单个用户的示例性一周，显示了BEV的使用情况以及屋顶光伏的发电量。在这种重新计算的充电模式(即基线方案，如下所述)中，最好不要立即将汽车充电到最大值，而是等待光伏发电增加的时间段。信用:DOI: 10.1016/ j.rser.2021.111969一辆依靠光伏发电的电动汽车听起来很有吸引力。但是，通过家用光伏系统充电的车辆真的可以享受灵活性吗？一个ETH研究小组得出了一些令人惊讶的结论。光伏领域正在迅速普及，在瑞士，它已经覆盖了全国5%的电力消耗。电动汽车也在强劲增长——目前瑞士道路上有7万辆纯电动汽车，外加20万辆混合动力汽车。苏黎世联邦理工学院地理信息工程教授马丁·劳巴尔(Martin Raubal)对这一进展表示欢迎:“在瑞士，大约三分之一的温室气体是由移动部门造成的。电动化是减少交通运输二氧化碳排放的一种方式。”
太阳能和电子移动是完美的搭配
由劳巴尔领导的一个研究小组现在已经用一种假设的方法将光伏和电动汽车的发展结合在一起。科学家们想知道电动汽车车主能够在多大程度上用自己的光伏系统给汽车充电，而不会像传统的市电充电那样限制汽车的使用。很多人对光伏发电充电的概念持怀疑态度:“如果白天必须在阳光明媚的时候充电，我的电动车怎么用？”是一种常见的反应。
ETH研究人员的这项研究在很大程度上反驳了这种质疑:“我们的结果表明，电动汽车的车主可以在没有特别限制的情况下使用他们的汽车，在很大程度上用自己的光伏发电为他们充电，即使没有中间存储，”亨利·马丁总结了这项研究的主要结果。马丁是苏黎世联邦理工学院制图和地理信息研究所的博士生，在维也纳人工智能高级研究所(IARAI)进行研究。ETH科学家的这项研究刚刚发表在《可再生和可持续能源评论》杂志上。
真实用户数据，虚拟光伏发电
这项研究集中在78名电动移动用户身上，他们通常住在一个家庭中，白天经常使用他们的车辆。他们的用户行为被仔细记录了10个月，使ETH的研究人员能够知道电动汽车何时行驶，何时静止，何时充电。用户数据来自“SBB绿色课堂”项目，在该项目中，个人可以购买由GA travelcard和电动汽车组成的移动套餐，包括一个私人充电站。
车主们大多在家里的充电站用市电给电动车充电。如果他们用自己的光伏系统给汽车充电，他们能灵活地使用汽车吗？为了回答这个问题，马丁的研究员同事勒内·布法特为78名电动汽车车主的家配备了一个假想的光伏系统:他确定了这些房子的地址，利用地理空间数据重建了可用的屋顶区域，并用太阳能电池板几乎覆盖了它。利用30分钟分辨率的历史天气数据，布法特计算了潜在的太阳能产量，考虑了邻近建筑物和树木的遮挡等因素。
智能控制带来高水平的私人消费
基于这一模型计算，ETH的研究人员能够确定在任何给定的时间，每个电动汽车车主可以获得多少光伏功率来为他们的汽车充电。他们假设电力将主要用于给电动汽车充电。该车型的最大充电功率为11千瓦。根据房屋的不同，光伏系统的峰值功率为5至25千瓦，通常足以在阳光下为汽车充满电。
对于四种不同的充电策略，研究人员计算了在用户移动行为没有任何变化的情况下，为电动汽车充电所需的家用光伏功率比例。在第一种情况下，他们与以前一样同时用市电充电，但现在用光伏发电(如果有的话)。结果令人清醒:平均而言，只有15%的年度电力需求是由光伏发电满足的(其余的由市电供电)。
第二种充电策略，简单的智能控制(智能充电)确保电池在家用光伏电源可用时充电，结果不同。在这种情况下，超过一半(56%)的电力需求由家用光伏发电满足，而不需要临时储存。“我们对高比例感到惊讶，”马丁说。“智能充电可以显著增加家庭对光伏电力的消耗——并且车辆可以像用市电充电一样灵活使用。”
智能充电算法
如果智能控制的潜力得到持续开发(第三种充电策略)，电动汽车甚至可以在高达90%的时间内用家用光伏电源充电。如果光伏功率被缓冲在存储单元中(第四充电策略)，车辆可以几乎完全使用太阳能驱动。然而，联邦理工学院的研究人员对中间存储持矛盾态度。虽然绿色光伏电力的家庭消费可以略有增加，但充电系统整体的可持续性平衡受到蓄电单元的生产导致相关数量的CO2的影响。
“我们的案例研究证明了智能充电对于分散和电网友好的可再生能源供应的潜力，到目前为止，这种能源的开发还很少，”劳巴尔说。他的研究小组目前正致力于开发机器学习策略，以期尽可能准确地预测光伏产量和用户行为。这些策略构成了智能充电算法发展的基础，人们希望智能充电算法很快能成为电动汽车充电站的标准。
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