تقنية V2G وحالتها الحالية محليًا ودوليًا

تقنية V2G وحالتها الحالية محليًا ودوليًا

ما هي تقنية V2G؟
تشير تقنية V2G إلى نقل الطاقة ثنائي الاتجاه بين المركبات وشبكة الكهرباء. تتيح تقنية V2G، وهي اختصار لعبارة "من المركبة إلى الشبكة"، للمركبات الكهربائية الشحن عبر شبكة الكهرباء مع إعادة تغذية الشبكة بالطاقة المخزنة في الوقت نفسه. الهدف الرئيسي من تقنية V2G هو تعزيز قدرات القيادة الخالية من الانبعاثات للمركبات الكهربائية، وتوفير خدمات دعم وتنظيم إمدادات الطاقة لشبكة الكهرباء.

من خلال تقنية V2G، يمكن للمركبات الكهربائية أن تعمل كأجهزة تخزين للطاقة، حيث تُعيد الكهرباء الفائضة إلى الشبكة ليستخدمها مستهلكون آخرون. خلال فترات ذروة الطلب على الشبكة، تُمكّن تقنية V2G من إطلاق طاقة المركبة المُخزّنة مرة أخرى إلى الشبكة، مما يُساعد في موازنة الأحمال. على العكس من ذلك، خلال فترات انخفاض الطلب على الشبكة، يُمكن للمركبات الكهربائية سحب الطاقة من الشبكة لإعادة الشحن. تمتص المركبات الكهربائية الكهرباء خلال فترات انخفاض الحمل على الشبكة وتُطلقها خلال فترات ارتفاع الحمل على الشبكة، مما يُحقق أرباحًا من فرق السعر. إذا تم تحقيق تقنية V2G بالكامل، يُمكن اعتبار كل مركبة كهربائية بمثابة بنك طاقة مُصغّر: حيث يتم توصيلها أثناء انخفاض الحمل على الشبكة تلقائيًا بتخزين الطاقة، بينما خلال فترة ارتفاع الحمل على الشبكة، يُمكن بيع الطاقة المُخزّنة في بطارية طاقة المركبة مرة أخرى إلى الشبكة لكسب فرق السعر.

الوضع الحالي لتقنية V2G في الصين تمتلك الصين أكبر أسطول من المركبات الكهربائية في العالم، مما يوفر إمكانات سوقية هائلة للتفاعل بين المركبات والشبكة (V2G). منذ عام 2020، طرحت الدولة سياسات متعددة لتطوير تقنية V2G، حيث أجرت مؤسسات مرموقة مثل جامعة تسينغهوا وجامعة تشجيانغ أبحاثًا متعمقة. في 17 مايو، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح والإدارة الوطنية للطاقة آراء التنفيذ بشأن تسريع بناء البنية التحتية للشحن لدعم مركبات الطاقة الجديدة بشكل أفضل في المناطق الريفية وتنشيط الريف. تقترح الوثيقة: تشجيع البحث في التقنيات الرئيسية مثل التفاعل ثنائي الاتجاه بين المركبات الكهربائية والشبكة (V2G) والتحكم المنسق في توليد الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة والشحن. كما تستكشف إنشاء بنية تحتية متكاملة للشحن توفر توليد الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة والشحن في المناطق الريفية حيث تكون معدلات استخدام أكوام الشحن منخفضة. سيحفز تنفيذ سياسات تسعير الكهرباء في أوقات الذروة وخارج أوقات الذروة المستخدمين على الشحن خلال ساعات خارج أوقات الذروة. بحلول عام 2030، سيتم التنازل عن رسوم الطلب (السعة) لمرافق الشحن المركزي وتبديل البطاريات العاملة بنظام تعريفة من جزأين. سيتم تخفيف القيود المفروضة على كفاءة الاستثمار في بناء شبكات التوزيع لمؤسسات الشبكة، مع دمج الاسترداد الكامل في تعريفات النقل والتوزيع. حالة تطبيقية: تستضيف شنغهاي ثلاث مناطق تجريبية لتقنية V2G تضم أكثر من عشر مركبات كهربائية، وتفرغ ما يقرب من 500 كيلوواط/ساعة شهريًا بمعدل إيرادات يبلغ 0.8 ين لكل كيلوواط/ساعة. في عام 2022، أكملت تشونغتشينغ دورة شحن/تفريغ كاملة الاستجابة لمدة 48 ساعة لمركبة كهربائية، واستوعبت 44 كيلوواط/ساعة تراكميًا. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف مناطق أخرى داخل الصين بنشاط مبادرات تجريبية لتقنية V2G، مثل مشروع بكين رينجي للمبنى التجريبي V2G ومشروع بكين تشاينا ري سنتر التجريبي V2G. في عام 2021، بدأت شركة BYD برنامجًا مدته خمس سنوات لتسليم ما يصل إلى 5000 مركبة كهربائية خالصة متوسطة وثقيلة مزودة بتقنية V2G إلى شركة Levo Mobility LLC. وقد أولت بلدان أوروبا وأمريكا اهتمامًا خاصًا لتقنية V2G، حيث قدمت دعمًا سياسيًا واضحًا في مرحلة مبكرة. ومنذ عام 2012، أطلقت جامعة ديلاوير مشروع eV2gSM التجريبي، الذي يهدف إلى تقييم القيمة المحتملة والاقتصادية للمركبات الكهربائية التي تقدم خدمات تنظيم التردد لشبكة PJM في ظل ظروف V2G للتخفيف من التقطع المتأصل في الطاقة المتجددة. ولتمكين المركبات الكهربائية منخفضة الطاقة نسبيًا التابعة لجامعة ديلاوير من المشاركة في سوق تنظيم التردد، خفض المشروع التجريبي الحد الأدنى لمتطلبات الطاقة لمقدمي خدمات تنظيم التردد من 500 كيلوواط إلى حوالي 100 كيلوواط. وفي عام 2014، وبدعم من وزارة الدفاع الأمريكية ولجنة الطاقة في كاليفورنيا، بدأ مشروع تجريبي في قاعدة لوس أنجلوس الجوية. في نوفمبر 2016، اقترحت اللجنة الفيدرالية لتنظيم الطاقة (FERC) تعديلات تنظيمية لتسهيل دخول مُدمجي تخزين الطاقة وموارد الطاقة الموزعة (DER) إلى أسواق الكهرباء. وبشكل عام، يبدو التحقق التجريبي في الولايات المتحدة شاملاً نسبيًا، ومن المرجح الانتهاء من آليات السياسة التكميلية في غضون العام أو العامين المقبلين، مما يدفع تقنية V2G إلى التشغيل التجاري الفعلي. وفي الاتحاد الأوروبي، بدأ برنامج SEEV4-City في عام 2016، حيث خصص 5 ملايين يورو لدعم ستة مشاريع في خمس دول. وتركز هذه المبادرة على تمكين الشبكات الصغيرة من دمج الطاقة المتجددة من خلال تطبيقات V2H وV2B وV2N. وفي عام 2018، أعلنت حكومة المملكة المتحدة عن تمويل بقيمة 30 مليون جنيه إسترليني تقريبًا لـ 21 مشروعًا من مشاريع V2G. ويهدف هذا التمويل إلى اختبار نتائج البحث والتطوير التكنولوجية ذات الصلة مع تحديد فرص السوق لهذه التقنيات في الوقت نفسه.

الصعوبات والتحديات التقنية المتعلقة بتوافق أجهزة تقنية V2G:

يُمثل التوافق بين المركبات والبطاريات وشبكات الطاقة المختلفة تحديًا كبيرًا. يُعد ضمان التوافق العالي في بروتوكولات الاتصال وواجهات الشحن والتفريغ بين المركبات والشبكة أمرًا ضروريًا لنقل الطاقة والتفاعل الفعال. قابلية تكيف الشبكة: قد يُشكل دمج عدد كبير من المركبات الكهربائية في أنظمة تفاعل طاقة الشبكة تحديات للبنية التحتية الحالية للشبكة. تشمل المشكلات التي تتطلب حلاً إدارة أحمال الشبكة وموثوقية الشبكة واستقرارها ومرونة الشبكة في تلبية متطلبات شحن المركبات الكهربائية. التحديات التقنية: يجب أن تتغلب أنظمة V2G على العديد من العقبات التقنية، مثل تقنيات الشحن والتفريغ السريع وأنظمة التحكم في إدارة البطاريات وتقنيات ربط الشبكة. تتطلب هذه التحديات تجارب وبحثًا وتطويرًا مستمرين. إدارة بطارية المركبة: بالنسبة للمركبات الكهربائية، تعمل البطارية كجهاز تخزين طاقة أساسي. في أنظمة V2G، يُعد التحكم الدقيق في إدارة البطارية أمرًا ضروريًا لموازنة متطلبات الشبكة مع اعتبارات طول عمر البطارية. كفاءة وسرعة الشحن والتفريغ: يُعد تحقيق عمليات شحن وتفريغ عالية الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيق الناجح لتقنية V2G. يجب تطوير تقنيات شحن متقدمة لتعزيز كفاءة وسرعة نقل الطاقة مع تقليل خسائرها. استقرار الشبكة: تتضمن تقنية V2G دمج المركبات الكهربائية كجزء من الشبكة، مما يفرض متطلبات متزايدة على استقرار الشبكة وأمنها. يجب معالجة المشكلات المحتملة الناشئة عن دمج المركبات على نطاق واسع في الشبكة لضمان موثوقية واستقرار نظام الطاقة. آليات السوق: يطرح النموذج التجاري وآليات السوق لأنظمة V2G تحديات أيضًا. يتطلب الأمر دراسة متأنية وحلولاً فعّالة لتحقيق التوازن بين مصالح أصحاب المصلحة، ووضع هياكل تعريفة معقولة، وتحفيز مشاركة المستخدمين في تبادل الطاقة بتقنية V2G.

مزايا تطبيق تقنية V2G:

إدارة الطاقة: تُمكّن تقنية V2G المركبات الكهربائية من إعادة تغذية الشبكة بالكهرباء، مما يُسهّل تدفق الطاقة ثنائي الاتجاه. يُساعد هذا في موازنة أحمال الشبكة، وتعزيز استقرارها وموثوقيتها، وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة المُلوّثة مثل توليد الطاقة التقليدي بالفحم. تخزين الطاقة: يُمكن للمركبات الكهربائية العمل كجزء من أنظمة تخزين الطاقة المُوزّعة، حيث تُخزّن فائض الكهرباء وتُطلقه عند الحاجة. يُساعد هذا في موازنة أحمال الشبكة ويُوفّر دعمًا إضافيًا للطاقة خلال فترات الذروة. توليد الإيرادات: من خلال تقنية V2G، يُمكن لمالكي المركبات ربط سياراتهم الكهربائية بالشبكة، وبيع الكهرباء مُجددًا وتحقيق دخل أو حوافز مُقابلة. يُوفّر هذا مصدر دخل إضافي لمالكي المركبات الكهربائية. تقليل انبعاثات الكربون: من خلال تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية المُلوّثة، يُمكن للمركبات الكهربائية المُزوّدة بتقنية V2G خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى، مما يُحقق آثارًا بيئية إيجابية. مرونة مُعزّزة للشبكة: تُسهّل تقنية V2G الإدارة الديناميكية للشبكة، مما يُحسّن الاستقرار والموثوقية. وهو يتيح إجراء تعديلات مرنة على توازن العرض والطلب في الشبكة استنادًا إلى الظروف في الوقت الفعلي، وبالتالي تعزيز قدرة الشبكة على التكيف وكفاءتها التشغيلية.