ما هي تقنية نقل المركبة إلى الشبكة (v2g)؟

ربما تكون قد صادفت مصطلح تقنية V2G (من مركبة إلى شبكة) فيما يتعلق بشحن السيارة الكهربائية (EV). ربما لا تكون متأكدًا بالضبط من ماهيتها وكيف تعمل.

في هذه المقالة، سنقدم جميع التفاصيل التي تحتاج إلى معرفتها حول تقنية V2G، بما في ذلك فوائد تطبيقها، وما يحتمل أن يحمله المستقبل لهذه السيارة لتكنولوجيا الشبكة.

ما هي تقنية توصيل السيارة بالشبكة (V2G)؟

وبعبارة بسيطة، فإن تقنية V2G هي اتصال بين السيارة الكهربائية وشبكة الطاقة التي تتيح التدفق في اتجاهين، إما شحن السيارة من الشبكة أو تفريغ السيارة لتغذية الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة. السيارات الكهربائية التقليدية، عند إيقافها وتوصيلها بالكهرباء، تستخدم الشحن الذكي لسحب الطاقة من الشبكة إلى بطارياتها. بفضل تقنية V2G الناشئة، يمكن لبطاريات EV هذه الآن أيضًا تفريغ الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة.

يتم اتخاذ القرار بشأن شحن السيارة أو تفريغها بناءً على مستوى الشحن في السيارة وإشارات السوق من الشبكة. بمعنى آخر، خلال فترات ارتفاع الطلب على الكهرباء، قد تقوم الشبكة بسحب الطاقة من المركبات إذا كان هناك ما يكفي وإعادة شحن السيارة عندما يكون الطلب أقل والسعر أرخص. تسمح تقنية V2G لبطاريات EV بالشحن خلال فترات انخفاض الطلب على الطاقة، مثل منتصف النهار عندما تكون الطاقة الشمسية وفيرة. خلال أوقات ارتفاع الطلب، مثل فترة ما بعد الظهر والمساء، يمكن للبطاريات إعادة الطاقة الفائضة إلى الشبكة. تساعد هذه العملية على تقليل تكاليف الطاقة لمشغلي الأساطيل، وتحقيق الاستقرار في الشبكة خلال ساعات الذروة، وتوفير الطاقة في حالات الطوارئ، ودعم مستقبل خالٍ من المخاطر من خلال التقنيات المبتكرة.

يقدم مزود الطاقة (أو شركة المرافق) برامج V2G الخاصة التي يمكن للعملاء الاشتراك فيها، مما يسمح للعميل بتحديد كمية الطاقة التي يسعدهم إرسالها مرة أخرى إلى الشبكة عند الحاجة. إنه يمنح العميل الفرصة لخفض تكلفة شحن سيارته، مع مساعدة الشبكة أيضًا على تلبية ذروة الطلب.

هل تقنية V2G ممكنة ومتاحة اليوم؟

في الوقت الحالي، لا تزال تقنية ناشئة. وهي تخضع حاليًا لاختبارات وتجارب شاملة للتأكد من أنها قابلة للحياة وعملية على المدى الطويل. يوجد حاليًا أقل من 100 مشروع يستخدم V2G بنشاط أحداث في العالم.

ما هي تحديات استخدام تقنية V2G؟

• بنية تحتية ضعيفة: إن أحد التحديات الرئيسية عندما يتعلق الأمر بتطبيق تقنية V2G ليس التكنولوجيا نفسها، ولكن البنية التحتية التي تتفاعل معها. في كثير من الحالات، هناك بنية تحتية ضعيفة حاليًا وظروف الشبكة الحالية تجعل من الصعب على المركبات دفع الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة الكهربائية بنجاح.
• ازدحام الشبكة: قد يتم استخدام الشبكة الكهربائية بكثرة، مما يسبب مشاكل الازدحام مما يؤدي إلى عدم الاستقرار وكمية كبيرة من فقدان الطاقة.
• تقلب الشبكة: نظرًا لتوليد الطاقة بشكل متزايد من مصادر متجددة، على الرغم من أهميتها للبيئة، إلا أنها يمكن أن تسبب عدم الاستقرار في الشبكة. على سبيل المثال، يمكن أن تتقلب الطاقة الشمسية وطاقة الرياح اعتمادًا على الظروف الجوية. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2050, سيتم توليد 62% من الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة، مما يعني زيادة تقلب الشبكة والطلب غير المتوقع. يمكن أن تساعد تقنية Vehicle-to-Grid فعليًا في التخفيف من هذه المشكلة، كما سنناقش بعد قليل.‍
• الطقس المتطرف: يمكن أن يتسبب الطقس المتطرف مثل ارتفاع الحرارة أو موجات البرد في زيادة استخدام الكهرباء لتشغيل مكيفات الهواء أو السخانات الكهربائية. يتسبب تغير المناخ في تقلبات شديدة في درجات الحرارة مما يؤدي إلى مزيد من ازدحام الشبكة، وهو ما يمثل مشكلة لـ V2G.

ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام تقنية V2G؟

جزئيًا بسبب التحديات المذكورة أعلاه، لا نرى الكثير من الشركات المصنعة لمحطات الشحن تطلق أجهزة شحن V2G. لا يتم استخدام أجهزة V2G التي تم تطويرها على نطاق واسع. ومع ذلك، نظرًا للفوائد المذكورة أدناه، نتوقع أن يتغير هذا الوضع خلال العامين المقبلين حيث تقدم الشركات المصنعة منتجات جديدة إلى السوق.

• استقرار الشبكة: على عكس تقلبات الشبكة المذكورة أعلاه، يمكن أن تساعد تقنية V2G فعليًا في خلق المزيد من الاستقرار في الشبكة من خلال مساعدة موردي الطاقة على الاستجابة لقيود الشبكة والتغيرات المفاجئة في العرض أو الطلب على الطاقة.
• توليد الطاقة المتجددة وتخزينها: تمثل تقنية Vehicle-to-Grid فرصة تخزين للطاقة المتجددة الرخيصة. يمكن توليد الطاقة خلال النهار أو الليل وإعادتها إلى الشبكة خلال فترات الذروة. هذا يخلق المزيد من استقرار الشبكة من خلال موازنة العرض والطلب. على سبيل المثال، تخيل موقعًا يعمل باستمرار على توليد الطاقة الشمسية وتوفيرها خلال اليوم. في الساعة 1 ظهرًا، هناك ارتفاع مفاجئ في الطلب. يستقبل الموقع إشارة V2G ويوفر الطاقة الشمسية في الشبكة. في هذه الحالة، يمكن للموقع أيضًا اختيار استخدام الطاقة الشمسية المتاحة بدلاً من المصادر الأخرى غير المتجددة لعملياته، وبالتالي استخدام طاقة خالية من الكربون.
• توفير طاقة احتياطية: عندما يصل الطلب على الكهرباء إلى ذروته، يمكن لمشغلي الأساطيل الوصول إلى الطاقة المخزنة في بطاريات السيارات الكهربائية. على سبيل المثال، أسطول من الحافلات المدرسية مثالي لطاقة V2G الاحتياطية حيث يتم استخدامها فقط في أوقات محددة، عادة من الساعة 6 صباحًا إلى 9 صباحًا ومن 3 مساءً إلى 5 مساءً. وفي الفترة المتبقية من الوقت، تستقر الحافلات في المستودع ويمكنها إعادة الطاقة إلى الشبكة وإعادة شحنها عندما ينخفض الطلب وأسعار الطاقة.

ما هي فوائد تقنية V2G لأصحاب محطات الشحن والسائقين؟

بالنسبة لمالكي المركبات الكهربائية الفرديين، إذا كان مزود المرافق الخاص بهم لديه برامج V2G أو DR (الاستجابة للطلب)، فيمكنهم الاشتراك، مما يتيح تنشيط قدرة السيارة من السيارة إلى الشبكة خلال ساعات ذروة الطلب. في هذه الحالة، يتلقى مالك السيارة الدفع مقابل أي طاقة يتم توفيرها للشبكة. وبعبارة أخرى، فإن المالك يكسب المال حرفيًا من سيارته المتوقفة.

إذا لم تتمكن شركة المرافق من تقديم هذه الخدمة، يمكن لمالك السيارة استخدام V2H الذي يوفر الطاقة لمنزله، مما يسمح له بخفض فواتير الطاقة عن طريق إعادة استخدام الطاقة المتاحة المخزنة في سيارته أو مركباته.

بالنسبة لمشغلي الشبكات، دعنا نقول شركة مرافق، يمكن استخدام أحداث V2G لمنع ازدحام الشبكة والتقلب واختلال توازن الطاقة، باستخدام الطلب والعرض للطاقة كدليل. يمكن للمرافق أيضًا توفير طاقة خالية من الكربون عند اختيار استخدام الطاقة المتجددة المتاحة، بدلاً من طاقة الوقود الأكثر موثوقية.

ال وزارة الدفاع حسبت الفوائد المالية قبل بضع سنوات. يُظهر الحساب عائدًا محتملاً يبلغ حوالي 170 دولارًا/كيلوواط سنويًا من V2G. إذا كنت تستخدم شاحنًا بقدرة 15 كيلو وات، فيمكنك الحصول على ما يقرب من 2,520 دولارًا سنويًا من خلال توفير قدرة V2G. والخبر السار هو أن مالك محطة الشحن يتلقى هذه العائدات حتى لو لم يتم طلب V2G خلال الفترة. يتم الدفع لك ببساطة من خلال «التواجد في أي حال».

يشير NREL إلى دراسات بحثية أخرى من عام 2016 والتي تُظهر عائدًا صافيًا محتملاً قدره 17384 دولارًا لأساطيل الحافلات المدرسية و 6170 دولارًا لحافلات الترانزيت.

كيف يمكننا تنفيذ V2G؟

تحتاج V2G إلى مجموعة متنوعة من التقنيات من أجل العمل.

1. تحتاج V2G إلى سيارة كهربائية قادرة على الشحن ثنائي الاتجاه. بمعنى آخر، يجب أن تكون السيارة الكهربائية قادرة على استقبال الطاقة وإرسالها. تقوم العديد من الشركات المصنعة للسيارات الكبيرة بتطوير وتنفيذ هذه التكنولوجيا اليوم.
2. يجب أن تكون أجهزة شحن المركبات الكهربائية التي تدعم V2G في مكانها. يحتاج مصنعو شاحن EV إلى تنفيذ البروتوكول المطلوب لأحداث V2G: IEEE 2030.5. من خلال بروتوكول عالمي، يمكن للمركبات وأجهزة الشحن وشركات المرافق التواصل مع بعضها البعض بسلاسة، مما يتيح إرسال واستقبال المعلومات اللازمة لحدث V2G (الطلب على الطاقة، وإمدادات الطاقة، وعدم توازن الشبكة، وما إلى ذلك)
3. يجب أن تكون أجهزة شحن السيارات الكهربائية قادرة على أتمتة هذه الإشارات. هذا يعني أنها بحاجة إلى خدمة إدارة شحن المركبات الكهربائية، بمعنى آخر، تقنية الشحن الذكي. شحن ذكي هي عملية تعمل على أتمتة القرارات وتحسينها أثناء شحن السيارة الكهربائية. يتضمن الشحن المحسن الأهداف التالية:

• قلل إجمالي ذروة الطلب في موقع الشحن
• تجنب تكاليف الطاقة العالية لكل من السائق ومشغل نقطة الشحن
• تأكد من المغادرة في الوقت المحدد ومستوى كافٍ من الرسوم لكل مركبة
• المساعدة في تحقيق الاستقرار في أسواق الطاقة في الوقت الفعلي وخدمات المرافق الكهربائية.

عند التحكم في الأمبير، نستخدم تقنية الشحن الذكي لتحسين أحداث V2G، مع تحسين تكاليف الطاقة والمغادرة في الوقت المحدد واستقرار الشبكة. من خلال الشحن الذكي، يمكننا الوصول إلى نقاط البيانات اللازمة لأحداث V2G وتحليلها لمعرفة ما إذا كان ذلك ممكنًا مقارنة بالأهداف الأخرى، مثل الحصول على طاقة كافية لرحلتك القادمة.

مستقبل V2G

سوق الطاقة ينمو ويتطور باستمرار. سيتعين على الشبكة الكهربائية التكيف مع العدد المتزايد من المركبات الكهربائية والطلب على كهربة الأسطول. قد تكون بعض العواقب المحتملة:

• أسواق طاقة أكثر ديناميكية: هياكل تسعير الطاقة المختلفة مستخدمة بالفعل في جميع أنحاء العالم. في الولايات المتحدة، وتحديداً في كاليفورنيا، يمكننا أن نرى تنفيذ المرافق معدلات TOU كحافز للشركات لاستخدام طاقة أقل خلال فترات ذروة الطلب في اليوم. ولكن هناك هياكل تسعير أكثر ديناميكية، مثل التسعير الفوري، والتي يتم استخدامها في النرويج. يساعد التسعير الفوري على التعامل مع الإمداد غير الموثوق به للطاقة المتجددة عن طريق تغيير الأسعار كل ساعة اعتمادًا على الطاقة المتاحة. يمكن أن يكون للتسعير الديناميكي تأثير كبير على تكاليف الطاقة الإجمالية. ستعمل V2G على موازنة هذا التسعير غير المستقر من خلال توفير الطاقة عندما يكون الطلب في ذروته. سيؤدي ذلك إلى موازنة الأسعار وتقليل ارتفاع الأسعار على مدار اليوم.
• حمولة مركبة عالية: حمولة السيارة أكبر بكثير من الاستخدام المعتاد للطاقة المنزلية ولكنها صغيرة إلى حد ما مقارنة بمستخدمي الطاقة التقليدية الآخرين، مثل مصانع التصنيع الصناعية أو بيوت التبريد الكبيرة. يتفق الخبراء على أن توسيع نطاق السيارات الكهربائية لا يعمل إلا مع V1G (الشحن الذكي) و V2G. بدون V1G و V2G، تواجه المرافق ومشغلو الشبكات تحديات كبيرة للحصول على الموافقة على مواقع محطات الشحن. يكمن الخطر في أنها تخلق سوقًا للطاقة حيث يعتمد توليد الطاقة على الظروف الجوية ولا تكون سياراتنا ذكية بما يكفي للاستجابة لإشارات الأسعار أو طلبات الطوارئ الخاصة بالمرافق.
  

الخاتمة

يرمز V2G إلى مركبة إلى شبكة وهو نظام يتيح تدفق الطاقة من الشبكة وإليها.

تقدم V2G العديد من الفوائد مثل استقرار الشبكة لشركات المرافق وخفض فواتير الطاقة لمالكي المركبات الكهربائية ومشغلي الأساطيل. ومع ذلك، هناك بعض العقبات المحتملة مثل ضعف البنية التحتية للشبكة واحتمال ازدحام الشبكة.

تقنية الشحن الذكي مثل برنامج أمبكونترول تقدم واحدة من أكثر الطرق فعالية للتعامل مع التحديات التي تتم مواجهتها عند تنفيذ V2G حيث تقوم بتحليل بيانات الشحن وتساعد على تحديد أفضل الفرص وأكثرها فعالية من حيث التكلفة لشحن السيارة الكهربائية ومتى يتم دفع الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة.

لمعرفة المزيد، تواصل مع أحد خبراء الشحن الذكي لدينا اليوم.