Оптимизация режимов зарядки электромобилей и инфраструктуры для декарбонизации сети

Почему вилка вашего автомобиля важна для планеты

Электромобили часто представляют как спасителей климата, но что происходит, когда миллионы из них подключаются одновременно? Это исследование рассматривает Шанхай, один из крупнейших в мире городов по числу электромобилей, и задаёт на вид простейший вопрос: если мы умно подойдем к тому, когда и где заряжаются EV, можем ли мы поддерживать стабильную подачу электроэнергии, избегать строительства дорогих новых электростанций и при этом сокращать выбросы углерода? Авторы приходят к выводу: да — при условии, что города скоординируют привычки водителей по зарядке с продуманной сетью зарядных станций и более чистым энергобалансом.

Скрытая проблема за чистыми автомобилями

Сегодня большинство владельцев EV в Шанхае подключаются дома после работы, добавляя нагрузку зарядки поверх обычного вечернего пикового потребления города. Это вынуждает энергокомпании включать дополнительные мощности, зачастую на ископаемом топливе, как раз в моменты, когда загрязнение и так максимально. Исследование показывает, что домашняя зарядка доминирует в спросе и вызывает пики с раннего вечера до полуночи, почти полностью совпадая с наибольшими нагрузками в сети города. Общественная зарядка — на рабочих местах или в торговых зонах — играет намного меньшую роль и распределена неравномерно по городу, оставляя некоторые районы без вариантов, которые сделали бы возможной зарядку вне пиков. Без лучшей координации рост числа EV может усилить нагрузку на сеть и сместить выбросы с городских улиц обратно на удалённые электростанции.

Более умный способ подключения

Используя посекундные данные о поездках и зарядках тысяч электромобилей за период 2018–2024 годов, исследователи протестировали стратегию «гибкого расписания». Вместо того чтобы менять поездки людей, они лишь переносили сеансы зарядки внутри тех мест и временных интервалов, где водители уже бывают. Например, автомобиль, который приезжает домой поздно вечером, а на следующий день едет в общественное место, может отложить часть зарядки до этой дневной остановки, когда сеть испытывает меньшую нагрузку. Модель ограничивает такие изменения, чтобы они не доставляли водителям серьёзных неудобств: переносится лишь доля событий зарядки между остановками и задержка зарядки в пределах каждого периода стоянки невелика. Даже при таких осторожных правилах эффект по всему городу значителен — пиковая мощность зарядки за неделю может снизиться более чем на 40%, поскольку потребление энергии распределяется с самых загруженных вечерних часов на более спокойные ночные или дневные периоды.

Строительство нужных станций в нужных местах

Одного расписания недостаточно; ему нужна поддержка в виде правильно размещённых зарядных станций. Команда спрогнозировала, как экономика Шанхая, численность населения, парк EV и сеть общественных зарядных станций могут развиваться к 2035 году. Затем они разработали план развёртывания, который привязывает количество новых зарядных станций в каждом районе к местному населению и ожидаемому спросу на зарядку. Важно, что лишь около одной десятой новых общественных зарядных устройств выделяется специально для поддержки гибкого расписания, остальные предназначены для повседневных нужд. Даже при такой небольшой целевой доле город сможет поддержать значительно больше внепиковых зарядок, снизить локальные перегрузки и сделать привлекательным для водителей сдвиг зарядки от вечернего пика в сторону общественных станций в других районах или в другое время дня.

Снижение углеродного следа при уменьшении нагрузки на сеть

Поскольку восточная энергосистема Китая всё ещё сильно зависит от ископаемого топлива, особенно в пиковые периоды, сглаживание этих пиков приносит явную климатическую выгоду. Исследование объединяет свои симуляции зарядки с прогнозами изменения структуры выработки электроэнергии в регионе, включая рост ветровой, солнечной и гидроэнергетики. С 2018 по 2035 год учёные оценивают, что более умная зарядка и целевое развёртывание станций могут избежать более 10 000 гигаватт-часов потребления в пиковое время и сократить около 46 000 тонн выбросов диоксида углерода, связанных именно с дополнительной генерацией из‑за зарядки EV. В пересчёте на одно транспортное средство дополнительные выбросы сначала растут по мере расширения парка, а затем снижаются по мере «очищения» сети и внедрения расписаний. Даже если не все водители будут следовать расписанию, выгоды сохраняются: более высокий уровень участия даёт непропорционально большие преимущества, потому что наибольшие улучшения обеспечивают те водители, которые готовы перенести большую часть зарядки от самых острых пиков.

Что это значит для будущих городов

Для неспециалиста главный вывод прост: электромобили выполняют своё климатическое обещание полностью лишь тогда, когда их зарядка согласована с более чистой и хорошо управляемой сетью. В Шанхае аккуратное распределение по времени и месту зарядки — без изменения того, где люди живут или работают — может позволить избежать дорогостоящего строительства новых электростанций, сократить загрязнение и лучше использовать возобновляемую энергию. Авторы утверждают, что другие быстро растущие города с EV могут пойти по похожему пути, сочетая реальные данные о поездках, умеренные стимулы для внепиковой зарядки и продуманное размещение общественных зарядных устройств. При правильном подходе подключение электромобиля становится не просто более чистой альтернативой заправке бензином, но и инструментом стабилизации сети и ускорения перехода к низкоуглеродной энергетике.

Цитирование: Liao, C., Deng, J., Chen, X.M. et al. Optimizing electric vehicle charging patterns and infrastructure for grid decarbonization. Commun. Sustain. 1, 43 (2026). https://doi.org/10.1038/s44458-026-00037-7

Ключевые слова: зарядка электромобилей, умная сеть, городская мобильность, инфраструктура зарядки, декарбонизация