V2H V2G V2L ما هي استخدامات الشحن ثنائي الاتجاه؟

ما هي استخدامات الشحن ثنائي الاتجاه؟
يمكن استخدام الشواحن ثنائية الاتجاه لتطبيقين مختلفين. الأول والأكثر شيوعًا هو تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G)، المصممة لإرسال أو تصدير الطاقة إلى شبكة الكهرباء عند ارتفاع الطلب. إذا تم توصيل آلاف المركبات المزودة بتقنية V2G وتفعيلها، فإن ذلك سيُحدث نقلة نوعية في كيفية تخزين وتوليد الكهرباء على نطاق واسع. تتميز المركبات الكهربائية ببطاريات كبيرة وقوية، لذا فإن الطاقة المُجمعة لآلاف المركبات المزودة بتقنية V2G قد تكون هائلة. تجدر الإشارة إلى أن مصطلح V2X يُستخدم أحيانًا لوصف جميع الأنواع الثلاثة المذكورة أدناه.

نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة أو V2G - تقوم المركبات الكهربائية بتصدير الطاقة لدعم شبكة الكهرباء.
نقل الطاقة من المركبة إلى المنزل أو V2H - يتم استخدام طاقة المركبات الكهربائية لتشغيل منزل أو شركة.
نقل الطاقة من المركبة إلى الحمولة (V2L)* – يمكن استخدام المركبات الكهربائية لتشغيل الأجهزة أو شحن المركبات الكهربائية الأخرى
* لا يتطلب نظام V2L شاحنًا ثنائي الاتجاه للتشغيل

يُستخدم نظام الشحن ثنائي الاتجاه للسيارات الكهربائية أيضًا في تقنية "من السيارة إلى المنزل" (V2H). وكما يوحي الاسم، تُمكّن هذه التقنية السيارة الكهربائية من العمل كنظام تخزين طاقة منزلي، حيث تُخزّن الطاقة الشمسية الزائدة وتُزوّد ​​المنزل بالطاقة. على سبيل المثال، تبلغ سعة نظام تخزين الطاقة المنزلي التقليدي، مثل Tesla Powerwall، 13.5 كيلوواط/ساعة. في المقابل، تبلغ سعة السيارة الكهربائية العادية 65 كيلوواط/ساعة، أي ما يعادل تقريبًا خمس بطاريات Tesla Powerwall. وبفضل سعة البطارية الكبيرة، يُمكن للسيارة الكهربائية المشحونة بالكامل تزويد منزل عادي بالطاقة لعدة أيام متتالية، أو لفترة أطول بكثير عند دمجها مع الألواح الشمسية المثبتة على السطح.

نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة الكهربائية (V2G)
تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G) هي تقنية يتم فيها تصدير جزء صغير من طاقة بطارية السيارة الكهربائية المخزنة إلى شبكة الكهرباء عند الحاجة، وذلك وفقًا لاتفاقية الخدمة. للمشاركة في برامج V2G، يلزم وجود شاحن تيار مستمر ثنائي الاتجاه وسيارة كهربائية متوافقة. بالطبع، هناك بعض الحوافز المالية لتشجيع ذلك، حيث يحصل مالكو السيارات الكهربائية على أرصدة أو تخفيضات في تكاليف الكهرباء. كما تُمكّن السيارات الكهربائية المزودة بتقنية V2G مالكيها من المشاركة في برنامج محطة الطاقة الافتراضية (VPP) لتحسين استقرار الشبكة وتوفير الطاقة خلال فترات ذروة الطلب. حاليًا، لا يمتلك سوى عدد قليل من السيارات الكهربائية تقنية V2G وقدرة الشحن بالتيار المستمر ثنائي الاتجاه؛ وتشمل هذه السيارات طراز نيسان ليف (ZE1) الأحدث، وسيارات ميتسوبيشي أوتلاندر أو إكليبس الهجينة القابلة للشحن.

على الرغم من الدعاية، إلا أن إحدى المشكلات التي تواجه نشر تقنية V2G هي التحديات التنظيمية ونقص بروتوكولات وموصلات الشحن ثنائي الاتجاه القياسية. تُعتبر أجهزة الشحن ثنائية الاتجاه، مثل محولات الطاقة الشمسية، شكلاً آخر من أشكال توليد الطاقة، ويجب أن تستوفي جميع معايير السلامة التنظيمية ومعايير إيقاف التشغيل في حالة انقطاع التيار الكهربائي. وللتغلب على هذه التعقيدات، طوّرت بعض شركات تصنيع السيارات، مثل فورد، أنظمة شحن ثنائية الاتجاه بسيطة تعمل بالتيار المتردد، وتعمل فقط مع سيارات فورد الكهربائية لتزويد المنازل بالطاقة بدلاً من تصديرها إلى الشبكة. بينما تستخدم شركات أخرى، مثل نيسان، أجهزة شحن ثنائية الاتجاه عالمية مثل Wallbox Quasar، الموضحة بمزيد من التفصيل أدناه. تعرّف على المزيد حول فوائد تقنية V2G.
معظم السيارات الكهربائية اليوم مزودة بمنفذ شحن التيار المستمر CCS القياسي. حاليًا، السيارة الكهربائية الوحيدة التي تستخدم منفذ CCS للشحن ثنائي الاتجاه هي فورد F-150 لايتنينج الكهربائية التي طُرحت مؤخرًا. مع ذلك، ستتوفر المزيد من السيارات الكهربائية المزودة بمنافذ توصيل CCS مع إمكانية الشحن من المركبة إلى المنزل (V2H) ومن المركبة إلى الشبكة (V2G) في المستقبل القريب، حيث أعلنت فولكس فاجن أن سياراتها الكهربائية من طراز ID قد توفر الشحن ثنائي الاتجاه في وقت ما من عام 2023.
2. من المركبة إلى المنزل – V2H
تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى المنزل (V2H) مشابهة لتقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G)، إلا أن الطاقة تُستخدم محليًا لتزويد المنزل بالطاقة بدلًا من تغذيتها بشبكة الكهرباء. وهذا يُمكّن السيارة الكهربائية من العمل كنظام بطاريات منزلي عادي، مما يُساهم في زيادة الاكتفاء الذاتي، خاصةً عند دمجها مع الألواح الشمسية على أسطح المنازل. ومع ذلك، فإن أبرز ميزة لتقنية V2H هي قدرتها على توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

لكي يعمل نظام V2H، يتطلب شاحنًا ثنائي الاتجاه متوافقًا للسيارات الكهربائية ومعدات إضافية، بما في ذلك عداد طاقة (عداد تيار) مُثبّت عند نقطة توصيل الشبكة الرئيسية. يراقب عداد التيار تدفق الطاقة من وإلى الشبكة. عندما يكتشف النظام استهلاك المنزل لطاقة الشبكة، يُرسل إشارة إلى شاحن السيارة الكهربائية ثنائي الاتجاه لتفريغ كمية مساوية، وبالتالي تعويض أي طاقة مسحوبة من الشبكة. وبالمثل، عندما يكتشف النظام طاقة مُصدّرة من نظام الطاقة الشمسية على السطح، فإنه يُحوّلها لشحن السيارة الكهربائية، وهو ما يُشبه إلى حد كبير آلية عمل شواحن السيارات الكهربائية الذكية. ولتمكين الطاقة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو الطوارئ، يجب أن يكون نظام V2H قادرًا على اكتشاف انقطاع الشبكة وعزله عنها باستخدام مُلامِس (مفتاح) أوتوماتيكي. يُعرف هذا بالعزل، ويعمل العاكس ثنائي الاتجاه بشكل أساسي كعاكس خارج الشبكة باستخدام بطارية السيارة الكهربائية. معدات عزل الشبكة ضرورية لتمكين التشغيل الاحتياطي، تمامًا مثل العواكس الهجينة المستخدمة في أنظمة بطاريات الطاقة الاحتياطية.