Auta elektryczne jako wsparcie dla sieci elektrycznej – technologia V2G

Technologia V2G – czym jest?

Od kilku lat mamy do czynienia z rewolucją w motoryzacji. Na rynku pojawia się coraz więcej samochodów elektrycznych. To z tym rodzajem aut związana jest technologia V2G – w jej kontekście wspomina się także o samochodach na wodór. Skrót V2G oznacza vehicle-to-grid, czyli połączenie pojazdu z siecią elektryczną. Technologię tę czasami określa się także V2H (vehicle-to-home), ponieważ zakłada się połączenie auta z siecią domową lub danego budynku V2B (vehicle-to-building). Na jakiej zasadzie ma działać takie rozwiązanie?

Pojazdy elektryczne napędzane są energią zgromadzoną w bateriach. Koncepcja V2G polega na tym, by tę energię zgromadzoną w samochodach nie tylko pobierać z sieci elektrycznej, ale ją także do niej zwracać. Przyjmuje się, że w każdym momencie aż 95% pojazdów nie porusza się, tylko stoi na parkingach (czasami mówi się o 90%). Dlaczego więc nie użyć ich energii podczas postoju?

Oczywiście z samochodu elektrycznego będzie wysyłana do sieci tylko część zgromadzonej energii. Co ważniejsze, właściciele takich pojazdów mieliby na tym zarabiać lub płacić niższe stawki za ładowanie. Auta stałyby się więc nie tylko środkami lokomocji, ale także magazynami energii i szansą na efektywniejsze wykorzystanie prądu.

Działanie V2G – o co w tym chodzi?

Jeśli przyjrzymy się zużyciu energii z sieci elektrycznej w ciągu doby, to od razu zauważymy, że jest ono największe wieczorem. Drugi, nieco mniejszy szczyt jest rano, kiedy szykujemy się do pracy. Z kolei w nocy zużycie jest najmniejsze, dlatego taryfy są wtedy najniższe. Dodatkowo coraz więcej energii pozyskuje się ze źródeł odnawialnych, a więc z wiatru i słońca. Co ma z tym wspólnego V2G?

Wyobraźmy sobie, że do sieci elektrycznej podłączonych jest wiele pojazdów, które korzystają z technologii V2G (mogą wymieniać się z siecią energią). Jaka byłaby ich rola w wymianie energii w ciągu doby?

• Dzień (średnie zapotrzebowanie na prąd) – gdy większość osób pracuje, a ich pojazdy stoją na parkingach w biurowcach czy przy domach, to auto mogą być ładowane energią odnawialną wytwarzaną w panelach słonecznych i turbinach wiatrowych. Gromadzona energia mogłaby zostać oddana do sieci, gdyby zapotrzebowanie na nią wzrosło.
• Wieczór (największe zapotrzebowanie na prąd) – gdy zapotrzebowanie jest największe, energia z baterii w pojazdach mogłaby w małych porcjach być zwracana do sieci, gdyby było takie zapotrzebowanie. Zakłada się także, że pobierana mogłaby być ona do lokalnej infrastruktury domowej, by obniżyć na przykład rachunki za prąd, gdy taryfa wieczorna jest najdroższa.
• Noc (najmniejsze zapotrzebowanie na prąd) – gdy zapotrzebowanie na energię spada, to jest ona tańsza. Więc nocą jest dobry czas na ładowanie pojazdów elektrycznych, co pozwala na kupno tańszego prądu. Energię zgromadzoną w aucie można także wykorzystać do zasilenia domowej sieci i ładowania auta w dzień energią z paneli słonecznych, co obniży także rachunki za prąd. Stąd określenie V2H, czyli vehicle-to-home.

Pamiętajmy, że koncepcja V2G zakłada, że tylko część energii z samochodu będzie zwracana do sieci. Dane wskazują, że na przykład w Niemczech już w 2020 roku samochody elektryczne gromadziły 9 gigawatogodzin, a w 2030 roku ma to być od 30 do 100 gigawatogodzin. 

Technologia V2G – czy już jest dostępna?

Na dzisiaj V2G jest dopiero rozwijającą się technologią. Na świecie do tej pory wdrożono 125 projektów w 27 krajach, z czego najwięcej w Europie (https://www.v2g-hub.com/), które miały sprawdzić to rozwiązanie w praktyce. Z pewnością implementacja V2G nie będzie prosta, ponieważ wymaga ona 4 elementów:

• odpowiednio dostosowanych pojazdów,
• dwukierunkowych stacji ładowania,
• systemu komunikacyjnego lub protokołu,
• systemu kontrolnego.

Na chwilę obecną jedynie niewielka część pojazdów elektrycznych może oddawać prąd do sieci (np. Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander, Hyundai IONIQ 5). Mimo to w ograniczonym zakresie technologia V2G była i jest sprawdzana – na przykład projekt Nikola w kampusie w Danii czy program INVERT na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. 

Korzyści z V2G – kto może zyskać?

Zwolennicy technologii V2G wskazują na wiele jej zalet dla właścicieli pojazdów, jak i dystrybutorów energii elektrycznej. Do najczęściej wymienianych korzyści zalicza się:

• obniżenie rachunków za energię,
• zmniejszenie zapotrzebowania na prąd w lokalnych sieciach,
• lepsze wykorzystanie energii ze źródeł odnawialnych,
• zmniejszenie zapotrzebowania na energię z paliw kopalnych,
• wsparcie dla sieci elektrycznych w czasie większego zużycia energii (ograniczenie obaw o przeciążenie sieci),
• biznesowe wykorzystanie pojazdów elektrycznych przez ich właścicieli,
• tanie i szybkie magazynowanie energii,
• zmniejszenie wpływu pojazdów na środowisko.

W wielu krajach zachodnich stawia się na energię odnawialną ze słońca i wiatru. Niestety to rozwiązanie zapewnia tani prąd, tylko gdy świeci słońce i wieje. Dlatego buduje się elektrownie na węgiel i gaz ziemny, które produkują prąd, gdy są jego niedobory ze względu na niekorzystne warunki pogodowe lub wzrost zużycia w szczytach. 

Technologia V2G pozwoli na większe magazynowanie energii w słoneczne i wietrzne dni oraz zwracanie jej wieczorem lub w szczycie zapotrzebowania, co zabezpieczy system energetyczny przed przeciążeniem i koniecznością budowy wielu elektrowni na paliwa kopalne. To duża zaleta tego rozwiązania, jednak natrafia ono także na bariery i wskazuje się na jego wady.

Dodatkowo w przypadku braku w dostawie prądu zwykły samochód osobowy podłączony do sieci w domu mógłby dostarczać prąd przez kilka dni (vehicle-to-home). Oczywiście to rozwiązanie będzie najkorzystniejsze dla osób, które mają domy z solarami i tanio załadują pojazd w dzień.

Problemy z V2G – wady i bariery w rozwoju

Technologia V2G natrafia na kilka problemów. Po pierwsze wskazuje się na straty w czasie przekazywania energii. Pamiętajmy, że prąd w sieci jest zmienny, a w baterii stały, więc musi być przekonwertowana – wskazuje się na wydajność systemu V2G od 53 do 70%. A co z ładowaniem baterii w samochodach?

To jedno z wyzwań stojących przed rozwojem technologii V2G. Ciągłe rozładowywanie baterii litowo-jonowych może doprowadzić do ich degradacji. Obecnie większość producentów samochodów nie udziela gwarancji w związku z implementacją V2G (wyjątek to między innymi Nissan i Mitsubishi). Choć trzeba przyznać, że pojawiają się badania, które wskazują, że V2X przedłuża życie baterii (University of Warwick).

Zarzuca się także, że po przeliczeniu wszystkich kosztów, technologia V2G jest ekonomicznie nieopłacalna. Warto jednak zaznaczyć, że rozwój technologiczny może to zmienić. Po drugie wprowadzenie V2G na dużą skalę mogłoby sprawić, że finansowo zaczęłoby się to opłacać.

Warto także wspomnieć, że barierą w rozwoju V2G jest niewielka liczba pojazdów, które mogą korzystać z tej technologii. Dodatkowo nie ma jeszcze odpowiedniej infrastruktury oraz zbudowanego systemu kontroli i komunikacji. Co ważniejsze, na świecie używa się różnych protokołów ładowania – ChaDeMo w Japonii, CCS w UE i USA, GB/T w Chinach czy osobnego Tesli. Natomiast popularny standard OCPP 2.0 na razie nie wspiera V2G.  

FAQ – najczęściej zadawane pytania o technologię V2G

Autor artykułu: Tomasz Sowa

Jestem redaktorem, który pisze artykuły związane z ubezpieczeniami komunikacyjnymi i podróżami. W swoich tekstach staram się wyjaśniać trudne i problematyczne zagadnienia związane z rynkiem ubezpieczeń. W poradach turystycznych zależy mi na przedstawieniu ciekawych miejsc w lekki oraz inspirujący sposób z nutką humoru.