南非承诺到2050年逐步淘汰人为碳排放,为此需要增加可再生能源在国家电网中的比重。该国是全球第15大碳排放国,目前仍严重依赖燃煤发电,交通系统也完全依赖原油及其衍生物。

实现净零排放的关键在于家庭能源消费的脱碳,目前家庭能源使用占总排放量的40%。工程师和技术管理专家近期研究了如何利用家庭屋顶太阳能系统产生的多余清洁电力,以及如何通过电池电动汽车在家中储存太阳能,并将两者接入电网。
一个类比是:将南非的太阳能潜力比作漏水的雨水水箱,有充足的“雨水”(阳光),但缺乏“管道”(双向电表)和“额外的水桶”(电动汽车电池),导致一半的“水”(清洁能源)未被利用。相反,可以建立系统捕捉每一滴阳光,在房屋、汽车和邻居之间共享能源。类似商业项目已在中国、日本和德国投入运营。
该想法在南非面临的主要障碍是小规模太阳能和电动汽车对大多数家庭来说成本较高。解决方案包括安装双向电表,允许房主将多余太阳能卖回电网,以及为电动汽车车主提供车到网设备,储存并出售多余太阳能。
同步推进基础设施现代化,如安装双向智能电网和车到网设备,可显著增加清洁能源产量。屋顶太阳能系统估计产生的能源比住宅所需多约40%,如果安装双向电表,家庭可将未使用太阳能卖回电网。
市政当局也可通过购买家庭产生的多余可再生能源并转售而受益。仅在南非开普敦,安装双向电表每年可产生约1.44亿兰特(880万美元)额外利润,支持更具包容性的能源转型,并减少燃煤发电产生的温室气体。
家庭太阳能系统可使用车到网设备与电池电动汽车集成,允许电动汽车电池与家庭电器及国家电网连接。电动汽车车主可通过车到网设备向电网出售电力,降低运行电动汽车的年度成本,包括电力成本、车辆本身成本和运营成本。
实践中,电动汽车车主可在太阳能发电高峰期(每天上午10点到下午4点)为汽车充电,利用“免费”多余太阳能补贴出行成本。这对于在家工作或在清晨和傍晚使用车辆的人来说是理想的,工作场所的充电站也能实现这一点。
人们可使用车辆电池(通常为40-100千瓦时)在夜间高峰期为家庭供电或将能源卖回电网,同时保留足够能源供早晨出行。这将抵消拥有电动汽车的年度成本,并通过削峰增强国家电网。如果管理得当,房主和车主应能支付不超过驾驶内燃机汽车和使用国家电力公司Eskom电力的费用,实现转向可再生能源选项而不增加额外成本。
到2050年实现净零排放是南非《气候变化法》下的法律义务。双向电表和车到网充电站将帮助该国实现这一目标。然而,家庭双向电表的费用支付问题存在争议,专家认为国有电力供应商Eskom和市政当局应承担注册和计量费用,而非房主支付。
这是因为电力分销商获得的收益至少是电表本身成本的五倍,分销商获得廉价能源并出售给其他客户,电网也因更多可再生能源输入而受益。没有这项技术,向绿色能源未来转型的成本对单个家庭来说仍然较高,但有了这项技术,转型在经济上变得具有竞争力。



