Ladda med solceller

När man diskuterar elbilar brukar ofta ämnet laddning med solceller dyka upp. Skulle det vara bra att täcka bilen med solceller så den kan ladda sig själv i solljus? Problemet med det är dels bilarnas små areor -alldeles för lite utrymme för tillräckligt många solceller- och att då måste bilen stå ute i solen och koka. Du kan inte parkera i skugga eller parkeringshus.

– Mycket bättre att ha solcellerna på garagetaket! brukar jag då säga.

– Men då kan man bara ladda bilen på dan, och då är jag ju inte hemma! brukar motargumentet då oftast lyda. Fast då har man inte riktigt förstått hur elsystemet fungerar.

I bilden ovan är bilen ansluten direkt till solpanelerna. Det är oftast så folk föreställer sig sol-laddning av elbilar. Det brukar finnas ett antal kontrollenheter mellan solpanelen och bilen men de är inte inritade för enkelhetens skull.

Men om bilen inte står hemma utan längre bort? Till exempel på jobbet?

Ja då måste man dra riktigt långa ledningar fram till bilen! Och det är just det elnätet är. I teorin skulle du kunna hyra en sladd från elbolaget och ha din alldeles egen kabel från solpanelen ända bort till din bil på jobbet. (Plus ett antal transformatorer, växelriktare med mera som inte är med i bilden.) Det skulle dock bli ohyggligt dyrt, och kaos om alla gjorde så.

Du kan istället ansluta din solpanel till allmänna elnätet och leverera el till den. Någon annanstans i elnätet ansluter du din bil och drar lika mycket ström från elnätet som dina solceller levererar. Du kommer inte få exakt samma elektroner som dina solpaneler genererade men i det stora kommer du fortfarande ha överfört energin från din solpanel till din bil. Ungefär som telefonnätet inte heller består av separata telefonledningar till dina bekanta utan alla samsas på samma ledningar.

Din bil behöver alltså inte vara direktansluten till solpanelen, du kan dra hur lång ledning som helst mellan dem – och elnätet är just långa ledningar som delas av många användare. Så länge du pytsar i lika mycket el från solpanelerna som din bil drar när den laddas på jobbet kan du lika gärna ha solpanelen hemma på garagetaket och bilen på jobbet och ladda. Eller så behöver solpanelen inte ens vara hemma på garagetaket, den kan lika gärna stå nån helt annanstans – som i en kooperativ solcellsanläggning du är delägare i.

– Men om jag inte kan ladda bilen dagtid på jobbet då? Bara hemma på natten?

Problemet med el är att all el som genereras måste omedelbart förbrukas. Det måste i varje ögonblick vara balans mellan hur mycket el som matas in i elnätet och hur mycket el som används. Fast du skulle kunna skaffa ett jättestort batteri som du laddar med elen på dagtid, och sen när du kommer hem på kvällen ladda bilen med den lagrade elen. Det blir som de där powerbanken som finns till mobiltelefoner, fast oerhört mycket större. Och oerhört mycket dyrare.

Den Powerwall som Tesla Motors säljer skulle inte duga för uppgiften, för den är på endast 10 kWh. En elbil brukar förbruka mer än så på en dag, så du skulle behöva skaffa flera stycken av dem för att täcka behovet. Det blir dyrt.

Finns det ingen billigare lösning? Jo, i Sverige finns det faktiskt! Betrakta denna bild:

Du genererar el med hjälp av solpanelen till vänster som via elnätets långa ledningar laddar din bil på jobbet. Huset bredvid får sin el från ett vattenkraftverk istället. Kan du inte ladda din bil på jobbet blir det så här istället:

Elen som dina solceller genererar laddar inte din bil (för den är ju inte ansluten) utan “släpps ut” på det allmänna elnätet. Istället för din bil blir det huset på bilden som kommer använda elen. Driva kylen, tvättmaskinen, kaffeapparaten. Han som bor i huset kommer inte märka av att strömmen han kokar kaffet med inte kommer från vattenkraftverket som vanligt utan från din solpanel. Men i och med att han fick strömmen från din solpanel behövde inte vattenkraftverket generera nåt ström åt honom. Vattenkraftverket behövde generera mindre ström så det gick åt mindre vatten. De kubikmeter med vatten som skulle använts till att generera hans ström fick stanna kvar i kraftverksdammen då husägaren fick strömmen från din solpanel istället.

På kvällen sen när du kommer hem och ska ladda bilen kan du inte få el från solpanelen längre. Det är natt och solen lyser inte. All el som din solpanel genererat under dagen har skickats ut på elnätet och använts av andra. Istället får vattenkraftverket generera elen som din bil behöver för att ladda. De kubikmeter vatten som sparades på dagen i och med att elen folk behövde genererades av din solpanel kommer nu till användning på natten och genererar el som laddar din elbil.

Man kan säga att vattnet i vattenkraftverkets damm blir som ett stort batteri. Vattenkraftverket kommer behöva generera mindre el på dagen men mer på natten. Vattenkraftverket och solpanelen kommer samverka med varandra i symbios – de kommer balansera varandra. I Sverige med våra enorma vattenkraftverk är det möjligt att balansera solpanelernas produktion på ett miljövänligt sätt. I andra länder med färre vattenkraftverk går det dock inte att lösa problemet lika snyggt.

Idag körs de traditionella kraftverken som vatten- och kärnkraft väldigt ojämnt. De ska generera mycket el på dagen när det är stor efterfrågan, men betydligt mindre på natten när efterfrågan är mycket lägre. I framtiden, med fler solpaneler och elbilar kan det bli så att de traditionella kraftverken kan komma behöva generera mindre el på dagen men mer på natten. Belastningskurvan som liknar en berg-och-dalbana mellan dag och natt kan bli en mycket jämnare belastning dygnet runt.

Massor av små elproducenter med var sin solpanel istället för några få stora kraftverk gör dock att elnätets komplexitet ökar. Att i varje ögonblick hålla produktion och förbrukning i balans blir oerhört mer komplicerat. Framtidens elnät blir “smart”, med datorer som sköter det komplexa övervakandet och styrandet och där de anslutna elbilarna både kan laddas och urladdas av elnätet. Tänk dig till exempel scenariot där elbilen du laddat på jobbet med ström från din solpanel hemma åker hem och driver ditt hus på natten…