядных станций, а также систем, облегчающих отложенную зарядку. Например, зарядка на рабочем месте может помочь снять нагрузку с вечерних пиков, используя пиковую мощность, доступную от солнечных установок около полудня.

Разработки в области управления энергоемкими вычислительными задачами могут быть применены для решения проблемы управления спросом на зарядку электромобилей в будущем. В патентной заявке GB2574362A обсуждается, как локальные вычислительные процессы могут динамически адаптироваться, чтобы потреблять меньше энергии. Это может происходить в периоды, когда спрос на электроэнергию высок или когда энергия, доступная из возобновляемых источников, невелика. Аналогичные принципы можно применить к зарядке электромобилей; временное снижение скорости зарядки транспортных средств на индивидуальном уровне, чтобы переждать периоды пиковой нагрузки на сеть.

V2G

Электромобили сами по себе могут предоставить ресурс, помогающий управлять спросом на электроэнергию. Технологии «автомобиль-сеть» (V2G) обещают реализовать потенциал электромобилей как огромного распределенного хранилища энергии. Например, контроль времени зарядки и разрядки электромобилей с использованием технологий V2G может помочь в стабилизации спроса на электроэнергию, как описано в патентной заявке, поданной Honda. WO 2017/009978 А1. Однако одним из препятствий на пути внедрения технологий V2G является отсутствие стандартизированного оборудования, поскольку разные системы зарядки электромобилей имеют существенно разные технические требования.

Одним из потенциальных кандидатов на интегрированное в транспортное средство оборудование V2G является технология, описанная в патентной заявке. WO 2015/192133 A2 поданный Университетом Мэриленда, который способен обеспечивать возможность зарядки в широком диапазоне напряжений тяговой батареи и возвращать энергию в сеть либо через блок тяговых аккумуляторов высокого напряжения, либо через блок аккумуляторов более низкого напряжения.

Также позитивно то, что на рынке электромобилей наблюдается усиление сотрудничества между новаторами по вопросам, связанным со стандартизацией. Недавний шаг GM по внедрению североамериканской зарядной вилки Tesla, дающей автомобилистам доступ к нагнетателям Tesla, свидетельствует о коммерческом давлении, с которым сталкиваются отдельные производители, стремящиеся к сотрудничеству. В конечном счете, регулирование может также сыграть роль в ускорении стандартизации систем возобновляемой энергии в будущем.

Еще одной ключевой областью инноваций, которая может проложить путь к более эффективным системам управления энергопотреблением, является более широкое использование локализованных накопителей энергии. Многие местные и бытовые системы хранения электроэнергии в настоящее время используют литий-ионные батареи, но производительность некоторых систем со временем снижается.

Управление энергией

Другими разрабатываемыми решениями для хранения аккумуляторов являются электрохимические накопители энергии, такие как одинарные жидкостные батареи, которые можно использовать вместо литий-ионных батарей. Например, проточные окислительно-восстановительные батареи представляют собой системы, в которых электроактивные ингредиенты растворяются в жидком электролите, а не в электроде. Однако такие решения часто обеспечивают мощность с относительно низкой плотностью, требуя больших резервуаров для выработки мощности, достаточной для небольшого сообщества домов. В этой области достигнут значительный прогресс, например, благодаря разработке серийно выпускаемых биполярных батарей.

При таком большом внимании к разработке более интеллектуальных и устойчивых систем управления энергопотреблением перед новаторами в Великобритании и во всем мире открываются большие коммерческие возможности. Те, кто предложит эффективные и действенные решения для поддержки всех форм микрогенерации, включая электромобили, и быстро выведут их на рынок, могут изменить правила игры в отрасли. По мере развития рынка, скорее всего, последует стандартизация, и новаторы, запатентовавшие эти технологии, получат возможность широко коммерциализировать их с помощью лицензионных соглашений.

Диего Блэк (слева), партнер, и Эндрю Хей (справа), старший юрист, оба являются патентными поверенными в группе Electronics Computing and Physics в европейской фирме интеллектуальной собственности. Уизерс и Роджерс.

Смотрите также: Точка зрения: Войны за патенты на роботов – инноваторы должны подготовиться к более спорному миру