Зарядка от транспортного средства к сети (V2G) считается одной из следующих крупных эволюций в том, как мы управляем не только тем, как мы используем электромобили, но и тем, как мы используем энергию в целом. По сути, двусторонний интерфейс между электросетью и аккумулятором электромобиля — это огромный шаг к интеллектуальному управлению энергопотреблением, которое позволит нам использовать меньше энергии, а также сократить выбросы углекислого газа.
По сути, это то, что следует из названия — средство, с помощью которого электромобиль подключается к электрической сети.
Традиционно поток энергии был однонаправленным, от централизованно генерируемых источников и втекал в аккумулятор подключенного электромобиля. Как и любой другой прибор или гаджет, требующий зарядки, электромобили просто потребляют энергию до тех пор, пока они не будут полностью заряжены, после чего бортовое управление зарядкой автоматически останавливает потребление энергии. Аккумулятор автомобиля затем сохраняет энергию, которую он потребляет, чтобы использовать ее исключительно для питания.
V2G обеспечивает двунаправленный поток энергии. Электромобили могут как получать энергию из сети для зарядки, так и разряжать ее обратно в сеть, когда это необходимо. Это может произойти, когда общий спрос на электроэнергию из сети высок или когда возобновляемые источники энергии, такие как солнечная или ветровая, не производят столько энергии, как обычно, из-за погодных условий.
В настоящее время спрос и предложение электроэнергии в сеть и из сети управляются на крупномасштабной основе. Требуемое количество энергии поступает от электростанций, ветряных электростанций, солнечных батарей и т. д., а Национальная энергосистема может «увеличить подачу газа», когда потребность в электроэнергии увеличивается, или уменьшать ее, когда она снижается. Эти пики и впадины широко известны, но в настоящее время борьба с ними осуществляется с помощью очень широких, а не изощренных мер по смягчению последствий, которые гораздо менее эффективны, чем могли бы быть. Это сопряжено со значительными затратами с точки зрения потерь энергии и выбросов.
Потребность в технологии V2G многогранна. Во-первых, по мере увеличения количества электромобилей на дорогах спрос на сеть будет расти. Исследования показали, что сеть может не отставать от спроса, но это не значит, что она будет эффективна в своем нынешнем виде. И дело в том, что хотя электромобили потенциально создают проблему, они также могут играть ключевую роль в ее решении.
Технология V2G означает, что энергия, накопленная в аккумуляторе подключенного электромобиля, может быть возвращена в сеть, когда это необходимо, и восполнена, когда на нее меньше требований. Энергия от электромобиля может потребоваться, когда зеленая генерация низкая, потому что это не особенно ветреный солнечный день, чтобы ветряные турбины или солнечные панели доказали свою эффективность. Это также могло бы сгладить вечерний пик, когда люди возвращаются домой, включают свои машины и телефоны и включают чайник. Затем электроэнергия может быть возвращена в электромобили, когда спрос снизится, например, ночью.
V2G помогает сглаживать пики и спады спроса и предложения без необходимости увеличивать централизованную углеродоемкую генерацию. Он также станет центральным элементом перехода к технологии интеллектуальных сетей, в которой управление энергопотреблением может осуществляться в очень локальном масштабе для достижения максимальной эффективности.
Одним словом, да. Но чтобы добавить к этому подробности, несмотря на то, что это было опробовано еще в 2015 году в Великобритании, это все еще происходит только в очень ограниченном масштабе.
Крупнейший в мире испытательный полигон V2G расположен в Лондоне вокруг парка электробусов TfL — самого большого такого парка в мире. Проект Bus2Grid использует энергию, хранящуюся в батареях до 28 электробусов, когда они подключены к сети в депо на севере города. При необходимости они могут возвращать в сеть более 1 мегаватта, помогая стабилизировать ее.
На данный момент эта схема сравнительно невелика и финансируется правительством совместно с различными организациями, включая Университет Лидса, UK Power Networks, TfL, автобусного оператора Go-Ahead London и производителя автобусов, китайскую фирму BYD. SSE Enterprise, которая занимается аппаратным обеспечением, считает, что если бы весь автобусный парк Лондона был переведен на электрические, аспект V2G мог бы сбалансировать электроэнергию для 150 000 домов.
В Великобритании также действуют пробные схемы для частных лиц, которые могут воспользоваться зарядкой V2G. На Оркнейских островах с начала 2019 года действует небольшая пробная схема. Она называется ReFLEX и основана на микрогенерации (10% домов там вырабатывают собственное электричество) и использует электромобили в качестве «отстойников» для балансировки сети, когда это необходимо.
Electric Nation — проект Western Power Distribution — недавно набрал 100 владельцев электромобилей Nissan с поддержкой V2G для участия в испытании V2G, чтобы проверить, как он может работать на частных лицах. В отличие от многих других подобных испытаний, в них принимают участие пять разных поставщиков электроэнергии, что должно обеспечить лучшее распространение данных. Майк Поттер, генеральный директор CrowdCharge (входит в состав Electric Nation), сказал:«Зарядка автомобиля от сети — отличная концепция, но она еще не была достаточно опробована в британских электрических сетях, чтобы ее можно было развернуть в стране. широкая основа – отсюда и необходимость этого проекта. В рамках этого испытания будут изучены реальные эффекты V2G и предложено интеллектуальное решение для управления зарядкой электромобилей».
Говоря о Nissan, он был в авангарде разработки V2G (отчасти потому, что его электромобили построены с использованием необходимой технологии зарядки CHAdeMO — подробнее ниже), работая с поставщиками энергии, такими как EDF в Европе и совсем недавно E.ON здесь, в Великобритании. . В партнерстве с E.ON компания Nissan GB установила 20 зарядных устройств V2G в своем Европейском техническом центре в Крэнфилде. Кроме того, планируется более широкое развертывание этой схемы.
Наконец, Octopus Energy уже опередила конкурентов, предложив полный комплект V2G — Nissan LEAF и все остальное — клиентам в Великобритании. Компания Octopus, запущенная в августе прошлого года, предлагала покупателям зарядное устройство Wallbox V2G и новый Nissan LEAF мощностью 40 кВт*ч за смехотворно разумные 299 фунтов стерлингов в месяц. Сделка заключалась в том, что клиенты должны были оставлять свои машины включенными с 18:00 до 5:00 не менее 12 раз в месяц. В течение этой ночи Ocotpus мог получать энергию от автомобилей клиентов, но взамен клиенты получали кэшбэк в размере 30 фунтов стерлингов.
Хотя технология для поддержки широко распространенного V2G уже существует, она не распространяется на все электромобили и всех поставщиков энергии. Наиболее фундаментальным ограничением его широкого распространения является тип подключения для зарядки электромобилей.
В настоящее время зарядка V2G возможна только с технологией зарядки CHAdeMO. Его развитие в основном основано на возможности двустороннего потока энергии, и его участники работают в соответствии с определенными спецификациями, критериями тестирования и сертификацией как на стороне электромобиля, так и на стороне зарядного устройства. Он также имеет обратную совместимость, поэтому текущие системы будут совместимы с любыми разработками, которые будут сделаны в будущем. Последняя версия зарядки CHAdeMO может работать на скоростях постоянного тока до 500 кВт, поэтому она определенно готова к будущему.
В Великобритании Nissan — единственный производитель, предлагающий зарядку CHAdeMO для своих электромобилей.
Комбинированная система зарядки (CCS), которая используется гораздо шире, в настоящее время не поддерживает двунаправленную зарядку. Тем не менее, в планах разработать его, чтобы к 2025 году поддерживалась зарядка от автомобиля до дома (V2H), а затем и зарядка V2G. Нет никакой гарантии — и на самом деле маловероятно — что нынешние автомобили, использующие CCS, будут поддерживать V2G в будущем.
Как видите, переход CCS к двунаправленной зарядке является камнем преткновения для повсеместного развертывания эффективной сети V2G как здесь, так и на других рынках.
В опубликованном в июле отчете National Grid Electric System Operator о сценариях будущей энергетики говорится, что к 2050 году до 45% британских домохозяйств будут предоставлять услуги V2G. это наилучший сценарий. В худшем случае эта возможность будет достигнута только на 10 %.
Еще один фактор, который следует иметь в виду, заключается в том, что развертывание V2G, вероятно, будет медленным на начальном этапе, поскольку люди, отстающие от них, переходят от двигателей внутреннего сгорания к электромобилям. В отчете предполагается, что это отставание может составлять от пяти до 15 лет. Эта первоначальная медлительность также в основном связана с необходимостью разработки CCS, прежде чем она будет поддерживать двунаправленную зарядку.
Маркус Стюарт, главный советник National Grid ESO, комментирует:«Путь CCS понятен, и мы не видим слишком много V2G в ранней части сценариев. В 2050 году поглощение колеблется от 5 до 45 процентов по сценариям, при этом 45 процентов приходится на раннюю поставку Net Zero. Два других сценария, совместимых с Net Zero, предполагают 11% и 26% в 2050 году. Это отражает неопределенность в отношении поглощения V2G».
Что касается производителей транспортных средств, Nissan является лидером в V2G, но другие изучают его — хотя примечательно, что предстоящий Nissan Ariya будет только с CCS, а не с поддержкой V2G. BMW разрабатывает свою технологию двунаправленной зарядки, и ее испытания должны начаться в начале 2021 года и продлиться год. Компания призывает другие заинтересованные стороны, в том числе зарядное оборудование и управление, коммуникационные интерфейсы и поставщиков энергии, также проявить свою значимость.
Audi недавно объявила, что она также исследует двунаправленную зарядку в рамках своей цели сделать свой автопарк углеродно-нейтральным к 2050 году. Однако исследование Audi больше касается автомобиля до дома (V2H), чем V2G, и фокусируется на тех их дома с солнечными панелями (фотоэлектрические или фотоэлектрические системы). В этом случае автомобиль будет действовать как децентрализованный накопитель энергии, в который можно будет подавать энергию, генерируемую фотоэлектрическими системами, когда он работает наиболее эффективно. Когда фотоэлектрическая энергия не так эффективна, энергия может быть получена от автомобиля, чтобы компенсировать дефицит. В автомобиле будет поддерживаться заданный уровень заряда, чтобы он всегда был готов к работе, если это необходимо.
Audi считает, что ее нынешний e-tron может питать обычный дом в течение недели, а поскольку отдельный инвертор не требуется, это очень экономичное решение.
Наконец, Tesla — это своего рода загадка V2G, поскольку она не решалась открыто принять эту идею из-за потенциальной деградации своих батарей, а также сравнительно небольшого размера своего автопарка. Тем не менее, было подтверждено, что возможность V2G была встроена в электронную архитектуру Model 3 — обнаружена другим автопроизводителем, который провел разборку Model 3, а не официально подтверждена самой Tesla. Широко сообщалось, что инвертор в модели 3 полностью способен не только преобразовывать входной переменный ток в постоянный, но и подавать его от батареи постоянного тока обратно на сторону переменного тока.
Ограничением для того, чтобы Tesla стала должным образом совместимым с V2G, является тот факт, что он использует соединение CCS2, которое, как отмечалось выше, еще не является двунаправленным. Что мы действительно знаем о Tesla, так это то, что она регулярно опережает игру, поэтому с такими схемами, как Powerwall, Autobidder и ее недавней заявкой на то, чтобы стать поставщиком энергии здесь, в Великобритании, не так уж сложно думать, что компания смотрим на пять лет вперед, где мы сейчас.
Технология Vehicle to Grid определенно станет важной частью того, как мы будем управлять энергией в будущем. Хотя он уже доступен, ограничения, связанные с необходимостью иметь правильный автомобиль — например, Nissan — и необходимое оборудование, означают, что это жизнеспособный вариант только для меньшинства владельцев электромобилей. Не сомневайтесь, что в течение следующих пяти лет она наберет обороты, и как только CCS станет двунаправленной, популярность технологии резко возрастет.
Во многих различных областях развития электромобилей и более широкого законодательства, влияющего на наш выбор транспорта, 2025 год, похоже, станет золотым пятном. По нашим оценкам, после медленного созревания в течение следующих нескольких лет именно тогда V2G станет массовым явлением.
Как работает защита от ржавчины?
Зарядка электромобилей от автомобиля к сети
Как работают рейтинги мощности J.D.
Технология беспилотных автомобилей:как это работает?
Утилизация автомобилей рядом со мной:что это такое и как это работает?