Pojazdy elektryczne coraz powszechniej uważane są za przyszłość motoryzacji. Jednak jednym z warunków ich popularyzacji musi być opracowanie takich metod zasilania, które nie doprowadzą do przeciążenia sieci energetycznych. Jednym z pomysłów jest tzw. V2G, czyli Vehicle-to-Grid. Co ciekawe, to rozwiązanie może pozwolić kierowcom elektryków na… zarobienie pieniędzy!
Elektryfikacja napędów zaczyna coraz mocniej pobudzać fantazję inżynierów. Jednym z ostatnich krzyków mody jest rozwiązanie V2G. O co w nim chodzi? W skrócie – technologia zakłada możliwość wykorzystania elektryka jako magazynu energii. Pomysł przynosi dwie korzyści. Po pierwsze, usprawnia działanie sieci energetycznej. Po drugie, pozwala na zagospodarowanie zużytych baterii.
Nissan Leaf i Tesla Model S były rewolucyjnymi modelami samochodów elektrycznych. Osiągnęły one znaczący, komercyjny sukces i jednocześnie pokazały światu, że elektryk może być w pełni funkcjonalny w codziennej eksploatacji. Na tym jednak ich zasługi się nie kończą. Auta już w salonie można było bowiem doposażyć w domową ładowarkę. Jej zadanie było proste – miała kondensować energię, zwiększać moc przesyłu i skracać czas uzupełniania zapasów prądu. I ta właśnie, banalna wydawałoby się, koncepcja stała się punktem wyjścia dla innej innowacji – systemu V2G.
V2G (vehicle-to-grid) to w wolnym tłumaczeniu interfejs pojazd-samochód. Pozwala on na dwukierunkową komunikację z siecią elektryczną. Oznacza to mniej więcej tyle, że prąd może być nie tylko pobierany z gniazdka, ale na tej samej zasadzie do niego oddawany. Oczywiście komunikacja jest kontrolowana za pomocą specjalnego sterownika i to od kierowcy zależy kiedy ładowanie będzie miało miejsce. Samochód może być więc ładowany zawsze wtedy, gdy obciążenie sieci elektrycznej jest mniejsze, ewentualnie zacznie obowiązywać np. taryfa nocna. Innymi słowy, auto pełni wówczas rolę magazynu energii, którą może przekazywać do sieci, gdy zajdzie taka potrzeba.
e-Samochody mogą się stać magazynem energii dla sieci energetycznej
A kiedy elektryk zacznie oddawać prąd? Sieć V2G stanie się źródłem energii za każdym razem, gdy nadejdzie czas szczytowego poboru energii, czyli w ciągu dnia, ewentualnie w czasie awarii sieci. Dwukierunkowy przesył prądu przynosi szereg korzyści. Optymalizuje wydatki związane z ładowaniem samochodu elektrycznego, a nawet może pozwolić kierowcy na wygenerowanie zarobku. Daje on bowiem możliwość w czasie szczególnego zapotrzebowania na energię, jej odpłatnego „zwracania”. Ponadto redukowane jest obciążenie sieci energetycznej, dzięki czemu nawet w przypadku dużej popularności pojazdów elektrycznych, poszczególne kraje nie będą musiały intensywnie inwestować w rozbudowę nowych elektrowni.
Systemy V2G są obecnie w fazie testów – m.in. w marcu Grupa Renault rozpoczęła badanie systemu dwukierunkowego ładowania przy zastosowaniu modeli ZOE oraz specjalnych ładowarek. Dostępne już dziś rozwiązania są w stanie zaspokoić bieżące potrzeby energetyczne, nawet w krajach, w których elektryki cieszą się większą popularnością. Jednak prawdziwy boom na elektromobilność jest jeszcze przed nami, dlatego inżynierowie już teraz muszą przygotować się na większe zapotrzebowanie na energię elektryczną. Wyniki programów badawczych wyglądają jednak obiecująco. Nissan wraz z firmą Nichicon podczas testów w Japonii przyglądał się uważnie funkcjonowaniu w systemie V2G całej floty elektryków. Największym wyzwaniem okazało się dopracowanie systemu „odbioru” energii. Inżynierowie poradzili sobie jednak z tym wyzwaniem i wyliczyli, że na oddawaniu prądu zarządca floty samochodów elektrycznych może zarobić nawet 1300 euro miesięcznie. Podobny eksperyment wykonali naukowcy z Uniwersytetu Delaware, którzy podłączyli do sieci V2G 15 elektrycznych Mini. Auta na „produkcji” prądu zarabiały dziennie około 5 dolarów.
I choć koncepcja sieci V2G już dziś wydaje się dopracowana, to tak naprawdę dopiero początek jej rozwoju. Eksperci rozbudowują bowiem swój pomysł i dziś chcą go uzupełniać m.in. zewnętrznymi magazynami energii. W jakim celu? Powerbank zastąpi baterię zamontowaną na pokładzie samochodu. W efekcie dwukierunkowy przesył będzie realizowany za jego pomocą, a uniezależnienie od pojazdu daje sporą zaletę. O ile bowiem auto nie zawsze jest podłączone do sieci, o tyle baterie zewnętrzne będą połączone z nią permanentnie. A to zdecydowanie rozszerza funkcjonalność systemu i pozwala na uzupełnienie koncepcji dodatkowymi opcjami. Podobne rozwiązanie zaprezentowało niedawno Mistubishi. Dendo Drive House to system, na który składa się samochód elektryczny, przydomowa ładowarka dwukierunkowa, panele słoneczne oraz domowy akumulator energii. System pozwala więc na wygenerowanie prądu, a następnie użycie go do zasilenia pojazdu lub urządzeń w gospodarstwie domowym.
Magazyn energii rozszerza funkcjonalność V2G
Dodatkowa bateria daje również możliwość magazynowania energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, np. paneli solarnych zamontowanych na dachu domu. A to nie koniec. Magazyn energii przyczynia się też do zniwelowania problemu z utylizacją zużytych baterii samochodowych. Nie trzeba będzie poddawać ich recyklingowi, bowiem staną się one budulcem dla przydomowych powerbanków. Umożliwi to m.in. obniżenie rachunków za zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Zgromadzony z dowolnego źródła zapas energii będzie mógł być wykorzystany do zasilania urządzeń w ciągu dnia.
Wdrożenie systemu V2G do powszechnego użytku wymaga jednak dopracowania kilku kwestii. Jedną z ważniejszych są podstawy legislacyjne dotyczące dwukierunkowego przesyłu energii. Obecnie trwają prace nad nowelizacją obowiązującego prawa i m.in. eliminacją obecnie obowiązujących kosztów dystrybucyjnych doliczanych do rachunków za energię elektryczną wystawianych prosumentowi, a także doprecyzowaniu kto i na jakich warunkach może odsprzedawać energię do sieci.
Pod względem technicznym magazyny energii są już w pełni funkcjonalne i dopracowane. Systemy dostępne na rynku z powodzeniem radzą sobie z poborem energii z ogniw słonecznych oraz zasilaniem domowej sieci i samochodów elektrycznych. Świetnym przykładem jest chociażby xStorage Home opracowany przez Nissana i firmę Eaton. Przy wyborze urządzenia oferującego nominalną moc na poziomie 4 kWh, cena kształtuje się na poziomie 4 tysięcy dolarów.
Na xStorage rynek się jednak nie kończy. W sprzedaży funkcjonuje również Powerwall stworzony przez Teslę. Urządzenie w wersji drugiej waży 120 kilogramów, ma 115 cm wysokości i 75,5 cm szerokości oraz kosztuje 5,5 tysiąca dolarów. Za tę sumę oferuje pojemność na poziomie 14 kWh i gwarancję opiewającą na 10 lat oraz minimum 5 tysięcy cykli ładowania.