تقنية V2G ووضعها الحالي محلياً ودولياً

تقنية V2G ووضعها الحالي محلياً ودولياً

ما هي تقنية V2G؟
تشير تقنية V2G إلى نقل الطاقة ثنائي الاتجاه بين المركبات وشبكة الكهرباء. وتتيح هذه التقنية، اختصارًا لـ "Vehicle-to-Grid"، للمركبات الكهربائية شحن بطارياتها عبر شبكة الكهرباء مع إعادة تغذية الشبكة بالطاقة المخزنة في الوقت نفسه. والهدف الرئيسي من تقنية V2G هو تعزيز قدرات القيادة عديمة الانبعاثات للمركبات الكهربائية، وتوفير خدمات دعم وتنظيم إمدادات الطاقة لشبكة الكهرباء.

بفضل تقنية V2G، يمكن للمركبات الكهربائية أن تعمل كوحدات تخزين طاقة، حيث تُعيد فائض الكهرباء إلى الشبكة ليستخدمه المستهلكون الآخرون. خلال فترات ذروة الطلب على الشبكة، تُمكّن تقنية V2G من إعادة الطاقة المخزنة في المركبة إلى الشبكة، مما يُساعد في موازنة الأحمال. في المقابل، خلال فترات انخفاض الطلب على الشبكة، يمكن للمركبات الكهربائية سحب الطاقة من الشبكة لإعادة الشحن. تمتص المركبات الكهربائية الكهرباء خلال فترات انخفاض الحمل على الشبكة وتُطلقها خلال فترات ارتفاعه، وبالتالي تُحقق أرباحًا من فرق السعر. إذا تم تطبيق تقنية V2G بشكل كامل، يُمكن اعتبار كل مركبة كهربائية بمثابة بنك طاقة مصغر: فعند توصيلها بالشبكة خلال فترات انخفاض الحمل، يتم تخزين الطاقة تلقائيًا، بينما خلال فترات ارتفاع الحمل، يُمكن بيع الطاقة المخزنة في بطارية المركبة إلى الشبكة لربح فرق السعر.

الوضع الحالي لتقنية V2G في الصين: تمتلك الصين أكبر أسطول من المركبات الكهربائية في العالم، مما يوفر إمكانات سوقية هائلة لتقنية التفاعل بين المركبات والشبكة الكهربائية (V2G). منذ عام 2020، تبنت الدولة العديد من السياسات للنهوض بتقنية V2G، حيث أجرت مؤسسات مرموقة مثل جامعة تسينغهوا وجامعة تشجيانغ أبحاثًا معمقة في هذا المجال. في 17 مايو، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح والإدارة الوطنية للطاقة "آراء التنفيذ بشأن تسريع بناء بنية تحتية للشحن لدعم مركبات الطاقة الجديدة في المناطق الريفية وتنشيطها بشكل أفضل". تقترح الوثيقة تشجيع البحث في التقنيات الرئيسية مثل التفاعل ثنائي الاتجاه بين المركبات الكهربائية والشبكة الكهربائية (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 التي تنخفض فيها معدلات استخدام نقاط الشحن. سيحفز تطبيق سياسات تسعير الكهرباء في أوقات الذروة وخارجها المستخدمين على الشحن خلال ساعات انخفاض الطلب. بحلول عام 2030، سيتم إعفاء محطات الشحن المركزية ومحطات تبديل البطاريات العاملة بنظام تعريفة ثنائي من رسوم الطلب (السعة). كما سيتم تخفيف القيود المفروضة على كفاءة استثمارات شركات الشبكات في بناء شبكات التوزيع، مع دمج استرداد كامل لهذه الرسوم في تعريفات النقل والتوزيع. مثال تطبيقي: تستضيف شنغهاي ثلاث مناطق تجريبية لتقنية V2G تضم أكثر من عشر مركبات كهربائية، تفرغ حوالي 500 كيلوواط/ساعة شهريًا بمعدل إيرادات 0.8 يوان لكل كيلوواط/ساعة. في عام 2022، أكملت تشونغتشينغ دورة شحن/تفريغ كاملة الاستجابة لمدة 48 ساعة لمركبة كهربائية، امتصت خلالها 44 كيلوواط/ساعة بشكل تراكمي. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف مناطق أخرى في الصين بنشاط مبادرات تجريبية لتقنية V2G، مثل مشروع بكين رينجي التجريبي لتقنية V2G ومشروع بكين تشاينا ري سنتر التجريبي لتقنية V2G. في عام 2021، بدأت شركة BYD برنامجًا مدته خمس سنوات لتزويد شركة Levo Mobility LLC بما يصل إلى 5000 مركبة كهربائية بالكامل متوسطة وثقيلة الوزن مزودة بتقنية V2G. وقد أولت دول في أوروبا وأمريكا اهتمامًا خاصًا بتقنية V2G، وقدمت دعمًا سياسيًا واضحًا لها في مرحلة مبكرة. ففي عام 2012، أطلقت جامعة ديلاوير مشروع eV2gSM التجريبي، بهدف تقييم الإمكانات والقيمة الاقتصادية للمركبات الكهربائية التي تقدم خدمات تنظيم التردد لشبكة PJM في ظل ظروف V2G، وذلك للتخفيف من عدم انتظام الطاقة المتجددة. ولتمكين مركبات جامعة ديلاوير الكهربائية منخفضة الطاقة نسبيًا 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 وهيئة الطاقة في كاليفورنيا، بدأ مشروع تجريبي في قاعدة لوس أنجلوس الجوية. في نوفمبر 2016، اقترحت لجنة تنظيم الطاقة الفيدرالية (FERC) تعديلات تنظيمية لتسهيل دخول شركات تخزين الطاقة ومُكاملة موارد الطاقة الموزعة (DER) إلى أسواق الكهرباء. وبشكل عام، يبدو التحقق التجريبي في الولايات المتحدة شاملاً نسبياً، ومن المرجح الانتهاء من وضع آليات سياسات تكميلية خلال العام أو العامين المقبلين، مما سيدفع بتقنية V2G إلى التشغيل التجاري الفعلي. وفي الاتحاد الأوروبي، انطلق 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 تقريباً لـ 21 مشروعاً بتقنية V2G. ويهدف هذا التمويل إلى اختبار نتائج البحث والتطوير التكنولوجي ذات الصلة، مع تحديد فرص السوق لهذه التقنيات في الوقت نفسه.

الصعوبات والتحديات التقنية المتعلقة بتوافق الأجهزة مع تقنية V2G:

يمثل التوافق بين مختلف المركبات والبطاريات وشبكات الطاقة تحديًا كبيرًا. ويُعد ضمان التوافق العالي في بروتوكولات الاتصال وواجهات الشحن/التفريغ بين المركبات والشبكة أمرًا بالغ الأهمية لنقل الطاقة والتفاعل معها بكفاءة. قابلية التكيف مع الشبكة: قد يُشكل دمج عدد كبير من المركبات الكهربائية في أنظمة تفاعل الطاقة مع الشبكة تحديات للبنية التحتية الحالية للشبكة. وتشمل القضايا التي تتطلب حلًا إدارة أحمال الشبكة، وموثوقية الشبكة واستقرارها، ومرونة الشبكة في استيعاب متطلبات شحن المركبات الكهربائية. التحديات التقنية: يجب على أنظمة V2G التغلب على العديد من العقبات التقنية، مثل تقنيات الشحن والتفريغ السريع، وأنظمة التحكم في إدارة البطاريات، وتقنيات الربط بالشبكة. وتتطلب هذه التحديات إجراء تجارب وبحوث وتطوير مستمرة. إدارة بطاريات المركبات: بالنسبة للمركبات الكهربائية، تُعد البطارية جهازًا حيويًا لتخزين الطاقة. وفي أنظمة V2G، يُعد التحكم الدقيق في إدارة البطارية أمرًا ضروريًا لتحقيق التوازن بين متطلبات الشبكة واعتبارات عمر البطارية. كفاءة وسرعة الشحن/التفريغ: يُعد تحقيق عمليات شحن وتفريغ عالية الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية لنجاح تطبيق تقنية V2G. يجب تطوير تقنيات شحن متقدمة لتعزيز كفاءة وسرعة نقل الطاقة مع تقليل فقدها إلى أدنى حد. استقرار الشبكة: تتضمن تقنية V2G دمج المركبات الكهربائية كجزء من الشبكة، مما يفرض متطلبات متزايدة على استقرار الشبكة وأمنها. يجب معالجة المشكلات المحتملة الناجمة عن دمج المركبات على نطاق واسع في الشبكة لضمان موثوقية واستقرار نظام الطاقة. آليات السوق: يمثل النموذج التجاري وآليات السوق لأنظمة V2G تحديات أيضًا. يتطلب الأمر دراسة متأنية وحلًا دقيقًا لتحقيق التوازن بين مصالح أصحاب المصلحة، ووضع هياكل تعريفة معقولة، وتحفيز مشاركة المستخدمين في تبادل طاقة V2G.

مزايا تطبيق تقنية V2G:

إدارة الطاقة: تُمكّن تقنية V2G المركبات الكهربائية من إعادة تغذية الشبكة الكهربائية بالكهرباء، مما يُسهّل تدفق الطاقة في كلا الاتجاهين. يُساعد ذلك في موازنة أحمال الشبكة، وتعزيز استقرارها وموثوقيتها، وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة الملوثة مثل محطات توليد الطاقة التقليدية التي تعمل بالفحم. تخزين الطاقة: يُمكن للمركبات الكهربائية العمل كجزء من أنظمة تخزين الطاقة الموزعة، حيث تُخزّن فائض الكهرباء وتُطلقه عند الحاجة. يُساعد ذلك في موازنة أحمال الشبكة ويُوفّر دعمًا إضافيًا للطاقة خلال فترات الذروة. توليد الإيرادات: من خلال تقنية V2G، يُمكن لمالكي المركبات الكهربائية ربط مركباتهم بالشبكة، وبيع الكهرباء المُفرَغة وكسب دخل أو حوافز مُقابلة. يُوفّر ذلك مصدر دخل إضافي لمالكي المركبات الكهربائية. خفض انبعاثات الكربون: من خلال تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية الملوثة، يُمكن للمركبات الكهربائية المُزوّدة بتقنية V2G خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الاحتباس الحراري، مما يُؤدي إلى آثار بيئية إيجابية. تعزيز مرونة الشبكة: تُسهّل تقنية V2G إدارة الشبكة الديناميكية، مما يُحسّن استقرارها وموثوقيتها. فهو يتيح إجراء تعديلات مرنة على توازن العرض والطلب في الشبكة بناءً على الظروف الآنية، مما يعزز قدرة الشبكة على التكيف وكفاءتها التشغيلية.