Die Abstimmung von Stromangebot und -nachfrage über den ganzen Tag ist ein wesentlicher Aspekt bei der Umstellung auf erneuerbare Energien. Führende saubere Energiequellen wie Sonne und Wind sind intermittierende Energiequellen, d. h. sie produzieren zu verschiedenen Tageszeiten unterschiedliche Energiemengen. Energiespeicherlösungen ermöglichen die Speicherung von Energie während der Spitzenproduktionszeiten und die Entladung während der Spitzenstromnachfragezeiten. Da wir versuchen, die Nutzung erneuerbarer Energien im Netz zu maximieren, entwickelt sich die Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) schnell zu einer führenden Energiespeicherlösung.
V2G nutzt die Batterien, die bereits in Elektrofahrzeugen (EVs) vorhanden sind, um die Energie in unserem Netz zu speichern. Normalerweise denken wir bei EV-Batterien an einseitiges Laden. Mit der V2G-Technologie fließt der Strom in zwei Richtungen: Das Netz kann das Fahrzeug aufladen, und das Fahrzeug kann auch Energie ins Netz zurücksenden. Die V2G-Technologie ermöglicht es uns, die Ladezeiten zu optimieren, um das Netz maximal zu nutzen. Beispielsweise können Elektrofahrzeuge mitten am Tag vollständig aufgeladen werden, wenn die Solarmodule die meiste Energie produzieren und die Stromkosten niedrig sind. Überschüssige Energie in der Batterie kann während der Spitzenzeiten der Stromnachfrage am Abend zurück ins Netz geleitet werden.
V2G-Technologie kann dazu beitragen, die Nutzung erneuerbarer Energien zu erhöhen, ein effizienteres Netz zu schaffen, die Ladekosten für Elektrofahrzeuge zu senken und wird sich natürlich ausweiten, wenn mehr Elektrofahrzeuge auf die Straße kommen. Bevor V2G-Technologie in großem Maßstab eingesetzt werden kann, sind mehrere technologische und politische Fortschritte erforderlich.
Um mehr über die Rolle der V2G-Technologie als Instrument zur Netzstabilisierung zu erfahren und darüber, wann sie skalierbar sein wird, haben wir sieben V2G-Experten befragt. Hier ist ihre Meinung.
Wichtige Begriffe
V2G: Vom Fahrzeug zum Netz
Bezieht sich auf bidirektionale Ladefunktionen, bei denen die EV-Batterie sowohl über das Netz geladen als auch Energie ins Netz zurückgesendet werden kann.
VGI: Fahrzeugnetzintegration
Umfasst im Großen und Ganzen die Möglichkeiten der Interaktion zwischen Elektrofahrzeugen und dem Stromnetz, einschließlich der V2G-Technologie und anderer Möglichkeiten zur Optimierung der Interaktion zwischen Fahrzeug und Stromnetz, wie etwa die Schaffung von Anreizen für das Laden außerhalb der Spitzenzeiten.
V2X: Fahrzeug zu X
Umfasst im Großen und Ganzen die Möglichkeiten der Interaktion zwischen Elektrofahrzeugen und dem Stromnetz, einschließlich der V2G-Technologie und anderer Möglichkeiten zur Optimierung der Interaktion zwischen Fahrzeug und Stromnetz, wie etwa die Schaffung von Anreizen für das Laden außerhalb der Spitzenzeiten.
Adam Langton
Connected eMobility und Energy Services Manager bei BMW Nordamerika
„V2G-Fahrzeuge könnten eine ideale Antwort auf Bedingungen mit hoher Nachfrage sein, da sie gezielt in den Vierteln eingesetzt werden können, in denen das Netz überlastet ist. Ebenso können V2G-Fahrzeuge aufladen, wenn das Netz über einen Überschuss an erneuerbarer Energie verfügt, und so dem Netz helfen, diese Energie aufzunehmen, ohne überlastet zu werden. V2G kann das Netz flexibler machen, wenn es auf Schwankungen bei der Versorgung mit erneuerbarer Energie reagieren kann, und so Kaliforniens Ziel von 100% erneuerbarer Energie unterstützen.
Die Vorbereitung auf den großflächigen Einsatz von V2G erfordert die Zusammenarbeit zwischen Netzbeteiligten, dem Verkehrssektor und den Fahrern von Elektrofahrzeugen. Die Netzbeteiligten müssen den Fahrern die richtigen Anreize bieten, V2G-fähige Fahrzeuge zu kaufen und ihre Batterien bei Bedarf als Netzressource zur Verfügung zu stellen. Die Verwendung eines V2G-Fahrzeugs als Netzressource erfordert die Genehmigung des Versorgungsunternehmens. Die Regulierungsbehörden müssen klare Regeln entwickeln, um sicherzustellen, dass V2G sicher verwendet wird, und gleichzeitig sicherstellen, dass der Genehmigungsprozess schnell und leicht verständlich ist. Um zu vermeiden, in ein Fahrzeug zu investieren, das an dieser Anlage nicht verwendet werden kann, sollten Netzbetreiber eine Möglichkeit in Betracht ziehen, mit der Fahrer ihr Zuhause oder Geschäft „vorab als V2G-fähig einschätzen“ können. Und schließlich müssen die Fahrer, um eine großflächige Beteiligung zu erreichen, wissen, dass die Leistung und Reichweite des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt werden und ihre Mobilität nicht beeinträchtigt wird, wenn sie ihr Fahrzeug für Netzdienste verwenden.“
Bjoern Christensen
Gründer und Geschäftsführer der Vehicle-Grid-Integration Advisory Company, Nächste Dimension
„Wir erleben, wie zwei riesige Industrien – Elektrizität und Automobil – in der sogenannten Fahrzeugnetzintegration (VGI) aufeinandertreffen. Elektrofahrzeuge sind nicht mehr vom Netz getrennt, sondern werden Teil des Netzes, wenn sie über eine Ladestation angeschlossen werden. Die V2G-Technologie ermöglicht es einem Elektrofahrzeug, Strom aus der Batterie in das Netz zu exportieren. In Kalifornien werden im Jahr 2030 5 Millionen Elektrofahrzeuge auf der Straße sein. Wenn diese Elektrofahrzeuge alle V2G-fähig wären, könnten sie genügend Speicher bereitstellen, um den Hals des Duck Curve jeden Tag zwischen 16 und 21 Uhr, wenn ein Mangel an erneuerbarer Energie herrscht.
Die V2G-Technologie wurde 1996 erfunden und gewinnt derzeit erheblich an Dynamik auf dem Markt. Große Erstausrüster wie Volkswagen und Renault bringen für das nächste Modelljahr V2G-Fahrzeuge auf den Markt. Die größten Engpässe für eine breite Verbreitung von V2G sind Vorschriften und Standards. Standards sind vorhanden, aber die Vorschriften müssen noch aufgeholt werden. Es wird 2-3 Jahre dauern, bis wir eine flächendeckende Einführung von V2G-Elektrofahrzeugen erleben werden.“
Aimee Gotway Bailey, PhD
Direktor für Innovation und Portfoliomanagement bei Nationale Netzpartner
„Die zunehmende Häufigkeit und Intensität von Waldbränden und Stromausfällen in Kalifornien haben die Notwendigkeit beschleunigt, die Widerstandsfähigkeit unserer Häuser und Arbeitsplätze zu stärken. V2X-Lösungen können die in EV-Batterien gespeicherte Energie nutzen, um Haushalten und Unternehmen bei Stromausfällen wichtige Notstromversorgung bereitzustellen und zusätzlich Strom zur Stabilisierung des Netzes bereitzustellen. V2X-Lösungen werden entscheidende Instrumente zur Anpassung an den Klimawandel und zunehmend extreme Wetterbedingungen sein. Obwohl V2X-Lösungen noch im Entstehen begriffen sind, kommen sie schnell auf den Markt. In diesem Jahr werden Ford und Volkswagen neben Nissan Fahrzeugmodelle anbieten, die standardmäßig mit V2X-Funktionen ausgestattet sind. Damit wird 2022 ein wegweisendes, wenn nicht gar bahnbrechendes Jahr für die Branche.“
Jerry Jackson
„Der schnell wachsende Markt für Elektrofahrzeuge bietet enormes Potenzial für die V2G-Technologie zur Unterstützung des Stromnetzes. Die Entladung von Strom aus den Batterien der Elektrofahrzeuge in das Netz während der Spitzenzeiten verringert die Belastung des Stromnetzes, reduziert die Emissionen und kann möglicherweise Stromausfälle und rollierende Spannungsabfälle vermeiden.
Im Jahr 2019 führten wir eine Kosten-Nutzen-Studie durch, bei der wir Kundendaten von Versorgungsunternehmen für Southern California Edison verwendeten. Die Studie zeigte, dass V2G den Spitzenstrombedarf um etwa 201 TP3T senken könnte. Rabatte von Versorgungsunternehmen für vermiedene Spitzenstromkosten würden zu jährlichen Zahlungen von 1 TP4T560 an jeden Programmteilnehmer führen. Darüber hinaus müssten nur etwa 101 TP3T der Kunden des Versorgungsunternehmens an dem Programm teilnehmen.
Leider befindet sich V2G noch in der Proof-of-Concept-Phase, in der Einzelprojekte entwickelt werden. Bevor V2G skalierbar ist, müssen wir uns mit Garantieproblemen bei EV-Batterien, regulatorischen Problemen bei den Stromversorgern, dem Mangel an erforderlicher bidirektionaler Hardware und Ladeprotokollen sowie dem Mangel an Daten über eine mögliche Degradation der Batterie befassen. Die Lösung dieser Probleme erfordert die Zusammenarbeit zwischen Automobilherstellern, Stromversorgern, Regulierungsbehörden und Anbietern von unterstützenden Zusatzprodukten wie Steuerungssoftware. Die aktuelle Energiekrise und Klimabedenken werden diese Zusammenarbeit zweifellos beschleunigen, und in einigen Jahren werden einige bemerkenswerte V2G-Anwendungen auftauchen.“
Alan Jenn
Stellvertretender Direktor von Institut für Verkehrswissenschaften an der University of California, Davis
„Die V2G-Technologie wird eine immer wichtigere Ressource sein, da Elektrofahrzeuge immer beliebter werden. Allein in Kalifornien wird die Menge an potenziellen Speicherressourcen bis 2030 250 Gigawattstunden Kapazität übersteigen. Obwohl die Batterien von Elektrofahrzeugen nicht auf die gleiche Weise wie herkömmliche Netzspeicher genutzt werden können, bieten sie dennoch ein enormes Potenzial zur Unterstützung des Netzes. Während sich viele auf die Fähigkeit von V2G konzentrieren, die Integration erneuerbarer Energien und die Stabilität der Spitzennachfrage für die Großhandelserzeugung zu unterstützen, sollte die Fähigkeit von V2G, die lokale Verteilungsinfrastruktur zu entlasten, nicht übersehen werden. Diese Technologie kann der Gesellschaft enorme Einsparungen bringen.“
Kenneth Bokor
Produzent und Moderator von EV Revolution Show
„Mithilfe der V2G-Technologie können Besitzer von Elektrofahrzeugen ihr lokales Stromnetz bei Bedarf unterstützen, beispielsweise in Zeiten mit Spitzenlast. Diese Unterstützung verringert die Sorgen über Netzüberlastungen, Stromausfälle und rollierende Stromausfälle und maximiert das Geschäftsmodell für den Besitz eines Elektrofahrzeugs, indem sie finanzielle Belohnungen für die Versorgung des Netzes bietet. V2G bietet eine kostengünstige und schnelle Energiespeicherung durch die Nutzung vorhandener Ressourcen und reduziert so potenzielle Umweltauswirkungen durch die Schaffung zusätzlicher Speicherlösungen.
Ein großer technischer Nachteil des V2G-Betriebs ist derzeit die Verschlechterung der Batterieleistung des Fahrzeugakkus aufgrund der hohen Anzahl potenzieller Lade-/Entladezyklen. Daher bieten die meisten Hersteller von Elektroautos keine Garantien für den V2G-Betrieb und bauen keine bidirektionalen Stromversorgungsfunktionen in batteriebetriebene Elektrofahrzeuge ein. Verbraucher werden diese Funktion nicht nutzen wollen, wenn sie nicht durch die Garantie der Fahrzeugbatterie abgedeckt ist.
Trotz des Interesses von Verbrauchern und Energieversorgern steckt diese Strategie noch in den Kinderschuhen. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bis 2050 etwa 451.000.000 US-Haushalte aktiv V2G-Dienste anbieten könnten. Andere Länder auf der Welt könnten diese Möglichkeit früher anbieten. In diesem globalen Maßstab haben wir jedoch noch einen langen Weg vor uns, und es kann ein oder zwei Jahrzehnte dauern, bis diese Technologie zum Mainstream wird.“
Joseph Vellone
„Bei ev.energy denken wir nicht nur an V2G. Wir denken an Vehicle-to-Anything. Nutzfahrzeuge mit großen Batterien können entladen werden, um das Netz in Zeiten der Spitzenlast zu stabilisieren. Diese Technologie hat sich bewährt und ist skalierbar. Wir sprechen täglich mit Dutzenden von Privatkunden, die über die Widerstandsfähigkeit ihres Haushalts gegen Stromausfälle nachdenken und ihr Elektrofahrzeug vor einem Sturm oder einer geplanten Stromabschaltung vorladen möchten, um diesen Notstrom später für ihr Zuhause oder ihre Geräte zu nutzen. Beim bidirektionalen Laden müssen wir noch viel ausarbeiten, darunter eine breitere Hardwarekompatibilität sowie die Frage, wie wir Fahrern von Elektrofahrzeugen die Kontrolle über das Netz leicht überlassen können.“
Wie unterstützt MCE die Fahrzeug-Netz-Integration?
MCE hat sich kürzlich mit ev.energy zusammengetan, um MCE Sync zu entwickeln, eine App, die Fahrer von Elektrofahrzeugen mit intelligenten Lademöglichkeiten verbindet, ohne dass dafür spezielle Hardware erforderlich ist. MCE Sync richtet das Laden von Elektrofahrzeugen automatisch auf kohlenstoffarmen Strom aus, moduliert das Laden, um die Netzzuverlässigkeit zu unterstützen, und stellt sicher, dass das Fahrzeug des Fahrers zu dem in der App angegebenen Zeitpunkt vollständig aufgeladen ist. MCE Sync ist Teil der EV-Programme von MCE, die Rabatte für einkommensabhängige Fahrer und Ladegeräte für Mehrfamilienhäuser und Arbeitsplätze umfassen. Prüfen Sie, ob Ihr Elektrofahrzeug oder Ladegerät für die MCE Sync-App geeignet ist.