Strategie zarządzania energią dla miejsc parkingowych EV z zasilaniem fotowoltaicznym z uwzględnieniem kosztu degradacji baterii

Dlaczego inteligentniejsze ładowanie samochodów ma znaczenie

W miarę jak pojazdy elektryczne stają się powszechniejsze, zwykłe podłączenie auta do ładowania może cicho obciążać sieci energetyczne i portfele. Badanie to pokazuje, jak parkingi zasilane energią słoneczną — miejsca, gdzie wiele samochodów stoi przez godziny każdego dnia — może wymieniać energię między sobą w inteligentny sposób. Koordynując momenty ładowania, udostępniania nadmiarowej energii słonecznej oraz dopuszczalny stopień zużycia baterii, autorzy wykazują, że można obniżyć koszty ładowania i lepiej wykorzystać czystą energię.

Przekształcanie parkingów w mini-hub energetyczny

W pracy wyobrażono sobie miejską dzielnicę z kilkoma dużymi parkingami, każdy pokryty panelami fotowoltaicznymi i pełen zaparkowanych samochodów elektrycznych. Zamiast tego, by każdy parking po prostu kupował energię z sieci i sprzedawał nadmiar po niskiej cenie, każdy parking działa jak mały hub energetyczny. Może ładować auta z własnych paneli, kupować lub sprzedawać energię do sieci oraz bezpośrednio handlować nadwyżką energii słonecznej z innymi parkingami. Kluczowa idea polega na zarządzaniu tym wszystkim przez rynek oparty na cenach, tak aby energia naturalnie trafiała tam, gdzie jest najbardziej wartościowa w danej godzinie.

Pozwalanie kupującym i sprzedającym negocjować

Aby skoordynować lokalny rynek, autorzy zaprojektowali system „dwustronnego składania ofert”. Parkingi potrzebujące energii składają oferty kupna; te z nadmiarem energii słonecznej lub energii z podłączonych pojazdów składają oferty sprzedaży. Centralny agent programowy zbiera te oferty i rozlicza rynek: wyższe oferty kupna są realizowane w pierwszej kolejności, a niższe oferty sprzedaży łącza się tak długo, jak obie strony zyskują w porównaniu z użyciem głównej sieci. Taka konstrukcja utrzymuje uzgadniane ceny pomiędzy zwykłą hurtową/ detaliczną ceną energii a niższą stawką za eksport energii słonecznej do sieci, dzięki czemu zarówno kupujący, jak i sprzedający zyskują na handlu lokalnym.

Planowanie na wypadek chmur, ruchu i zużycia baterii

Rzeczywistość jest niepewna: nasłonecznienie zmienia się wraz z pogodą, a kierowcy przyjeżdżają i odjeżdżają w nieprzewidywalnych godzinach. Badanie radzi sobie z tym, uruchamiając rynek na wielu możliwych scenariuszach „co jeśli”. Wykorzystuje wyspecjalizowaną sieć neuronową do prognozowania produkcji słonecznej, a następnie generuje kilka wersji dnia z nieco większym lub mniejszym nasłonecznieniem i zapotrzebowaniem na ładowanie. Model także szacuje, ile każde cykliczne ładowanie i rozładowanie zużywa baterie samochodowe i przypisuje temu koszt pieniężny. Wszystkie te czynniki trafiają do matematycznego silnika optymalizacyjnego, który poszukuje kombinacji transakcji i harmonogramów ładowania, utrzymujących auta naładowane przy minimalnym koszcie całkowitym.

Co ujawniają symulacje

Badacze testują swoje podejście na standardowym modelu miejskiej sieci energetycznej obejmującej sześć dużych parkingów EV, z których każdy obsługuje około stu samochodów. Porównują swoją strategię handlową z bardziej konwencjonalnym układem, w którym każdy parking korzysta tylko z własnych paneli i kupuje dodatkową energię z sieci. Gdy dozwolony jest handel lokalny, ogólne koszty ładowania spadają zauważalnie: o około 11,8% przy dynamicznym schemacie cenowym, gdzie ceny energii zmieniają się w ciągu dnia, oraz niemal o 2% przy stałej cenie. Nawet gdy założony koszt zużycia baterii zostanie zwiększony o do 30%, podejście handlowe pozostaje tańsze niż przypadek konwencjonalny. System okazuje się też odporny, gdy produkcja słoneczna i wzorce jazdy są zmieniane o +/-10%.

Co to oznacza dla przyszłości ładowania

Mówiąc prosto, badanie pokazuje, że traktowanie parkingów wyposażonych w panele słoneczne i podłączonych samochodów jako aktywnych uczestników lokalnego rynku energii się opłaca. Pozwalając parkingom negocjować między sobą oraz uwzględniając starzenie się baterii i niepewność pogodową, proponowana strategia obniża rachunki za ładowanie i ogranicza marnowanie energii słonecznej. Jeśli zostanie szerzej przyjęta, podobna polityka oparta na rynku mogłaby uczynić jazdę elektryczną tańszą i czyściejszą, jednocześnie zmniejszając obciążenie sieci energetycznych w miarę wzrostu liczby EV.

Cytowanie: Khan, M.O., Ahmad, F., Ali, M. et al. Energy management strategies for solar photovoltaic-based EV parking lots with consideration of battery degradation cost. Sci Rep 16, 13841 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42238-z

Słowa kluczowe: ładowanie pojazdów elektrycznych, parkingi słoneczne, handel energią, vehicle-to-grid, degradacja baterii