Ekonomska logika spajanja solarne instalacije i električnog vozila ne počiva na „besplatnoj energiji“, već na maksimizaciji sopstvene potrošnje. Razlika između cene po kojoj se energija uvozi iz mreže i cene po kojoj se solarni višak izvozi u mrežu po pravilu je značajna. Svaki kilovat-sat sopstvene proizvodnje utrošen na licu mesta vredi koliko ta razlika – pa je cilj potrošiti što veći deo proizvedene energije tamo gde je i nastala, umesto da se izveze po niskoj otkupnoj ceni.
Električno vozilo je u tom kontekstu najveći upravljivi potrošač kojim domaćinstvo ili objekat raspolaže. Za razliku od većine uređaja, njegovo punjenje može da se vremenski pomera i da mu se snaga modulira, što ga čini idealnim sredstvom za apsorbovanje solarnog viška.
Krive proizvodnje i potrošnje
Suštinski problem je vremenske prirode. Proizvodnja fotonaponske instalacije prati zvonoliku krivu sa maksimumom oko solarnog podneva. Profil potrošnje retko prati taj oblik: kod stambenih objekata vozilo je preko dana najčešće odsutno, a priključuje se uveče, kada je proizvodnja već pala na nulu.
To anti-poklapanje proizvodne i potrošačke krive je glavni inženjerski izazov. Bez intervencije, solarni višak odlazi u mrežu sredinom dana, dok se vozilo uveče puni iz mreže – pa instalacija i vozilo, iako fizički povezani, energetski rade jedno mimo drugog.
Punjenje vođeno viškom (surplus charging)
Rešenje je regulaciono. Merni uređaj na mestu priključenja objekta na mrežu (brojilo ili strujni transformator) u realnom vremenu meri smer i veličinu protoka energije. Kada se detektuje izvoz – odnosno višak proizvodnje iznad trenutne potrošnje objekta – sistem za upravljanje moduliše struju punjenja vozila tako da taj višak bude utrošen, a razmena sa mrežom svedena na nulu.
Ovde se javljaju konkretna ograničenja koja sistem mora da uvaži. Punjač ima minimalnu struju punjenja, prema standardu oko 6 A po fazi; ispod nje vozilo se ne može puniti. Pri jednofaznom punjenju to odgovara približno 1,4 kW, što je prag solarnog viška ispod kojeg čisto solarno punjenje nije moguće bez dopune iz mreže. Zbog toga napredniji punjači prebacuju između jednofaznog i trofaznog režima: jednofazno za male viškove, trofazno kada proizvodnja poraste. Regulacija takođe mora da sadrži histerezis (mrtvu zonu), kako prolazak oblaka i kratkotrajne promene proizvodnje ne bi izazvali stalno uključivanje i isključivanje punjenja.
Premošćavanje vremenskog jaza
Tamo gde se profil potrošnje ne može uskladiti modulacijom, jaz se premošćuje na dva načina.
Prvi je lokacija punjenja. Ako se vozilo puni tamo gde provodi dan – na radnom mestu ili u depou – potrošnja se prirodno poklapa sa satima najveće proizvodnje, bez potrebe za skladištenjem.
Drugi je stacionarna baterija kao tampon: ona skladišti dnevni višak i predaje ga vozilu uveče. Pri tome treba računati sa gubicima: svako dodatno skladištenje uvodi gubitke pri punjenju i pražnjenju (red veličine 10–15% kod litijumskih baterija). Direktno punjenje vozila iz panela je zato energetski efikasnije od puta panel–baterija–vozilo, pa baterija ima smisla prevashodno za onaj deo viška koji se ne može utrošiti direktno.
Dimenzionisanje
Funkcionalnost sistema zavisi od usklađenosti tri veličine: instalisane snage panela, snage punjača i profila ostale potrošnje objekta. Predimenzionisan punjač retko će raditi punom snagom iz viška; preslaba instalacija davaće višak nedovoljan za smislenu modulaciju. Ispravno dimenzionisanje polazi od stvarnih krivih proizvodnje i potrošnje na konkretnoj lokaciji, a ne od nominalnih vrednosti.
Industrijska primena
U poslovnom okruženju uslovi su gotovo idealni. Industrijski objekat raspolaže velikom krovnom površinom i voznim parkom koji preko dana miruje na parkingu – dakle, potrošačem koji je prisutan tačno u satima najveće proizvodnje. Poklapanje krivih je prirodno, udeo sopstvene potrošnje visok, a efekat dvostruk: smanjuju se i troškovi energije objekta i troškovi goriva voznog parka.
Ograničenja
Sistem nije sezonski neutralan. Zimi i pri oblačnom vremenu proizvodnja je znatno niža, pa solarno punjenje pokriva manji deo potreba. Realan cilj nije energetska samodovoljnost, već što veći udeo utrošene energije iz sopstvene proizvodnje kroz godinu. U tome je i mera uspeha celog sistema: ne u nominalnoj snazi komponenti, već u ostvarenom udelu sopstvene potrošnje.
