تطبیق عرضه و تقاضای برق در طول روز، یک ملاحظه اساسی در گذار به انرژی تجدیدپذیر 100% است. منابع انرژی پاک پیشرو مانند انرژی خورشیدی و بادی، منابع انرژی متناوب هستند، به این معنی که در زمانهای مختلف روز مقادیر متفاوتی از انرژی تولید میکنند. راهکارهای ذخیرهسازی انرژی امکان ذخیره انرژی در زمانهای اوج تولید و تخلیه آن در زمانهای اوج تقاضای برق را فراهم میکنند. از آنجایی که ما به دنبال به حداکثر رساندن استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر در شبکه هستیم، فناوری خودرو به شبکه (V2G) به سرعت به عنوان یک راهکار پیشرو در ذخیرهسازی انرژی در حال ظهور است.
V2G از باتریهایی که در حال حاضر در خودروهای الکتریکی (EV) وجود دارند برای ذخیره انرژی در شبکه برق ما استفاده میکند. معمولاً، ما باتریهای خودروهای الکتریکی را به صورت شارژ یکطرفه در نظر میگیریم. با فناوری V2G، برق در دو جهت جریان مییابد، شبکه برق میتواند خودرو را شارژ کند و خودرو نیز میتواند انرژی را به شبکه برق بازگرداند. فناوری V2G به ما این امکان را میدهد که زمان شارژ را بهینه کنیم تا حداکثر بهره را برای شبکه برق داشته باشیم. به عنوان مثال، خودروهای الکتریکی میتوانند در اواسط روز، زمانی که پنلهای خورشیدی بیشترین انرژی را تولید میکنند و هزینههای برق پایین است، به طور کامل شارژ شوند. انرژی اضافی موجود در باتری را میتوان در ساعات اوج تقاضای برق در عصر به شبکه برق بازگرداند.
فناوری V2G میتواند به افزایش استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر، ایجاد شبکهای کارآمدتر، کاهش هزینههای شارژ خودروهای برقی کمک کند و طبیعتاً با ورود خودروهای برقی بیشتر به جادهها، گسترش خواهد یافت. قبل از اینکه فناوری V2G بتواند در مقیاس وسیع به کار گرفته شود، پیشرفتهای فناوری و سیاستگذاری متعددی مورد نیاز است.
برای آشنایی با نقش فناوری V2G به عنوان ابزاری برای تثبیت شبکه و زمان آماده شدن آن برای مقیاسپذیری، با هفت متخصص V2G تماس گرفتیم. در اینجا نظرات آنها آمده است.
اصطلاحاتی که باید بدانید
V2G: وسیله نقلیه به شبکه
به قابلیتهای شارژ دو جهته اشاره دارد که در آن باتری خودروی برقی میتواند هم توسط شبکه برق شارژ شود و هم انرژی را به شبکه بازگرداند.
وی جی آی: ادغام شبکه خودرو
به طور گسترده شامل روشهای تعامل خودروهای برقی و شبکه برق، از جمله فناوری V2G و سایر روشهای بهینهسازی تعامل خودرو و شبکه برق، مانند ارائه مشوقهایی برای شارژ در ساعات غیر اوج مصرف، میشود.
وی۲ایکس: وسیله نقلیه به X
به طور گسترده شامل روشهای تعامل خودروهای برقی و شبکه برق، از جمله فناوری V2G و سایر روشهای بهینهسازی تعامل خودرو و شبکه برق، مانند ارائه مشوقهایی برای شارژ در ساعات غیر اوج مصرف، میشود.

آدام لانگتون
مدیر خدمات انرژی و حمل و نقل الکترونیکی متصل در بیامو آمریکای شمالی
«خودروهای V2G میتوانند پاسخی ایدهآل به شرایط تقاضای بالا باشند، زیرا میتوانند به صورت تاکتیکی در محلههایی که تحت فشار شبکه هستند، مستقر شوند. به همین ترتیب، هنگامی که شبکه برق دارای انرژی تجدیدپذیر اضافی است، خودروهای V2G میتوانند شارژ شوند و به شبکه کمک کنند تا آن نیرو را بدون اضافه بار جذب کند. V2G میتواند شبکه را در پاسخ به نوسانات عرضه انرژی تجدیدپذیر چابکتر کند و از هدف کالیفرنیا برای دستیابی به انرژی تجدیدپذیر 100% پشتیبانی کند.»
آمادهسازی برای استقرار V2G در مقیاس بزرگ نیازمند همکاری بین ذینفعان شبکه، بخش حمل و نقل و رانندگان خودروهای برقی است. ذینفعان شبکه باید انگیزههای مناسبی را برای رانندگان فراهم کنند تا خودروهای مجهز به V2G را خریداری کنند و باتریهای آنها را برای استفاده به عنوان منبع شبکه در صورت نیاز در دسترس قرار دهند. استفاده از یک خودروی V2G به عنوان منبع شبکه نیاز به تأیید شرکت برق دارد. تنظیمکنندگان باید قوانین روشنی را تدوین کنند تا اطمینان حاصل شود که V2G به طور ایمن استفاده میشود، ضمن اینکه اطمینان حاصل شود که فرآیند تأیید سریع و به راحتی قابل فهم است. برای جلوگیری از سرمایهگذاری در خودرویی که نمیتوان در آن مرکز از آن استفاده کرد، اپراتورهای شبکه باید راهی را برای رانندگان در نظر بگیرند تا خانه یا محل کار خود را از نظر آمادگی V2G «پیشارزیابی» کنند. در نهایت، برای جلب مشارکت در مقیاس بزرگ، رانندگان باید بدانند که عملکرد و برد خودرو تحت تأثیر قرار نمیگیرد و تحرک آنها هنگام استفاده از وسیله نقلیه خود برای خدمات شبکه تحت تأثیر قرار نمیگیرد.

«ما شاهد تلاقی دو صنعت غولپیکر - برق و خودرو - در چیزی هستیم که به عنوان ادغام شبکه خودرو (VGI) شناخته میشود. خودروهای برقی دیگر از شبکه جدا نیستند، بلکه وقتی از طریق یک ایستگاه شارژ به شبکه متصل میشوند، به بخشی از آن تبدیل میشوند. فناوری V2G به یک خودروی برقی اجازه میدهد تا برق را از باتری به شبکه صادر کند. در کالیفرنیا، ۵ میلیون خودروی برقی در سال ۲۰۳۰ در جادهها خواهند بود. اگر همه این خودروهای برقی قابلیت V2G داشته باشند، میتوانند فضای ذخیرهسازی کافی برای کاهش مصرف برق فراهم کنند.» منحنی اردک هر روز بین ساعت ۴ بعد از ظهر تا ۹ شب، زمانی که کمبود انرژی تجدیدپذیر وجود دارد.
فناوری V2G در سال ۱۹۹۶ اختراع شد و اکنون با عرضه خودروهای V2G توسط تولیدکنندگان بزرگ تجهیزات اصلی مانند فولکس واگن و رنو برای مدل سال بعدی خود، شتاب قابل توجهی در بازار به دست آورده است. موانع اصلی برای نفوذ گسترده V2G، مقررات و استانداردها هستند. استانداردها در حال اجرا هستند و مقررات هنوز در حال پیشرفت هستند. ۲ تا ۳ سال طول خواهد کشید تا شاهد استقرار گسترده خودروهای برقی V2G باشیم.

دکتر ایمی گوتوی بیلی
مدیر نوآوری و مدیریت سبد سهام در شرکای شبکه ملی
«افزایش تعداد و شدت آتشسوزیهای جنگلی و خاموشیهای پی در پی در کالیفرنیا، نیاز به تقویت تابآوری در خانهها و محل کار ما را تشدید کرده است. راهکارهای V2X میتوانند انرژی ذخیره شده در باتریهای خودروهای برقی را مهار کنند تا علاوه بر تأمین برق برای تثبیت شبکه، برق پشتیبان حیاتی را برای خانوارها و مشاغل در طول قطعی برق فراهم کنند. راهکارهای V2X ابزارهای حیاتی برای سازگاری با تغییرات اقلیمی و آب و هوای به تدریج شدید خواهند بود. اگرچه راهکارهای V2X هنوز نوپا هستند، اما به سرعت در حال ورود به بازار هستند. امسال، فورد و فولکس واگن قرار است در ارائه مدلهای خودرو با قابلیتهای V2X به عنوان استاندارد، به نیسان بپیوندند و سال 2022 را به سالی پیشرو، اگر نگوییم انقلابی، برای این صنعت تبدیل کنند.»

جری جکسون
«بازار رو به رشد خودروهای برقی، پتانسیل عظیمی برای فناوری V2G جهت پشتیبانی از شبکه برق فراهم میکند. تخلیه برق از باتریهای خودروهای برقی به شبکه در زمانهای اوج مصرف، فشار بر شبکه برق، انتشار گازهای گلخانهای و به طور بالقوه از خاموشیهای سراسری و افت ولتاژهای لحظهای جلوگیری میکند.»
در سال ۲۰۱۹، ما با استفاده از دادههای مشتریان شرکت برق ادیسون کالیفرنیای جنوبی، یک مطالعه هزینه-فایده انجام دادیم. این مطالعه نشان داد که V2G میتواند تقاضای اوج مصرف برق را حدود ۲۰۱TP50T کاهش دهد. تخفیفهای شرکتهای برق برای هزینههای برق اجتنابشده در اوج مصرف، منجر به پرداخت سالانه ۱TP51T560 به هر شرکتکننده در برنامه خواهد شد. علاوه بر این، فقط حدود ۱۰۱TP50T از مشتریان این شرکت برق ملزم به شرکت در این برنامه خواهند بود.
متأسفانه، V2G هنوز در مرحله اثبات مفهوم و پروژه انفرادی است. قبل از اینکه V2G آماده مقیاسپذیری شود، باید به مسائل مربوط به گارانتی باتری خودروهای برقی، مسائل نظارتی شرکتهای برق، کمبود سختافزار و پروتکلهای شارژ دوطرفه مورد نیاز و کمبود دادهها در مورد تخریب بالقوه باتری رسیدگی کنیم. حل این مسائل مستلزم همکاری بین خودروسازان، شرکتهای برق، تنظیمکنندگان مقررات و ارائهدهندگان محصولات پشتیبانی جانبی مانند نرمافزار کنترل است. بحران انرژی فعلی و نگرانیهای اقلیمی بدون شک این همکاری را تسریع خواهد کرد و برخی از کاربردهای قابل توجه V2G در چند سال آینده ظاهر خواهند شد.

آلن جن
دستیار مدیر موسسه مطالعات حمل و نقل در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس
«با افزایش محبوبیت خودروهای برقی، فناوری V2G به منبعی مهم و فزاینده تبدیل خواهد شد. تنها در کالیفرنیا، میزان منابع ذخیرهسازی بالقوه تا سال ۲۰۳۰ از ۲۵۰ گیگاوات ساعت ظرفیت فراتر خواهد رفت. اگرچه باتریهای خودروهای برقی را نمیتوان مانند دستگاههای ذخیرهسازی سنتی شبکه برق به کار گرفت، اما همچنان پتانسیل فوقالعادهای برای کمک به شبکه برق ارائه میدهند. در حالی که بسیاری بر توانایی V2G در کمک به ادغام انرژیهای تجدیدپذیر و ثبات اوج تقاضا برای تولید عمده تمرکز میکنند، نباید از توانایی V2G در کاهش زیرساختهای توزیع محلی غافل شد. این فناوری میتواند صرفهجوییهای عظیمی را برای جامعه به ارمغان بیاورد.»

کنت بوکور
تهیهکننده و مجری برنامه نمایشگاه انقلاب خودروهای برقی
«فناوری V2G به دارندگان خودروهای برقی اجازه میدهد تا در مواقع نیاز، مانند زمانهای اوج تقاضا، از شبکه برق محلی خود پشتیبانی کنند. این پشتیبانی نگرانیها در مورد اضافه بار شبکه، قطعی برق و خاموشیهای دورهای را کاهش میدهد و با ارائه پاداشهای مالی برای خدمت به شبکه، توجیه تجاری برای داشتن یک خودروی برقی را به حداکثر میرساند. V2G با استفاده از منابع موجود، ذخیرهسازی انرژی ارزان و سریع را فراهم میکند و در نتیجه با ایجاد راهحلهای ذخیرهسازی اضافی، هرگونه اثرات زیستمحیطی بالقوه را کاهش میدهد.»
در حال حاضر، یکی از معایب فنی عمده عملکرد V2G، تخریب باتری خودرو به دلیل تعداد زیاد چرخههای شارژ/دشارژ بالقوه است. بنابراین، اکثر تولیدکنندگان خودروهای برقی برای عملکرد V2G ضمانت ارائه نمیدهند و قابلیتهای توان دو طرفه را در محصولات خودروهای برقی باتریدار تعبیه نمیکنند. مصرفکنندگان اگر این ویژگی تحت پوشش گارانتی باتری خودرو نباشد، تمایلی به استفاده از آن نخواهند داشت.
با وجود علاقه مصرفکنندگان و تأمینکنندگان انرژی، این استراتژی هنوز در مراحل اولیه خود است. تحقیقات فعلی نشان میدهد که حدود ۴۵۱TP50T از خانوارهای آمریکایی میتوانند تا سال ۲۰۵۰ به طور فعال خدمات V2G را ارائه دهند. سایر کشورهای جهان ممکن است این قابلیت را زودتر ارائه دهند. با این حال، در این مقیاس جهانی، ما هنوز راه درازی در پیش داریم و ممکن است یک یا دو دهه طول بکشد تا این فناوری به جریان اصلی تبدیل شود.

جوزف ولون
«در ev.energy، ما فقط به V2G فکر نمیکنیم. ما به هر چیزی که از طریق خودرو به شبکه متصل میشود فکر میکنیم. خودروهای تجاری با باتریهای بزرگ میتوانند برای تثبیت شبکه در زمانهای اوج تقاضا، شارژ شوند. این فناوری اثبات شده و آمادهی گسترش است. ما هر روز با دهها مشتری خانگی صحبت میکنیم که به تابآوری خانوار برای مقاومت در برابر خاموشی فکر میکنند و میخواهند خودروی برقیشان قبل از طوفان یا قطع برق برنامهریزیشده، شارژ اولیه شود و بعداً از آن برق پشتیبان برای خانهها یا لوازم خانگی خود استفاده کنند. هنوز باید روی شارژ دوطرفه کار زیادی انجام دهیم، از جمله سازگاری سختافزاری گستردهتر و همچنین اینکه چگونه میتوانیم به راحتی رانندگان خودروی برقی را برای به دست گرفتن مسئولیت توانمند کنیم.»
چگونه MCE از ادغام خودرو و شبکه برق پشتیبانی میکند؟
MCE اخیراً با ev.energy برای ایجاد MCE Sync همکاری کرده است، اپلیکیشنی که رانندگان خودروهای برقی را بدون نیاز به هیچ سختافزار خاصی به فرصتهای شارژ هوشمند متصل میکند. MCE Sync به طور خودکار شارژ خودروهای برقی را با برق کم کربن هماهنگ میکند، شارژ را برای پشتیبانی از قابلیت اطمینان شبکه تنظیم میکند و تضمین میکند که وسیله نقلیه راننده تا زمانی که در برنامه مشخص شده است، به طور کامل شارژ شده باشد. MCE Sync بخشی از مجموعه برنامههای خودروهای برقی MCE است که شامل تخفیف برای رانندگان دارای درآمد و تجهیزات شارژ برای املاک و محلهای کار چند خانواری میشود. ببینید آیا خودروی برقی یا شارژر شما واجد شرایط برنامه MCE Sync است یا خیر.