Technologia V2G i jej aktualny stan w kraju i za granicą

Technologia V2G i jej aktualny stan w kraju i za granicą

Czym jest technologia V2G?
Technologia V2G odnosi się do dwukierunkowego przesyłu energii między pojazdami a siecią energetyczną. V2G, skrót od „Vehicle-to-Grid”, umożliwia ładowanie pojazdów elektrycznych za pośrednictwem sieci energetycznej, jednocześnie przekazując zmagazynowaną energię z powrotem do sieci. Głównym celem technologii V2G jest poprawa możliwości jazdy bezemisyjnej pojazdów elektrycznych oraz zapewnienie wsparcia i regulacji zasilania dla sieci energetycznej.

Dzięki technologii V2G pojazdy elektryczne mogą pełnić funkcję urządzeń magazynujących energię, przesyłając nadwyżki energii elektrycznej z powrotem do sieci, z której mogą korzystać inni odbiorcy. W okresach szczytowego zapotrzebowania na energię, technologia V2G umożliwia oddawanie zmagazynowanej energii pojazdu z powrotem do sieci, wspomagając równoważenie obciążenia. Z kolei w okresach niskiego zapotrzebowania na energię, pojazdy elektryczne mogą pobierać energię z sieci w celu jej naładowania. Pojazdy elektryczne pobierają energię elektryczną w okresach niskiego obciążenia sieci i uwalniają ją w okresach wysokiego obciążenia, generując w ten sposób zyski z różnicy cen. Gdyby technologia V2G została w pełni wdrożona, każdy pojazd elektryczny można by uznać za miniaturowy powerbank: podłączenie do sieci w okresach niskiego obciążenia automatycznie magazynuje energię, a w okresach wysokiego obciążenia, energia zgromadzona w akumulatorze pojazdu może być odsprzedana do sieci, aby pokryć różnicę w cenie.

Obecny stan V2G w Chinach Chiny posiadają największą na świecie flotę pojazdów elektrycznych, co stanowi ogromny potencjał rynkowy dla interakcji pojazd-sieć (V2G). Od 2020 roku państwo wprowadziło wiele polityk mających na celu rozwój technologii V2G, a renomowane instytucje, takie jak Uniwersytet Tsinghua i Uniwersytet Zhejiang, prowadzą dogłębne badania. 17 maja Narodowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Narodowa Administracja Energetyczna wydały Opinie Wdrożeniowe w sprawie Przyspieszenia Budowy Infrastruktury Ładowania w celu Lepszego Wspierania Pojazdów o Nowym Napędzie Energii na Obszarach Wiejskich i Rewitalizacji Obszarów Wiejskich. Dokument proponuje: wspieranie badań nad kluczowymi technologiami, takimi jak dwukierunkowa interakcja między pojazdami elektrycznymi a siecią (V2G) oraz skoordynowane sterowanie wytwarzaniem energii fotowoltaicznej, magazynowaniem energii i ładowaniem. Analizuje również kwestię stworzenia zintegrowanej infrastruktury ładowania zapewniającej wytwarzanie energii fotowoltaicznej, magazynowanie energii i ładowanie na obszarach wiejskich, gdzie stopień wykorzystania punktów ładowania jest niski. Wdrożenie polityki cen energii elektrycznej w godzinach szczytu i poza szczytem zachęci użytkowników do ładowania poza szczytem. Do 2030 roku opłaty za zapotrzebowanie (moc) zostaną zniesione w przypadku scentralizowanych punktów ładowania i wymiany akumulatorów działających w ramach dwuczęściowego systemu taryfowego. Ograniczenia dotyczące efektywności inwestycji w budowę sieci dystrybucyjnej dla przedsiębiorstw sieciowych zostaną złagodzone, a pełne odzyskanie energii zostanie uwzględnione w taryfach przesyłowych i dystrybucyjnych. Przykład zastosowania: Szanghaj jest gospodarzem trzech stref demonstracyjnych V2G, obejmujących ponad dziesięć pojazdów elektrycznych, rozładowujących około 500 kWh miesięcznie przy stawce przychodu 0,8 jena za kWh. W 2022 roku w Chongqing ukończono 48-godzinny cykl pełnego ładowania/rozładowywania dla pojazdu elektrycznego, pochłaniając łącznie 44 kWh. Ponadto inne regiony Chin aktywnie badają inicjatywy pilotażowe V2G, takie jak projekt demonstracyjny V2G w budynku Beijing Renji Building oraz projekt demonstracyjny V2G w Beijing China Re Centre. W 2021 roku firma BYD rozpoczęła pięcioletni program mający na celu dostarczenie do 5000 pojazdów elektrycznych średniej i dużej ładowności z obsługą technologii V2G firmie Levo Mobility LLC. Zagraniczny krajobraz technologii V2G: Kraje Europy i Ameryki położyły szczególny nacisk na technologię V2G, wprowadzając wyraźne wsparcie polityczne na wczesnym etapie. Już w 2012 roku Uniwersytet Delaware uruchomił pilotażowy projekt eV2gSM, mający na celu ocenę potencjału i wartości ekonomicznej pojazdów elektrycznych świadczących usługi regulacji częstotliwości dla sieci PJM w warunkach V2G w celu złagodzenia nieodłącznej nieciągłości energii odnawialnej. Aby umożliwić stosunkowo niskim poborom mocy pojazdów elektrycznych Uniwersytetu Delaware udział w rynku regulacji częstotliwości, w programie pilotażowym obniżono minimalne wymagania dotyczące mocy dla dostawców usług regulacji częstotliwości z 500 kilowatów do około 100 kilowatów. W 2014 roku, przy wsparciu Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych i Kalifornijskiej Komisji Energetycznej, rozpoczęto projekt demonstracyjny w Bazie Sił Powietrznych Los Angeles. W listopadzie 2016 r. Federalna Komisja Regulacji Energetyki (FERC) zaproponowała zmiany regulacyjne mające na celu ułatwienie wejścia na rynki energii elektrycznej integratorów magazynów energii i rozproszonych zasobów energii (DER). Ogólnie rzecz biorąc, walidacja pilotażowa w USA wydaje się stosunkowo kompleksowa, a uzupełniające mechanizmy polityczne prawdopodobnie zostaną sfinalizowane w ciągu najbliższego roku do dwóch lat, co umożliwi znaczące komercyjne wdrożenie technologii V2G. W Unii Europejskiej program SEEV4-City rozpoczął się w 2016 r., przeznaczając 5 mln euro na wsparcie sześciu projektów w pięciu krajach. Inicjatywa ta koncentruje się na umożliwieniu mikrosieciom integracji energii odnawialnej poprzez aplikacje V2H, V2B i V2N. W 2018 r. rząd Wielkiej Brytanii ogłosił dofinansowanie w wysokości około 30 mln funtów na 21 projektów V2G. Celem finansowania jest przetestowanie istotnych wyników badań i rozwoju technologicznego przy jednoczesnym zidentyfikowaniu możliwości rynkowych dla takich technologii.

Trudności techniczne i wyzwania związane z kompatybilnością urządzeń z technologią V2G:

Kompatybilność między różnymi pojazdami, akumulatorami i sieciami energetycznymi stanowi poważne wyzwanie. Zapewnienie wysokiej kompatybilności protokołów komunikacyjnych oraz interfejsów ładowania/rozładowywania między pojazdami a siecią energetyczną jest niezbędne do efektywnego przesyłu energii i interakcji. Adaptowalność sieci: Integracja dużej liczby pojazdów elektrycznych z systemami interakcji energetycznej sieci może stanowić wyzwanie dla istniejącej infrastruktury sieciowej. Problemy wymagające rozwiązania obejmują zarządzanie obciążeniem sieci, niezawodność i stabilność sieci oraz elastyczność sieci w dostosowywaniu się do zapotrzebowania na ładowanie pojazdów elektrycznych. Wyzwania techniczne: Systemy V2G muszą pokonać wiele przeszkód technicznych, takich jak technologie szybkiego ładowania i rozładowywania, systemy sterowania zarządzaniem akumulatorami oraz techniki połączeń sieciowych. Wyzwania te wymagają ciągłych eksperymentów oraz prac badawczo-rozwojowych. Zarządzanie akumulatorami pojazdów: W pojazdach elektrycznych akumulator pełni funkcję krytycznego urządzenia magazynującego energię. W systemach V2G precyzyjna kontrola nad zarządzaniem akumulatorami jest niezbędna do zrównoważenia zapotrzebowania sieci z uwzględnieniem trwałości akumulatora. Wydajność i szybkość ładowania/rozładowywania: Osiągnięcie wysoce wydajnych procesów ładowania i rozładowywania ma kluczowe znaczenie dla skutecznego wdrożenia technologii V2G. Konieczne jest opracowanie zaawansowanych technologii ładowania, aby zwiększyć efektywność i szybkość przesyłu energii, minimalizując jednocześnie jej straty. Stabilność sieci: Technologia V2G polega na integracji pojazdów elektrycznych z siecią, co wiąże się z większymi wymaganiami w zakresie stabilności i bezpieczeństwa sieci. Potencjalne problemy wynikające z integracji pojazdów z siecią na dużą skalę muszą zostać rozwiązane, aby zapewnić niezawodność i stabilność systemu elektroenergetycznego. Mechanizmy rynkowe: Model komercyjny i mechanizmy rynkowe systemów V2G również stanowią wyzwanie. Wymagana jest staranna analiza i znalezienie rozwiązań, aby zrównoważyć interesy interesariuszy, ustanowić rozsądne struktury taryfowe i zachęcić użytkowników do udziału w wymianie energii V2G.

Zalety zastosowania technologii V2G:

Zarządzanie energią: Technologia V2G umożliwia pojazdom elektrycznym przesyłanie energii elektrycznej z powrotem do sieci, ułatwiając dwukierunkowy przepływ energii. Pomaga to w równoważeniu obciążeń sieci, zwiększaniu jej stabilności i niezawodności oraz zmniejszaniu uzależnienia od zanieczyszczających środowisko źródeł energii, takich jak tradycyjne elektrownie węglowe. Magazynowanie energii: Pojazdy elektryczne mogą funkcjonować jako element rozproszonych systemów magazynowania energii, przechowując nadwyżki energii elektrycznej i uwalniając je w razie potrzeby. Pomaga to w równoważeniu obciążeń sieci i zapewnia dodatkowe wsparcie w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię. Generowanie przychodów: Dzięki technologii V2G właściciele pojazdów mogą podłączać swoje pojazdy elektryczne do sieci, odsprzedając energię elektryczną i uzyskując odpowiedni dochód lub zachęty. Zapewnia to dodatkowe źródło dochodu dla właścicieli pojazdów elektrycznych. Zmniejszona emisja dwutlenku węgla: Zmniejszając zależność od konwencjonalnych, zanieczyszczających środowisko źródeł energii, pojazdy elektryczne z technologią V2G mogą obniżyć emisję dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych, co ma pozytywny wpływ na środowisko. Zwiększona elastyczność sieci: Technologia V2G ułatwia dynamiczne zarządzanie siecią, poprawiając jej stabilność i niezawodność. Umożliwia elastyczne dostosowywanie równowagi między podażą a popytem w sieci na podstawie aktualnych warunków, zwiększając tym samym zdolność adaptacji i wydajność operacyjną sieci.