اتصال خودرو به شبکه و هرآنچه باید بدانیم

در این برگه قصد داریم در مورد اتصال خودرو به شبکه صحبت کنیم و هرآنچه نیاز است را یادبگیریم. پس با ما همراه باشید.

فهرست مطالب

1- وسیله نقلیه به شبکه چیست؟

2- چرا باید به V2G اهمیت دهیم؟

3- V2G چگونه کار می‌کند؟

4- مزایای V2G چیست؟

5- چگونه V2G تبدیل به جریان اصلی خواهد شد؟

——————————

مقدمه

در مبارزه با گرمایش جهانی، منابع انرژی تجدیدپذیر نقش بسزایی دارند. اما بدلیل نوساناتی که دارند، باعث بی ثباتی در سیستم انرژی ما می‌شود. از این رو، برای استفاده از این منابع به ظرفیت ذخیره انرژی قابل توجهی نیاز است. با فناوری وسیله نقلیه به شبکه (V2G)، می‌توانیم از وسایل نقلیه الکتریکی برای مدیریت بهتر تقاضای انرژی تجدیدپذیر و متعادل کردن سیستم انرژی خود استفاده کنیم.

——————————

1- وسیله نقلیه به شبکه چیست؟

وسیله نقلیه به شبکه یا به اختصار V2G، فناوری است که انرژی را قادر می‌سازد از باتری یک وسیله نقلیه الکتریکی (EV) به شبکه برق بازگردانده شود. با فناوری V2G، یک باتری EV را می‌توان بر اساس سیگنال‌های مختلف – مانند تولید انرژی یا مصرف آن، تخلیه یا دشارژ کرد. فناوری V2G شارژ دوطرفه را تامین می‌کند که امکان شارژ باتری EV و گرفتن انرژی ذخیره‌شده در باتری خودرو و بازگرداندن آن به شبکه برق را فراهم می‌کند. در حالی که شارژ دوطرفه و V2G اغلب به صورت مترادف استفاده‌می‌شوند، تفاوت جزئی با یکدیگر دارند. بدین ترتیب که، شارژ دوطرفه به معنای شارژ و دشارژ است، درحالیکه، فناوری V2G فقط جریان انرژی باتری خودرو را به شبکه باز می‌گرداند.

V2X چیست؟

علاوه بر V2G، مخفف دیگری نیز وجود دارد که اغلب در رابطه با شارژ دوطرفه ذکر می‌شود و با عبارت V2X شناخته‌می‌شود. V2X به معنی اتصال وسیله نقلیه به همه چیز، شامل خدمات وسیله نقلیه به خانه (V2H)، وسیله نقلیه به ساختمان (V2B) و وسیله نقلیه به بار (V2L) است. بسته به اینکه می‌خواهید از برق باتری EV در خانه یا ساختمان اداری خود استفاده کنید، اختصارات مختلفی برای هر یک از این موارد استفاده وجود دارد.
به طور خلاصه، ایده پشت V2G، شبیه به شارژ هوشمند معمولی است. شارژ هوشمند که به عنوان شارژ V1G نیز شناخته می‌شود، ما را قادر می‌سازد تا شارژ خودروهای الکتریکی را به گونه‌ای کنترل کنیم که در صورت نیاز، قدرت شارژ را افزایش و کاهش دهیم. V2G یک قدم جلوتر می‌رود و توان شارژ شده را قادر می‌سازد که به طور لحظه ای از باتری‌خودرو به شبکه بازگردانده شود تا تغییرات در تولید و مصرف انرژی متعادل شود.

——————————

2- چرا باید به V2G اهمیت دهیم؟

به طور خلاصه، V2G به کاهش تغییرات آب و هوا کمک می‌کند، و به سیستم انرژی ما اجازه می‌دهد تا انرژی‌های تجدید پذیر بیشتر و بیشتری را متعادل کند. با این حال، برای موفقیت در مقابله با بحران آب و هوا، سه مورد باید در بخش انرژی در نظر گرفته شود و اتفاق بیفتد که عبارتند از: کربن زدایی، بهره وری انرژی و برق رسانی. در زمینه تولید انرژی، کربن زدایی به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید اشاره دارد. این مسئله، مشکل ذخیره انرژی را مطرح می‌کند.
سوخت‌های فسیلی را می‌توان به عنوان نوعی ذخیره‌سازی انرژی در نظر گرفت، زیرا در هنگام سوزاندن انرژی آزاد می‌کنند، اما، نیروی باد و خورشید عملکرد متفاوتی دارند. این نوع انرژی ها باید یا در زمان تولید استفاده شوند یا برای استفاده بعدی ذخیره شوند. همانطور که تولید انرژی تجدیدپذیر به طور فزاینده‌ای راه خود را به سیستم انرژی ما باز می‌کند، نوسانات بیشتری ایجاد می‌کند که نیاز به روش‌های جدید برای تعادل و ذخیره انرژی را پر اهمیت‌تر می‌کند.
به طور همزمان، بخش حمل و نقل نقش خود را در کاهش کربن ایفا می‌کند. تعداد قابل توجه خودروهای برقی در جاده‌ها و افزایش پیوسته آن‌ها، گواه این ادعا است. در سال 2022، 14 درصد از کل خودروهای فروخته شده، الکتریکی بودند، در حالی که این تعداد در سال 2020 تنها 5 درصد بود.
باتری‌های EV مقرون به صرفه‌ترین شکل ذخیره انرژی هستند؛ زیرا نیازی به سرمایه گذاری اضافی در بخش سخت افزار ندارند. با V2G، می‌توانیم از ظرفیت باتری تا 10 برابر کارآمدتر از، شارژ هوشمند معمولی استفاده کنیم. فناوری V2G ما را قادر می‌سازد تا بهترین استفاده را از تعداد موجود وسایل نقلیه برقی داشته باشیم.
تا سال 2030، ممکن است تا 250 میلیون خودروی الکتریکی در سراسر جهان وجود داشته‌باشد. این بدان معناست که ما حدود 250 میلیون ذخیره انرژی کوچک روی چرخ‌ها خواهیم داشت. تحقیقات نشان می‌دهد که تا پایان این دهه، باتری‌های EV باید بتوانند تقاضای ذخیره انرژی برای کوتاه مدت را برآورده کنند.

——————————

3- V2G چگونه کار می کند؟

وقتی صحبت از استفاده از V2G در عمل به میان می‌آید، مهم‌ترین موضوع این است که مطمئن شویم که رانندگان خودروهای برقی در صورت نیاز، انرژی کافی در باتری ماشین خود را دارند. به عنوان مثال، یک راننده باید بتواند در هر زمانی که بخواهد به محل کار خود برود و برگردد. این نیاز اساسی V2G و هر فناوری شارژ دیگری است: راننده EV می‌بایست بتواند هر زمانی که می‌خواهد خودرو را از برق بکشد و بداند باتری در آن زمان چقدر پر شده‌است.
هنگام استفاده از شارژ هوشمند، زمانی که باتری به طور کامل شارژ شود، امکان متعادل کردن شبکه به پایان می‌رسد. با V2G، توازن شبکه می‌تواند در تمام مدت زمانی که وسیله نقلیه به برق وصل است، ادامه یابد. شارژ خصوصی (در خانه یا محل کار) برای V2G ایده آل است، زیرا مدت زمان اتصال وسیله نقلیه به شارژر طولانی است. این موقعیت، امکان کنترل شارژ و دشارژ را در مناسب‌ترین زمان‌ها برای سیستم الکتریکی فراهم می‌کند.

یک مثال عملی:

در شرکت Virta HQ، در حال حاضر هفت ایستگاه شارژ V2G در حال استفاده هستند. این ایستگاه‌ها در گاراژ ساختمان اداری، در کنار ایستگاه‌های شارژ هوشمند معمولی و در دسترس عموم قرار دارند. هنگامی که ایستگاه V2G در حال تخلیه است، برق اینجا مستقیماً به باتری‌های خودروی مجاور که در ایستگاه‌های معمولی شارژ می‌شوند، منتقل می‌شود؛ زیرا این بخش نزدیک‌ترین مکانی است که تقاضای برق مداوم دارد. اگر هیچ خودرویی شارژ نشود، برق تخلیه شده برای روشنایی گاراژ یا تهویه مطبوع استفاده‌می‌شود که باعث کاهش کل مصرف انرژی ساختمان می‌شود.

——————————

4- مزایای V2G چیست؟

استفاده از فناوری V2G میتواند مزایای بسیاری داشته‌باشد که باتوجه به شرایط و اهداف استفاده متفاوت است. بطور خلاصه برخی از این مزایا عبارتند از:

• هزینه‌های مالکیت (TCO) ناوگان کاهش می‌یابد.
• تولیدکنندگان خودرو می‌توانند وسایل نقلیه با ارزش افزوده را بفروشند.
• طرفین بازار انرژی می‌توانند معامله کنند و تعادل خود را بهینه کنند.
• اپراتورهای شبکه می‌توانند سرمایه‌گذاری‌ها را بهینه کرده و شبکه را تثبیت کنند.
• در ادامه به بررسی دقیق‌تر این مزایا از دیدگاه‌های متفاوت می‌پردازیم.

املاک و مستغلات

هنگام نصب ایستگاه شارژ، مرحله اول بررسی سیستم برق ساختمان است. اتصال الکتریکی می‌تواند مانعی برای پروژه نصب شارژ EV باشد، یا در صورت نیاز به ارتقاء اتصال، هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. خودرو به شبکه، و همچنین سایر ویژگی‌های مدیریت انرژی هوشمند مانند مدیریت بار پویا (DLM)، به شارژ خودروهای برقی در هر مکانی، بدون توجه به محیط، مکان یا محل کمک می‌کند.
مزایای V2G برای ساختمان‌ها زمانی قابل مشاهده‌است که برق باتری‌های خودرو در جایی که بیشتر مورد نیاز است، استفاده شود. V2G به تعادل تقاضای برق و جلوگیری از هرگونه هزینه غیرضروری برای گسترش سیستم برق کمک می‌کند. با V2G، افزایش لحظه‌ای مصرف برق در ساختمان با کمک EV‌ها متعادل می‌شود و نیازی به مصرف انرژی اضافی از شبکه نیست.

شبکه برق

هنگامی که مصرف برق افزایش می‌یابد، می‌تواند به شبکه برق در منطقه کمک کند. توانایی ساختمان برای متعادل کردن تقاضای برق خود با ایستگاه‌های شارژ V2G، به شبکه برق در مقیاس بزرگتر کمک می‌کند. این ویژگی زمانی مفید خواهد بود که مقدار انرژی تجدیدپذیر در شبکه، که با باد و خورشید تولید می‌شود، افزایش یابد. منابع انرژی تجدیدپذیر ناپایدار هستند و در مناطقی که به انرژی باد و خورشید متکی هستند، چالش‌هایی ایجاد می‌کنند. این شرایط باعث “ازدحام شبکه” یا تنگناهایی می‌شود که می‌تواند از رسیدن برق به مقصد جلوگیری کند. خوشبختانه، خودروهای برقی با کنترل هوشمند می‌توانند راه حلی برای ازدحام شبکه ارائه دهند و از نیاز به ارتقاء زیرساخت شبکه گران قیمت جلوگیری کنند.
بدون فناوری وسیله نقلیه به شبکه، انرژی باید از نیروگاه‌های ذخیره خریداری شود، که قیمت برق را در ساعات اوج مصرف افزایش می‌دهد، زیرا راه‌اندازی این نیروگاه‌های اضافی یک روش پرهزینه است. به علاوه، اکثر این نیروگاه‌های ذخیره، کربن تولید می‌کنند. از این رو بدون هیچ کنترلی، باید قیمت داده شده را پذیرفت، اما با V2G می‌توان هزینه و سود را بهینه کرد.

ناوگان

اپراتورهای ناوگان می‌توانند در یک برنامه V2G ثبت نام کنند و درآمد اضافی ایجاد کنند؛ زیرا شرکت‌های برق برای دشارژ باتری ماشین به ناوگان، مبلغ خوبی پرداخت می‌کنند. در عین حال، ناوگان شما می‌تواند به تعادل شبکه برق کمک کند. با استفاده از V2G، ناوگان می‌تواند از وسایل نقلیه خود جهت ذخیره انرژی موقت استفاده کند.

رانندگان EV

چرا رانندگان EV در پاسخ به تقاضا در شبکه برق مشارکت می‌کنند؟

از آنجایی که انتظار می‌رود راه‌حل‌های V2G به یک ویژگی مالی سودمند برای شرکت‌های انرژی تبدیل شوند، آنها انگیزه روشنی برای تشویق مصرف‌کنندگان به مشارکت دارند. از این گذشته، تکنولوژی، دستگاه‌ها و وسایل نقلیه سازگار با فناوری V2G کافی نیستند، بنابراین، مصرف‌کنندگان باید مشارکت کنند، باتری‌های خودروی خود را وصل کرده و فعال کنند تا برای V2G استفاده شود. مشابه ناوگان، رانندگان خودروهای برقی فردی نیز می‌توانند از درآمد اضافی برای ذخیره انرژی اضافی در وسایل نقلیه خود و فروش آن به شبکه‌های برق بهره‌مند شوند.

——————————

5- چگونه V2G تبدیل به جریان اصلی خواهد شد؟

به زودی راه حل‌های V2G به صورت تجاری در دسترس قرار خواهند گرفت. اما قبل از اینکه این فناوری به ابزار اصلی مدیریت انرژی تبدیل شود، پیشرفت‌های زیادی باید انجام شود.

الف. فن آوری و دستگاه‌های V2G

چندین ارائه‌دهنده سخت‌افزار مدل‌های دستگاه سازگار با فناوری V2G را توسعه داده‌اند. درست مانند هر دستگاه شارژ دیگری، شارژرهای V2G در حال حاضر در اشکال و اندازه‌های مختلفی عرضه می‌شوند. معمولاً حداکثر توان شارژ حدود 11 کیلو وات است که فقط برای شارژ خانه یا محل کار کافی است. اما ما همچنین می‌توانیم شارژرهای V2G با قدرت شارژ تا 15 کیلو وات را پیدا کنیم. در آینده، راه حل‌های شارژ گسترده‌تری اعمال خواهد شد. دستگاه‌های شارژ V2G، شارژرهای DC (جریان مستقیم) هستند، بنابراین، می‌توان از شارژرهای سواری یک طرفه خود خودروها عبور کرد.
همچنین، پروژه‌هایی وجود داشته‌است که در آنها یک وسیله نقلیه دارای یک شارژر DC داخلی است و خودرو می‌تواند به یک شارژر AC وصل شود. البته، این روش را نمی‌توان به عنوان یک راه حل رایج امروزی درنظر گرفت. به‌طور خلاصه، دستگاه‌های بسیاری وجود دارند که  قابل استفاده هستند، با این حال، همچنان که فناوری به بلوغ می‌رسد، جا برای پیشرفت و بهبود وجود دارد.

ب. وسایل نقلیه سازگار با V2G

در حال حاضر، سازندگان خودروهای الکتریکی مانند نیسان، با ارائه مدل‌های خودروی سازگار با V2G به بازار، از دیگر خودروسازان پیشی گرفته‌اند. خودروهای نیسان لیف و نیسان e-NV200  از جمله مدل‌هایی هستند که می‌توانند با ایستگاه‌های V2G دشارژ شوند. میتسوبیشی نیز با مدل‌های Outlander PHEV و iMiev خود که اکنون با V2G نیز سازگار هستند به کلوپ پیوسته است. برخی دیگر از مدل‌های خودرو با قابلیت V2G پژو iON و سیتروئن C0 هستند. توانایی پشتیبانی از V2G یک فرصت واقعی برای OEM‌ها است و امیدواریم بسیاری از آنها به زودی به کلوپ سازگار با V2G بپیوندند.
به عنوان مثال، فورد در حال برنامه ریزی برای تجاری سازی V2G با وانت برقی لایتنینگ F-150 و هیوندای با مدل IONIQ 5 هستند؛ در حالی که فولکس واگن نیز استاندارد ISO-15118 را در خودروهای خود پیاده‌سازی می‌کند. مطابق برنامه‌ریزی‌ها، قرار است سازگاری با استاندارد CCS تا سال 2025 تجاری شود.

ج. همکاری: خودروسازان و بخش انرژی باید وارد عمل شوند.

V2G تنها یک نمونه (اما بسیار تاثیرگذار) از امکانات مدیریت انرژی است که خودروهای برقی برای آینده به ما ارائه می‌دهند. مسئله این است که بخش‌های انرژی در آینده با یا بدون V2G همگرا خواهند شد. با این حال، چرخ‌های بزرگ به آرامی می‌چرخند و مقاومت در برابر تغییر وجود دارد. نیسان در حال نشان دادن یک نمونه عالی به دیگر خودروسازان برای شروع همکاری با بخش انرژی به منظور توسعه چیزی جدید و متحول کننده و نگاه جسورانه به آینده است.
صنعت خودرو در حال گذر از انقلابی است که هرگز پیش از این نبوده است. ترکیب نیروها با بخش انرژی به صنعت خودرو فرصتی برای شروع دوران شکوفایی جدید می‌دهد. همین امر در مورد بخش انرژی نیز صدق می کند: با افزایش بهره‌وری انرژی و ورود انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر، تغییر مداوم برای شبکه برق شدید خواهد بود. بخش انرژی باید راه‌های جدیدی برای ایجاد تعادل بین تولید و مصرف انرژی بیابد. خوشبختانه، خودروهای برقی آماده کمک هستند.

د. استانداردهای اروپایی که شارژ EV را آسان تر می‌کنند.

بازارهای پاسخ به تقاضا در اروپا با نرخ بیش از 20 درصد در حال رشد هستند. V2G یکی از امیدوارکننده‌ترین ابزارها در بازارهای پاسخگویی به تقاضا است. جای تعجب نیست که پیش بینی می‌شود بازار V2G تا سال 2024 به بیش از 5 میلیارد دلار افزایش یابد. در حال حاضر، V2G هنوز یک تجارت مبتنی بر پروژه است، اما همه چیز در شرف تغییر است. V2G به زودی به یک تجارت سودآور تبدیل خواهد شد و شرکت‌های V2G بیشتری ظاهر خواهند شد.
استاندارد ISO 15118-20 اروپا یک رابط ارتباطی وسیله نقلیه به شبکه را برای شارژ دوطرفه تعریف می‌کند و انتقال دو جهته نیرو را برای چندین خودرو امکان پذیر می‌کند. در عمل، با استانداردهایی مانند این، شارژ EV هوشمندتر، کارآمدتر و راحت‌تر می‌شود. این بدان معناست که ظرفیت باتری EV برای مدیریت انرژی در چند سال آینده به شدت افزایش خواهد یافت.

 

مرجع

VEHICLE-TO-GRID (V2G): EVERYTHING YOU NEED TO KNOW

مطالب مرتبط

امکان‌سنجی سیستم خودرو برقی به شبکه

خودروهای برقی: چالش‌های باتری