V2H V2G V2L ما هي استخدامات الشحن ثنائي الاتجاه؟

ما هي استخدامات الشحن ثنائي الاتجاه؟
يمكن استخدام الشواحن ثنائية الاتجاه في تطبيقين مختلفين. الأول والأكثر تداولاً هو شاحن المركبة إلى الشبكة (V2G)، المصمم لإرسال أو تصدير الطاقة إلى شبكة الكهرباء عند ارتفاع الطلب. إذا تم توصيل آلاف المركبات المجهزة بتقنية V2G وتفعيلها، فمن المحتمل أن يُحدث ذلك نقلة نوعية في كيفية تخزين الكهرباء وتوليدها على نطاق واسع. تتميز المركبات الكهربائية ببطاريات كبيرة وقوية، لذا فإن الطاقة الإجمالية لآلاف المركبات المجهزة بتقنية V2G قد تكون هائلة. تجدر الإشارة إلى أن مصطلح V2X يُستخدم أحياناً لوصف الأنواع الثلاثة الموضحة أدناه.

من المركبة إلى الشبكة أو V2G – تصدر المركبات الكهربائية الطاقة لدعم شبكة الكهرباء.
من السيارة إلى المنزل أو V2H – يتم استخدام طاقة السيارة الكهربائية لتشغيل المنزل أو العمل.
من المركبة إلى الحمولة أو V2L * – يمكن استخدام السيارة الكهربائية لتشغيل الأجهزة أو شحن السيارات الكهربائية الأخرى
* لا يتطلب V2L شاحنًا ثنائي الاتجاه للعمل

الاستخدام الثاني لشواحن السيارات الكهربائية ثنائية الاتجاه هو نظام "من السيارة إلى المنزل" (V2H). وكما يوحي الاسم، يُمكّن نظام V2H من استخدام السيارة الكهربائية كنظام بطارية منزلي لتخزين الطاقة الشمسية الزائدة وتزويد منزلك بالطاقة. على سبيل المثال، تبلغ سعة نظام بطارية منزلي نموذجي، مثل Tesla Powerwall، 13.5 كيلوواط/ساعة. في المقابل، تبلغ سعة السيارة الكهربائية المتوسطة 65 كيلوواط/ساعة، أي ما يعادل حوالي خمسة أنظمة Tesla Powerwall. بفضل سعة البطارية الكبيرة، يمكن للسيارة الكهربائية المشحونة بالكامل أن تدعم منزلًا متوسطًا لعدة أيام متتالية أو لفترة أطول عند دمجها مع الطاقة الشمسية على السطح.

من المركبة إلى الشبكة – V2G
من المركبة إلى الشبكة (V2G) هو نظام يُصدَّر فيه جزء صغير من طاقة بطارية السيارة الكهربائية المُخزَّنة إلى شبكة الكهرباء عند الحاجة، وذلك حسب ترتيبات الخدمة. للمشاركة في برامج V2G، يلزم وجود شاحن تيار مستمر ثنائي الاتجاه وسيارة كهربائية متوافقة. بالطبع، هناك بعض الحوافز المالية للقيام بذلك، ويحصل مالكو السيارات الكهربائية على أرصدة أو تخفيضات في تكاليف الكهرباء. كما تُمكِّن السيارات الكهربائية المُزوَّدة بتقنية V2G مالكها من المشاركة في برنامج محطة توليد الطاقة الافتراضية (VPP) لتحسين استقرار الشبكة وتوفير الطاقة خلال فترات ذروة الطلب. لا يوجد حاليًا سوى عدد قليل من السيارات الكهربائية التي تتمتع بإمكانية الشحن بتقنية V2G والشحن ثنائي الاتجاه بالتيار المستمر؛ وتشمل هذه السيارات طراز نيسان ليف (ZE1) الأحدث، وسيارات ميتسوبيشي أوتلاندر أو إكليبس الهجينة القابلة للشحن.

على الرغم من الدعاية، فإن إحدى مشاكل إطلاق تقنية V2G تتمثل في التحديات التنظيمية ونقص بروتوكولات وموصلات الشحن ثنائية الاتجاه القياسية. تُعتبر أجهزة الشحن ثنائية الاتجاه، مثل محولات الطاقة الشمسية، شكلاً آخر من أشكال توليد الطاقة، ويجب أن تستوفي جميع معايير السلامة التنظيمية والإغلاق في حالة انقطاع الشبكة. وللتغلب على هذه التعقيدات، طورت بعض شركات تصنيع السيارات، مثل فورد، أنظمة شحن تيار متردد ثنائية الاتجاه بسيطة تعمل فقط مع سيارات فورد الكهربائية لتزويد المنازل بالطاقة بدلاً من تصديرها إلى الشبكة. بينما تعمل شركات أخرى، مثل نيسان، باستخدام أجهزة شحن عالمية ثنائية الاتجاه مثل Wallbox Quasar، الموضحة بمزيد من التفصيل أدناه. تعرّف على المزيد حول فوائد تقنية V2G.
حاليًا، تُجهّز معظم السيارات الكهربائية بمنفذ شحن CCS DC القياسي. حاليًا، السيارة الكهربائية الوحيدة التي تستخدم منفذ CCS للشحن ثنائي الاتجاه هي سيارة فورد F-150 Lightning EV التي طُرحت مؤخرًا. مع ذلك، ستتوفر المزيد من السيارات الكهربائية المزوّدة بمنافذ توصيل CCS مع دعم V2H وV2G في المستقبل القريب، حيث أعلنت فولكس فاجن أن سيارات ID الكهربائية قد توفر شحنًا ثنائي الاتجاه في وقت ما من عام 2023.
2. من السيارة إلى المنزل – V2H
يُشبه نظام "من المركبة إلى المنزل" (V2H) نظام "من المركبة إلى المنزل" (V2G)، إلا أن الطاقة تُستخدم محليًا لتشغيل المنزل بدلًا من إمداده بشبكة الكهرباء. يُمكّن هذا النظام المركبة الكهربائية من العمل كنظام بطاريات منزلي عادي، مما يُسهم في زيادة الاكتفاء الذاتي، خاصةً عند دمجه مع الطاقة الشمسية على الأسطح. مع ذلك، فإن الميزة الأبرز لنظام "من المركبة إلى المنزل" هي القدرة على توفير طاقة احتياطية في حالات انقطاع التيار الكهربائي.

لكي يعمل نظام V2H، فإنه يتطلب شاحنًا ثنائي الاتجاه متوافقًا للسيارات الكهربائية ومعدات إضافية، بما في ذلك عداد طاقة (عداد CT) مثبتًا عند نقطة توصيل الشبكة الرئيسية. يراقب عداد CT تدفق الطاقة من وإلى الشبكة. عندما يكتشف النظام طاقة الشبكة التي يستهلكها منزلك، فإنه يُشير إلى شاحن السيارات الكهربائية ثنائي الاتجاه لتفريغ كمية مساوية، وبالتالي تعويض أي طاقة مستمدة من الشبكة. وبالمثل، عندما يكتشف النظام طاقة يتم تصديرها من مجموعة ألواح شمسية على السطح، فإنه يحولها لشحن السيارة الكهربائية، وهو ما يشبه إلى حد كبير آلية عمل شواحن السيارات الكهربائية الذكية. لتمكين الطاقة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو الطوارئ، يجب أن يكون نظام V2H قادرًا على اكتشاف انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة وعزله عنها باستخدام موصل (مفتاح) تلقائي. يُعرف هذا باسم "الجزيرة"، ويعمل العاكس ثنائي الاتجاه بشكل أساسي كعاكس خارج الشبكة باستخدام بطارية السيارة الكهربائية. يلزم وجود معدات عزل الشبكة لتمكين التشغيل الاحتياطي، مثل العاكسات الهجينة المستخدمة في أنظمة البطاريات الاحتياطية.