电动汽车不会使电网过载，事实上电动汽车（和冰）是它的救星

美国西部正在遭受严重的热浪，这可能会导致轮流停电，并提醒人们不要在下午给电动汽车充电。 随着加利福尼亚州还下令到 2035 年所有汽车都将成为电动汽车，这再次出现了电动汽车反对者经常说的一个常见模因，即电网不可能处理这个问题。

与此同时，我们确实计划建立一个高度可再生的电网，但关键的可再生能源，太阳能和风能，是间歇性的，取决于一天中的时间和天气。

事实证明，这两个问题实际上可以在某种程度上相互抵消，并且结合其他一些技术根本不会出现问题。

需要更多的能量，不一定是更多的力量

确实，要让所有汽车都实现电动化，我们需要产生更多电能。 电网容量既可以用年总发电量来衡量，也可以用最大功率来衡量，这些是不同的东西。 能源是一种商品，如加仑汽油或千瓦时。 功率是能量的瞬时传递，即你在一秒钟内可以传递的能量。

在电网上，电力需求和供应在白天波动。 它们在晚上很低，但在温暖的日子里，随着白天的推移，需求不断攀升，而且变得更热，导致需要更多的空调。 交流电是电网高峰需求的主要驱动力。 需求往往在下午 6 点左右达到顶峰，但直到晚上 9 点左右仍然很强劲，然后下降到深夜。 在较冷的时候，最热的时候没有高峰，所以一天中往往有两个（低得多的）高峰。 在任何给定时间，电网都有电力容量。 由于可再生能源，这一数字在白天会波动，但关键目标是确保从下午 4 点到晚上 9 点，当需求最高时，我们有足够的供应能力来满足它。 所以我们花钱建造发电厂和输电线路来提供这种供应。

该图表显示了 3 年 2022 月 55 日热浪期间加利福尼亚的供需情况。总供应量超过 3gW，因此有相当多的额外供应，但在下午 9 点至晚上 40 点的高峰期，超过 XNUMXgW。

当天剩下的时间，供应仍然可用。 我们可能只在下午晚些时候打开所有的发电厂，但我们已经为它们付费，如果我们愿意，可以在其他时间运行它们。 有些工厂，比如核电站，必须整天运行，它们很难关闭。 高效的天然气工厂需要一些时间来预热和冷却，但我们可以在不需要时将其关闭。 水力发电厂可以根据需要打开和关闭。 太阳能发电厂当然只在白天发电，而且在晴天时最多。

汽车可以在一天中的任何时间充电。 美国的汽车平均每天行驶不到 40 英里，这意味着如果需要，他们通常可以连续 5 天不充电，但只要能插电，他们肯定可以选择何时充电。大多数在晚上插电，当电网上的过剩电力容量最大时，电力是最便宜的。 未来，会有更多的人在工作中插电，但这些汽车的产能将持续到下午 2 点左右。 极少数公路旅行的汽车需要在下午晚些时候充电，他们会为此支付额外费用。

不理解这一点的人认为，具有讽刺意味的是，加州在同一周宣布到 2035 年实现全电动化的计划，因为热浪提醒人们不要在下午 4 点到 9 点充电。 这被误报了，因为他们要求人们避免给汽车充电，但事实上，不要在高峰期充电的建议在任何时候都是标准的好建议，而不仅仅是在热浪中。 由于这种短缺，加利福尼亚没有人发现自己有一辆死车，因为这只是一个需求高峰 为了力量，而不是能量， 在高峰期。

（应该注意的是，尽管有警告，加州电网运营商从来不需要轮流停电。要求人们减少电力的简单短信效果出奇地好。）

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能源是有用的工作，例如移动汽车和冷却房屋。 它以千瓦时 (kWh) 甚至加仑汽油等单位来衡量。 功率是能量流动的速率，以千瓦或马力为单位。 您的汽车可能需要一加仑汽油才能行驶 30 英里或 7.5 千瓦时，但它需要更大的马力才能更快地行驶。 特别是因为 kW 和 kWh 听起来如此相似，所以人们会感到困惑。

更节能

我们不需要增加电网的功率来为所有汽车充电，但它需要产生更多的能量。 即使 2035 年的所有新车都是电动的，但要等到大约 20 年后，大多数汽油车才会上路。 今天，美国人每年行驶大约 3 万亿英里（半光年！）如果他们在特斯拉这样的汽车上做到这一切TSLA
模型 3，每年将需要 750 太瓦时 (tWh)。 2020 年，美国发电量为 4,000 太瓦时，因此增长了约 20%——尽管要到 2050 年左右才会如此。不仅如此，因为将会有卡车每英里使用更多的能源，以及其他效率较低的汽车，而且还有将会有更多的汽车和更多的驾驶，但这让您大致了解所需的额外能量。 （我们还希望将家用燃气供暖和热水从化石燃料转移到电热泵，这是一个不同的讨论。）

美国电网在过去 20 年中的总能源输出已经增加了 30%，所以这肯定是以前没有任何特别努力的事情。 因为增加的幅度可能更大，所以可能需要做出一些特别的努力。 （也许不是，我们在提高效率方面一直在进步，我们的许多电器和灯泡之类的东西所消耗的电量只是过去的一小部分。）

虽然我们需要多出 20% 的能源，但由于电动汽车，我们不需要更多的电力。 我们可能需要更多的能量来做其他事情——尤其是人口增长——或者当我们变得更有效率时我们可能需要更少的能量。 新发电厂提供更多电力和更多能源，尽管方式不同。 如果我们计划只燃烧更多的煤和天然气，我们实际上可以通过燃烧更多的燃料从现有的工厂获得更多的能源，但这不是我们的计划，所以我们需要更多的可再生工厂。 不过，因为有汽车，我们不需要更多的电网。

这种额外的努力将主要来自可再生能源，尤其是太阳能。 这不是出于任何环境原因。 今天，太阳能是建造成本最低的新型发电厂。 当您查看任何类型的工厂每千瓦时的总成本时，太阳能是赢家——而且每年都在变得更便宜。 如果您只想以最低的价格获得能源，并且您可以在使用时进行选择，那么太阳能是唯一一个仅靠价格建造的工厂——尽管零排放当然很好。

虽然它干净、安静且易于操作，但它的一个缺点是它只在阳光明媚的时候才能供电。 事实上，如果你想每天发电 24 兆瓦时，你可以用一个 1 兆瓦的普通电厂全天运行，但如果使用太阳能，你可能需要一个 6 兆瓦的电厂，而你只能获得电力白天，除非你也有存储空间。 但是，该 6 兆瓦太阳能发电厂的单位能源成本将低于 1 兆瓦天然气、煤炭或核电厂。

为了解决这个问题，你需要找到一个大负载，当它被告知时——当阳光普照或刮风时——可以承担可再生植物的间歇性电力输送。

这正是负载电池的类型，也就是电动汽车。 一辆车只要插上电源，有余的时候就取电，缺的时候不取。 很少有其他负载如此灵活。 对于其他所有负载，您在需要时都需要电源，但使用电池时，您使用它的时间与使用它的时间不同。 像这样的另一种负载是过滤游泳池水——你只需要每天过滤足够的水，什么时候都没有关系。

加热和冷却

电网上最大的负载以及需求高峰的原因是冷却，当我们将加热从化石燃料转换为热泵（相反的空调）时，它也将成为一个大负载。 但是，如果我们使用为此设计的设备，加热和冷却也可以改变他们的需求。 那是因为您可以将热量（或冷量）储存在最便宜的“电池”中——水。

较新的先进空调知道当天晚些时候需要多少空调。 在夜间和早晨，它们将水冷却并冻结成绝缘的冰罐。 当电力便宜且充足时，当温度较低且需要较少的努力时，他们会这样做。 后来，当电力稀缺时，他们用冰来冷却建筑物。 我们的温度预测现在非常准确，因此计算机可以控制整个过程，使其快速高效。 电力要么在晚上（当需求低）要么在早上（当它仍然凉爽并且太阳能大量过剩时）。太阳能过剩将如此之大，以至于所有可以及时移动的负载（如电池） ，制冷和制热）将在早上采取盈余。 可再生能源需要存储，但存储将是汽车中的电池，以及冰罐或（用于加热）热水。 还将有其他类型的存储（抽水蓄能和电池以及其他方法），但与我们坚持使用旧空调相比，我们需要的存储空间要少得多。

因此，未来可再生电网的大部分问题都可以通过电动汽车和冰来解决。 请注意，这不涉及通过所谓的“车辆到电网”技术将汽车用作电池。 一旦电池变得超耐用，这可能会完成，但是当昂贵的汽车电池在运行时用完时就没有意义了，除非在电网过载期间可以以非常高的现货价格出售电力。

（用于制冷和供暖的冰蓄冷的部署速度出奇地慢。据该领域最早的公司 Ice Energy 的前首席执行官 Mike Hopkins 所说，安装空调的人只是不习惯新事物，甚至是基本的政府指令并没有让它发生得足够快。他认为法律应该开始要求储存——不一定是冰——用于新建筑的供暖和制冷，这将解决高峰需求问题。）

太阳能的问题是它按照太阳的时间表发电，而不是你的。 电动汽车需要更多电能，但可以按照太阳的时间表接受。 这两个问题相互抵消。 当您添加空调、家庭供暖系统和热水系统的能力来制造和储存供暖和制冷并在以后分配时，就好像问题是为彼此制造的一样。 当然，这并不能解决所有问题——我们将需要其他类型的存储，可能还需要更多的风能、核能和地热能。 我们仍将在一段时间内使用我们的天然气工厂来达到顶峰。 有些人认为我们甚至会使用电动汽车中的电池在高峰期将电力卖回电网以避免这种情况。 在上面的图表中，黄色的太阳能线路将变得更高——实际上高于峰值需求，但这会在晚上 7 点太阳下山时产生一个大问题，突然间所有的峰值电力都必须来自非太阳能。

电动汽车拯救电网的方式是，它们让我们建立了大量廉价的绿色太阳能发电能力，然后为我们提供了一个地方，可以将所有额外的太阳能输出从早上到下午 3 点。

我们还需要在早上 8 点到下午 3 点停车的地方安装更多充电插头，这是工作场所和家庭的混合。 虽然晚上是最方便的时间，但廉价的太阳能盈余将在早上。 仍有许多工作要做，但电动汽车凭借其在掌权方面的灵活性，将成为解决方案的一部分，而不是问题的一部分。