Η καινοτόμα τεχνολογία V2G («Όχημα σε δίκτυο»): Όλα όσα πρέπει να γνωρίζουμε

Η ραγδαία ανάπτυξη της ηλεκτροκίνησης στα αυτοκίνητα κάθε κατηγορίας δημιουργεί ένα τεράστιο πεδίο παράλληλων τεχνολογιών που ακόμα βρίσκονται στα σπάργανα. Όμως βήμα-βήμα, όσο μικρή τεχνολογική «επανάσταση» μπορεί να κρύβει ένας απλός ηλεκτροκινητήρας, τόσο οι παράλληλες τεχνολογίες στον στίβο του εξηλεκτρισμού πολλαπλασιάζονται. Μία από αυτές η τεχνολογία V2G που «μετατρέπει» τα ηλεκτρικά οχήματα σε μια συνολική ενεργειακή λύση, διασφαλίζοντας ότι οι μπαταρίες τους δεν αποθηκεύουν απλώς ενέργεια για κίνηση, αλλά μπορούν παράλληλα να προσφέρουν την αποθηκευμένη ενέργεια σε μια οικιακή ή εμπορική εγκατάσταση, ή ακόμα και να την επιστρέψουν πίσω στο δίκτυο. Τα οχήματα μπορούν να φορτίσουν όταν η ζήτηση για ενέργεια είναι χαμηλότερη ή όταν η ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές είναι διαθέσιμη, μειώνοντας την εξάρτηση από την παραγωγή ενέργειας μέσω ορυκτών καυσίμων, δίνοντας με αυτό τον τρόπο στο V2G ενεργό ρόλο στις προσπάθειες μείωσης του άνθρακα.

Τι είναι το V2G;

Το V2G σημαίνει «όχημα στο δίκτυο» (Vehicle-To-Grid) και είναι μια τεχνολογία που επιτρέπει την μεταφορά ενέργειας πίσω στο ηλεκτρικό δίκτυο από την μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Με την τεχνολογία ηλεκτρικού οχήματος σε δίκτυο—γνωστή και ως car-to-grid—μια μπαταρία αυτοκινήτου μπορεί να φορτιστεί και να αποφορτιστεί βάσει διαφορετικών επιλογών.

Με λίγα λόγια, η ιδέα πίσω από το V2G είναι παρόμοια με την «έξυπνη φόρτιση». Η έξυπνη φόρτιση, γνωστή και ως φόρτιση V1G, μας δίνει τη δυνατότητα να ελέγχουμε τη φόρτιση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων με τρόπο που επιτρέπει την αύξηση και τη μείωση της ισχύος φόρτισης όταν χρειάζεται. Το V2G προχωρά ένα βήμα παραπέρα και επιτρέπει τη στιγμιαία μεταφορά της φορτισμένης ισχύος πίσω στο δίκτυο από τις μπαταρίες των αυτοκινήτων για να εξισορροπηθούν οι διακυμάνσεις στην παραγωγή και την κατανάλωση ενέργειας. Υπάρχει και μία ακόμα, παράλληλη θα λέγαμε, τεχνολογία στο ευρύτερο αυτό πεδίο της μεταφοράς ενέργειας στον κόσμο των ηλεκτροκίνητων αυτοκινήτων. Και ονομάζεται V2X που σημαίνει όχημα προς τα πάντα. Περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης, όπως υπηρεσίες από όχημα σε σπίτι (V2H), από όχημα σε κτίριο (V2B) και από όχημα σε δίκτυο. Ανάλογα με το αν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρική ενέργεια από μια μπαταρία EV στο σπίτι μας ή σε ηλεκτρικά φορτία κατασκευών, υπάρχουν διαφορετικές συντομογραφίες για καθεμία από αυτές τις περιπτώσεις χρήσης.

Τι πρέπει να γνωρίζουμε για το V2G

Τα ηλεκτρικά οχήματα (EV) γίνονται ολοένα και πιο σημαντικά για την καθημερινή ζωή και το ίδιο συμβαίνει με την τεχνολογία από όχημα σε δίκτυο (V2G). Όμως, ενώ τα EV αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για το περιβάλλον, οι αυξανόμενες ενεργειακές τους απαιτήσεις θέτουν επίσης ορισμένες σοβαρές προκλήσεις για τη σταθερότητα του ηλεκτρικού δικτύου. Για παράδειγμα, τι συμβαίνει όταν χιλιάδες ή και εκατομμύρια ιδιοκτήτες ηλεκτρικών οχημάτων φορτίζουν όλοι τα οχήματά τους ταυτόχρονα; Ο αυξανόμενος αριθμός μπαταριών EV που απαιτούν ενέργεια θα προκαλέσει υπερφόρτωση και διακοπή λειτουργίας του δικτύου; Είναι ένα καίριο ερώτημα που αναπτύσσεται πλέον ολοένα και συχνότερα. Οι ανανεώσιμες πηγές όπως ο ήλιος και ο άνεμος κερδίζουν γρήγορα δυναμική, αλλά δεν μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια συνεχώς, όπως όταν ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσάει. Αυτή η διακοπή μπορεί να οδηγήσει σε ελλείψεις στην προσφορά, ιδιαίτερα τα βράδια όταν οι άνθρωποι επιστρέφουν σπίτι από την εργασία τους. Για να μεγιστοποιήσουμε τα οφέλη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, χρειαζόμαστε τεχνολογίες που επιτρέπουν στις μπαταρίες EV να την αποθηκεύουν όταν είναι ελεύθερα διαθέσιμη, και να την τροφοδοτούν ξανά στο δίκτυο όταν τη χρειαζόμαστε περισσότερο.

Πώς λειτουργεί η τεχνολογία από Όχημα σε Δίκτυο (V2G);

Με απλά λόγια, το «Όχημα σε Δίκτυο» επιτρέπει στα EV αυτοκίνητα να εξάγουν την αχρησιμοποίητη χωρητικότητα της μπαταρίας τους πίσω στο δίκτυο για να καλύψουν τα κενά στην παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας ή να παρέχουν υποστήριξη σε περιόδους αιχμής ζήτησης. Υπολογίζεται κατά μέσο όρο ότι θα κυκλοφορήσουν περίπου 200 εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα στο δρόμο μέχρι το 2030, τα περισσότερα από τα οποία θα περνούν μεγάλο μέρος του χρόνου τους σε αδράνεια και συνδεδεμένα σε φορτιστή. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία V2G, μπορούμε να συνδυάσουμε αυτά τα οχήματα σε μια κινητή «μεγάλη μπαταρία» που φορτίζει και αποφορτίζει αποτελεσματικά την ηλεκτρική ενέργεια σε διαφορετικές ώρες της ημέρας, ακριβώς όταν αυτό απαιτείται.

Και καθώς τα περισσότερα EV επαναφορτίζονται κατά τη διάρκεια της νύχτας, το V2G τους δίνει τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν περισσότερη ανανεώσιμη ενέργεια σε περιόδους χαμηλής ζήτησης και να ετοιμάζουν τις μπαταρίες τους σε πλήρη χωρητικότητα για το επόμενο πρωί. Με την υποστήριξη του ενσωματωμένου λογισμικού V2G, οι ιδιοκτήτες μπορούν επίσης να προσαρμόσουν τον χρόνο και τον όγκο των εξαγωγών τους ώστε να ταιριάζουν καλύτερα στις συνήθειες διαβίωσης και οδήγησης.

Τα οφέλη του V2G

Εκτός από τη βελτίωση της σταθερότητας του δικτύου, οι ιδιοκτήτες ηλεκτρικών οχημάτων μπορούν επίσης να παράγουν έσοδα από την εξαγόμενη ηλεκτρική τους ενέργεια, παράγοντας που μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος ιδιοκτησίας κατά τη διάρκεια ζωής ενός οχήματος. Για τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων, το V2G μπορεί επίσης να βοηθήσει στην άρση των δαπανηρών αναβαθμίσεων υποδομής, παράγοντας που τελικά μειώνει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας για όλους τους τελικούς καταναλωτές. Σε περιβαλλοντικό επίπεδο, το V2G μειώνει τις εκπομπές άνθρακα βοηθώντας τα ηλεκτρικά οχήματα να χρησιμοποιούν υψηλότερους όγκους ανανεώσιμης ενέργειας. Μέσω εξειδικευμένου λογισμικού V2G, τα EV μπορούν να φορτίζουν όταν οι ανανεώσιμες πηγές είναι ελεύθερα διαθέσιμες και στη συνέχεια να τα τροφοδοτούν ξανά στο δίκτυο όταν η παραγωγή ηλιακής και αιολικής ενέργειας είναι χαμηλή.

Έχει μειονεκτήματα το V2G;

Ενώ η τεχνολογία V2G έχει πολλά εξαιρετικά πλεονεκτήματα, υπάρχουν επίσης ορισμένα ερωτηματικά που είναι χρήσιμο να κατανοηθούν. Με πιο συχνή φόρτιση και εκφόρτιση, το V2G μπορεί να επηρεάσει τη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας EV, αν και μπορεί να απαιτείται μόνο ένα μικρό ποσοστό της χωρητικότητάς της κάθε μέρα. Η διαδικασία μετατροπής του V2G αποφέρει επίσης απώλεια ενέργειας, καθώς οι τρέχουσες αποδόσεις είναι γενικά μεταξύ 50% και 70%. Για τις αυτοκινητοβιομηχανίες, η λειτουργικότητα V2G απαιτεί εξειδικευμένο υλικό – κυρίως με τη μορφή αμφίδρομου μετατροπέα – εκτός από το συνοδευτικό λογισμικό. Ως αποτέλεσμα, η ενσωμάτωση V2G συνεπάγεται υψηλότερο κόστος για τους κατασκευαστές, γεγονός που μπορεί να περιορίσει τη συμπερίληψή της σε συγκεκριμένα μοντέλα και επίπεδα εξοπλισμού. Να σημειώσουμε εδώ ότι από πέρυσι υπάρχουν μόνο μερικά εμπορικά διαθέσιμα αυτοκίνητα που είναι συμβατά με την τεχνολογία V2G, ήτοι Nissan e-NV200 & Leaf, Mitsubishi Outlander PHEV & Eclipse Cross PHEV, ενώ σύμφωνα με δημοσιεύματα από φέτος σε όλα τα ηλεκτρικά οχήματα της Volkswagen που χρησιμοποιούν την πλατφόρμα MEB (Μodular Electric-drive toolkit) θα μπορούν να είναι V2G.

Ένα παράδειγμα της Nissan

Ένα σχετικό project για την ενσωμάτωση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων σε δημόσια και ιδιωτικά δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας έχει αποδώσει πειστικά πρώτα αποτελέσματα. Εδώ και ένα χρόνο, οι συμμετέχοντες στο εγχείρημα όχι μόνο ικανοποιούν τις ανάγκες κινητικότητας τους με ένα Nissan Leaf, αλλά χρησιμοποιούν το ηλεκτρικό αυτοκίνητο και ως σύστημα προσωρινής αποθήκευσης της ενέργειας που παράγουν στα σπίτια τους. Στο πλαίσιο της δοκιμής, η Nissan έχει εφοδιάσει 13 κατοικίες από όλη τη Γερμανία, οι οποίες διαθέτουν ήδη φωτοβολταϊκό σύστημα, με ένα ηλεκτρικό Leaf και έναν κατάλληλο σταθμό φόρτισης. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή χρήση της αυτό-παραγόμενης ηλιακής ενέργειας στο νοικοκυριό, «ανακουφίζοντας» έτσι το δημόσιο δίκτυο παροχής ηλεκτρισμού και ταυτόχρονα να μειώσει το κόστος λειτουργίας του ηλεκτρικού οχήματος. Να σημειώσουμε εδώ ότι μέχρι την υλοποίηση ενός προσιτού συστήματος V2G για τους χρήστες, η νομική βάση του εξακολουθεί να εκκρεμεί. Προκειμένου τα συστήματα να έχουν οικονομική απόδοση για τον χρήστη, απαιτούνται υψηλότερες επιδοτήσεις για την υποδομή φόρτισης και το σύστημα διαχείρισης ενέργειας κατά την φόρτιση, προκειμένου να είναι ανταγωνιστικά, σε σχέση με τα στάσιμα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες.

Μάλιστα μία πρόσφατη δημοσίευση της Λευκής Βίβλου, που είναι το αποτέλεσμα μιας μεγάλης συνεργασίας μεταξύ των Nissan, E.ON Drive και Imperial College του Λονδίνου, δείχνει ότι το V2G θα μπορούσε να προσφέρει τα ακόλουθα οφέλη: Δυνατότητα μείωσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από το σύστημα ισχύος έως στα -243g CO2/km, εξοικονόμηση του κόστους λειτουργίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας έως και 12.000 λίρες στερλίνες ετησίως ανά EV και μείωση CO2 κατά περίπου 60 τόνους ανά έτος, ανά EV, όπως και ετήσια οφέλη φόρτισης στόλων V2G που κυμαίνονται μεταξύ 700 και 1.250 λιρών στερλινών ανά όχημα.