فناوری V2G و وضعیت فعلی آن در داخل و خارج از کشور

فناوری V2G و وضعیت فعلی آن در داخل و خارج از کشور

فناوری V2G چیست؟
فناوری V2G به انتقال دو طرفه انرژی بین خودروها و شبکه برق اشاره دارد. V2G، مخفف عبارت «خودرو به شبکه»، به خودروهای الکتریکی اجازه می‌دهد تا از طریق شبکه برق شارژ شوند و همزمان انرژی ذخیره شده را به شبکه برق بازگردانند. هدف اصلی فناوری V2G افزایش قابلیت‌های رانندگی بدون آلایندگی خودروهای الکتریکی و ارائه خدمات پشتیبانی و تنظیم منبع تغذیه به شبکه برق است.

از طریق فناوری V2G، خودروهای الکتریکی می‌توانند به عنوان دستگاه‌های ذخیره انرژی عمل کنند و برق مازاد را برای استفاده سایر مصرف‌کنندگان به شبکه برگردانند. در دوره‌های اوج تقاضای شبکه، فناوری V2G امکان آزادسازی انرژی ذخیره شده خودرو را به شبکه فراهم می‌کند و به تعادل بار کمک می‌کند. برعکس، در دوره‌های تقاضای کم شبکه، خودروهای الکتریکی می‌توانند انرژی را از شبکه برای شارژ مجدد دریافت کنند. خودروهای الکتریکی در دوره‌های کم بار شبکه برق را جذب می‌کنند و در دوره‌های پر بار شبکه آن را آزاد می‌کنند و از این طریق از اختلاف قیمت سود می‌برند. اگر V2G به طور کامل محقق شود، هر خودروی الکتریکی را می‌توان به عنوان یک پاوربانک مینیاتوری در نظر گرفت: اتصال به برق در زمان کم بار شبکه به طور خودکار انرژی را ذخیره می‌کند، در حالی که در زمان پر بار شبکه، انرژی ذخیره شده در باتری خودرو را می‌توان به شبکه فروخت تا اختلاف قیمت را به دست آورد.

وضعیت فعلی V2G در چین چین بزرگترین ناوگان خودروهای برقی جهان را در اختیار دارد که پتانسیل بازار عظیمی را برای تعامل خودرو با شبکه (V2G) ارائه می‌دهد. از سال 2020، دولت سیاست‌های متعددی را برای پیشبرد فناوری V2G معرفی کرده است و مؤسسات مشهوری مانند دانشگاه تسینگهوا و دانشگاه ژجیانگ تحقیقات عمیقی را انجام داده‌اند. در 17 مه، کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی و اداره ملی انرژی، نظرات اجرایی در مورد تسریع ساخت زیرساخت‌های شارژ برای پشتیبانی بهتر از خودروهای انرژی نو در مناطق روستایی و احیای روستایی را منتشر کردند. این سند موارد زیر را پیشنهاد می‌کند: تشویق تحقیق در مورد فناوری‌های کلیدی مانند تعامل دو طرفه بین خودروهای برقی و شبکه (V2G) و کنترل هماهنگ تولید برق فتوولتائیک، ذخیره‌سازی انرژی و شارژ. همچنین ایجاد زیرساخت شارژ یکپارچه برای ارائه تولید برق فتوولتائیک، ذخیره‌سازی انرژی و شارژ در مناطق روستایی که نرخ استفاده از شمع‌های شارژ پایین است را بررسی می‌کند. اجرای سیاست‌های قیمت‌گذاری برق در ساعات غیر اوج مصرف، کاربران را به شارژ در ساعات غیر اوج مصرف تشویق می‌کند. تا سال ۲۰۳۰، هزینه‌های تقاضا (ظرفیت) برای تأسیسات شارژ و تعویض باتری متمرکز که تحت یک سیستم تعرفه دو بخشی فعالیت می‌کنند، لغو خواهد شد. محدودیت‌های مربوط به بهره‌وری سرمایه‌گذاری در ساخت شبکه توزیع برای شرکت‌های شبکه برق کاهش می‌یابد و بازیابی کامل در تعرفه‌های انتقال و توزیع لحاظ می‌شود. مورد کاربرد: شانگهای میزبان سه منطقه آزمایشی V2G شامل بیش از ده خودروی برقی است که ماهانه تقریباً ۵۰۰ کیلووات ساعت با نرخ درآمد ۰.۸ ین به ازای هر کیلووات ساعت تخلیه می‌کنند. در سال ۲۰۲۲، چونگ‌کینگ یک چرخه شارژ/دشارژ ۴۸ ساعته با پاسخ کامل را برای یک خودروی برقی تکمیل کرد و در مجموع ۴۴ کیلووات ساعت جذب کرد. علاوه بر این، سایر مناطق چین به طور فعال در حال بررسی طرح‌های آزمایشی V2G، مانند پروژه نمایشی V2G ساختمان رنجی پکن و پروژه نمایشی V2G مرکز بازیافت چین پکن هستند. در سال ۲۰۲۱، BYD یک برنامه پنج ساله برای تحویل حداکثر ۵۰۰۰ وسیله نقلیه الکتریکی خالص متوسط ​​و سنگین مجهز به V2G به Levo Mobility LLC آغاز کرد. چشم‌انداز V2G در خارج از کشور کشورهای اروپایی و آمریکایی تأکید ویژه‌ای بر فناوری V2G داشته‌اند و در مراحل اولیه، حمایت صریحی از سیاست‌ها را ارائه داده‌اند. در سال ۲۰۱۲، دانشگاه دلاور پروژه آزمایشی eV2gSM را با هدف ارزیابی ارزش بالقوه و اقتصادی خودروهای برقی که خدمات تنظیم فرکانس را به شبکه PJM تحت شرایط V2G ارائه می‌دهند تا تناوب ذاتی انرژی تجدیدپذیر را کاهش دهند، راه‌اندازی کرد. برای اینکه خودروهای برقی نسبتاً کم‌مصرف دانشگاه دلاور بتوانند در بازار تنظیم فرکانس شرکت کنند، این طرح آزمایشی حداقل توان مورد نیاز برای ارائه‌دهندگان خدمات تنظیم فرکانس را از ۵۰۰ کیلووات به تقریباً ۱۰۰ کیلووات کاهش داد. در سال ۲۰۱۴، با حمایت وزارت دفاع ایالات متحده و کمیسیون انرژی کالیفرنیا، یک پروژه آزمایشی در پایگاه نیروی هوایی لس‌آنجلس آغاز شد. در نوامبر ۲۰۱۶، کمیسیون تنظیم مقررات انرژی فدرال (FERC) اصلاحات نظارتی را برای تسهیل ورود یکپارچه‌سازان ذخیره‌سازی انرژی و منابع انرژی توزیع‌شده (DER) به بازارهای برق پیشنهاد کرد. در مجموع، اعتبارسنجی آزمایشی ایالات متحده نسبتاً جامع به نظر می‌رسد و احتمالاً سازوکارهای سیاستی مکمل ظرف یک تا دو سال آینده نهایی می‌شوند و بدین ترتیب V2G را به بهره‌برداری تجاری اساسی سوق می‌دهند. در اتحادیه اروپا، برنامه SEEV4-City در سال ۲۰۱۶ آغاز شد و ۵ میلیون یورو برای حمایت از شش پروژه در پنج کشور اختصاص داد. این ابتکار بر توانمندسازی ریزشبکه‌ها برای ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر از طریق کاربردهای V2H، V2B و V2N تمرکز دارد. در سال ۲۰۱۸، دولت بریتانیا از تأمین بودجه‌ای تقریباً ۳۰ میلیون پوندی برای ۲۱ پروژه V2G خبر داد. هدف از این بودجه، آزمایش نتایج تحقیق و توسعه فناوری مرتبط و در عین حال شناسایی فرصت‌های بازار برای چنین فناوری‌هایی است.

مشکلات و چالش‌های فنی سازگاری دستگاه‌ها با فناوری V2G:

سازگاری بین وسایل نقلیه مختلف، باتری‌ها و شبکه‌های برق، چالش مهمی را ایجاد می‌کند. تضمین سازگاری بالا در پروتکل‌های ارتباطی و رابط‌های شارژ/دشارژ بین وسایل نقلیه و شبکه برای انتقال و تعامل مؤثر انرژی ضروری است. سازگاری شبکه: ادغام تعداد زیادی از وسایل نقلیه الکتریکی در سیستم‌های تعامل انرژی شبکه ممکن است چالش‌هایی را برای زیرساخت‌های شبکه موجود ایجاد کند. مسائلی که نیاز به حل دارند شامل مدیریت بار شبکه، قابلیت اطمینان و پایداری شبکه و انعطاف‌پذیری شبکه در تطبیق با تقاضاهای شارژ خودروهای برقی است. چالش‌های فنی: سیستم‌های V2G باید بر موانع فنی متعددی مانند فناوری‌های شارژ و دشارژ سریع، سیستم‌های کنترل مدیریت باتری و تکنیک‌های اتصال شبکه غلبه کنند. این چالش‌ها نیازمند آزمایش و تحقیق و توسعه مداوم هستند. مدیریت باتری خودرو: برای وسایل نقلیه الکتریکی، باتری به عنوان یک دستگاه ذخیره انرژی حیاتی عمل می‌کند. در سیستم‌های V2G، کنترل دقیق بر مدیریت باتری برای متعادل کردن تقاضاهای شبکه با ملاحظات مربوط به طول عمر باتری ضروری است. راندمان و سرعت شارژ/دشارژ: دستیابی به فرآیندهای شارژ و دشارژ بسیار کارآمد برای کاربرد موفقیت‌آمیز فناوری V2G بسیار مهم است. فناوری‌های شارژ پیشرفته باید توسعه داده شوند تا راندمان و سرعت انتقال انرژی را افزایش داده و در عین حال تلفات انرژی را به حداقل برسانند. پایداری شبکه: فناوری V2G شامل ادغام خودروهای الکتریکی به عنوان بخشی از شبکه است که تقاضاهای فزاینده‌ای را بر پایداری و امنیت شبکه تحمیل می‌کند. مسائل بالقوه ناشی از ادغام شبکه خودرو در مقیاس بزرگ باید مورد توجه قرار گیرد تا قابلیت اطمینان و پایداری سیستم برق تضمین شود. مکانیسم‌های بازار: مدل تجاری و مکانیسم‌های بازار برای سیستم‌های V2G نیز چالش‌هایی را به همراه دارند. برای ایجاد تعادل در منافع ذینفعان، ایجاد ساختارهای تعرفه‌ای معقول و ایجاد انگیزه برای مشارکت کاربران در تبادل انرژی V2G، بررسی و حل دقیق مورد نیاز است.

مزایای کاربردی فناوری V2G:

مدیریت انرژی: فناوری V2G به خودروهای الکتریکی این امکان را می‌دهد که برق را به شبکه برگردانند و جریان انرژی دو طرفه را تسهیل کنند. این امر به متعادل کردن بارهای شبکه، افزایش پایداری و قابلیت اطمینان شبکه و کاهش وابستگی به منابع انرژی آلاینده مانند تولید برق سنتی با سوخت زغال سنگ کمک می‌کند. ذخیره انرژی: خودروهای الکتریکی می‌توانند به عنوان بخشی از سیستم‌های ذخیره انرژی توزیع شده عمل کنند، برق مازاد را ذخیره کرده و در صورت نیاز آن را آزاد کنند. این امر به متعادل کردن بارهای شبکه کمک می‌کند و پشتیبانی برق اضافی را در دوره‌های اوج مصرف فراهم می‌کند. تولید درآمد: از طریق فناوری V2G، دارندگان خودرو می‌توانند خودروهای الکتریکی خود را به شبکه متصل کنند، برق را بفروشند و درآمد یا مشوق‌های مربوطه را کسب کنند. این یک جریان درآمد اضافی برای دارندگان خودروهای برقی فراهم می‌کند. کاهش انتشار کربن: با کاهش وابستگی به منابع انرژی آلاینده مرسوم، خودروهای الکتریکی مجهز به V2G می‌توانند انتشار دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهند و تأثیرات مثبت زیست‌محیطی داشته باشند. افزایش انعطاف‌پذیری شبکه: فناوری V2G مدیریت پویای شبکه را تسهیل می‌کند و پایداری و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد. این امر امکان تنظیمات انعطاف‌پذیر در تعادل عرضه و تقاضای شبکه را بر اساس شرایط لحظه‌ای فراهم می‌کند و در نتیجه سازگاری و کارایی عملیاتی شبکه را افزایش می‌دهد.