ANVÄNDNING AV V2G-TEKNIK VID LADDNING AV ELBILAR

Vad är tvåvägsladdning och varför det inte är verklighet ännu

Tvåvägsladdning är ett hett diskussionsämne bland proffs och entusiaster inom e-mobilitet. Men när du gräver djupare i vad tvåvägsladdning faktiskt är kan du sluta med ett stort urval av artiklar som är alltför optimistiska, opålitliga eller till och med helt fel.

Energiförbrukningen som behövs för att ladda en elbil är större än den för vanliga hushållsapparater som de flesta har hemma. Den har också en hög batterikapacitet som sitter mestadels tomgång. Allt detta gör EV-laddning och V2G mycket användbart för att balansera elnätet och dra fördel av prisskillnader.

Vad är tvåvägs elbilsladdning?

Vid tvåvägsladdning kan ström flyta i två riktningar: först från nätet till elbilens batteri och sedan tillbaka till nätet. I princip har många enheter kunnat göra detta under lång tid. Varje batteri lagrar elektricitet och släpper den sedan igen; vanliga bilbatterier startar bilen och powerbanks levererar energi till mobiltelefoner.

Tumregeln är denna: nätströmmen är alltid växelström (AC), medan bilbatteriet, solenergin och externa batterier använder likström (DC). När du laddar din elbil omvandlas AC från elnätet till likström. Denna omvandling sker antingen i själva laddaren, som i fallet med DC-laddstationer, eller i fordonet när en AC-laddare används. Om du vill överföra strömmen tillbaka till elnätet måste den genomgå en omvänd konvertering, vilket inte är möjligt med en vanlig laddare.

Hur fungerar tvåvägsladdning?

Standardladdare/bilar för elbilar är inte kapabla till DC-AC-konvertering, medan dubbelriktade laddare säkerställer omvandlingen av ström tillbaka från elen som används av bilbatteriet (DC) tillbaka till normal hemelektricitet (AC). Andra tekniska problem måste också lösas. På så sätt kan du använda energin som lagras i bilbatteriet och använda den som elkälla för ditt hus eller mata tillbaka den till elnätet.

Fördelar med tvåvägs elbilsladdning

1. Förbättrad hantering och balansering av energiefterfrågan: Dubbelriktade elbilsladdare hjälper till att balansera lokal förbrukning eller fluktuationer i elnätet genom att använda lagrad bilbatterienergi, vilket förhindrar strömspikar under högtrafik.
2. Ekonomiska fördelar, det vill säga att sälja energi när energipriserna är höga eller att köpa när energipriserna är låga Husägare som använder dubbelriktade laddare kan potentiellt sälja överskottsenergi i framtiden till lokala företag, tjäna pengar och dra fördel av andra användare och elbolag.

Vad kan tvåvägsladdning användas till?

Med tvåvägsladdning kan du göra många olika saker, som att tillhandahålla el till dina hushållsapparater, använda den som reservkraft vid nätverksproblem, sälja den till nätverket eller använda den i ditt hus till ett billigare pris .

Tvåvägsladdningsmetoder

V2L (Vehicle-To-Load)

Detta är den enklaste och för närvarande kommersiellt tillgängliga tvåvägsladdningsmetoden. Den låter dig använda elen från din elbils batteri för att använda/ladda lågkonsumerande enheter. Du kan göra en kopp kaffe bara genom att ansluta kaffebryggaren direkt till ditt fordon på platser där det inte finns el. För att använda V2L tvåvägsladdning behöver du ett vanligt Schuko-uttag (t.ex. Ford Transit) eller en adapter för Type2-laddningsporten i en elbil (t.ex. Hyundai IONIQ 5 och IONIQ 6). Dess maximala effekt är 1,8-3,7 kW, men det räcker med att använda en hårtork och ladda batterierna för verktyg.

V2G (Vehicle-To-Grid)

Med V2G kan elfordon ladda batteriet när efterfrågan eller priset är lågt, och släppa det från sina batterier tillbaka till det allmänna elnätet under högtrafik eller när priset är högt. Tänk på den vanliga situationen när folk kommer hem från jobbet på kvällen, lagar middag samtidigt, tänder lampor och andra elektriska apparater och kanske också laddar sin elbil. Sammantaget ökar plötsligt elförbrukningen rejält. Hela elsystemet lider av hög belastning, vilket ofta också leder till höga priser. Speciellt nu när förnybar energi ofta är en stor del av energiproduktionen är det nödvändigt och ekonomiskt lönsamt att balansera belastningen när till exempel vind/solkraft är mindre tillgänglig. När efterfrågan på el är hög kan elbilar ladda ut el i nätet och fungera som en distribuerad energikälla. På samma sätt kan de debiteras under högtrafik.

Målet med tvåvägsladdning är att förbättra nätstabiliteten, minska prisvolatiliteten och minska behovet av ytterligare kraftverk. En stor fördel är också den fördelade batterikapaciteten som kan erhållas på detta sätt, vilket kommer att vara mycket användbart i framtiden. V2G är också alltid kopplat till SaaS-systemet, det vill säga det är intelligent och kontrollerbart. Det betyder att när smarta funktioner behövs i elnätet så finns de tillgängliga.

V2H (Vehicle-To-Home)

Med V2H kan din elbil överföra el från batteriet till ditt hem eller någon annan byggnad. Liksom V2G kräver denna process en DC-AC-omvandlare i EV-laddaren. Skillnaden är att i det här fallet matas energin in i det elektriska systemet i en viss byggnad. Av den anledningen är ett praktiskt syfte att optimera energiförbrukningen i ditt eget bostadsbolag eller företag. Du kan till exempel ladda din elbil på natten, när din TV, tvättmaskin och andra elektriska apparater är avstängda och elbehovet är lågt och elen är billig. Då kan du använda denna lagrade energi som en elkälla för ditt eget hem under dagen, då elförbrukningen är högre. På så sätt främjar du inte bara stabiliteten i elnätet, utan sparar också pengar på grund av fluktuerande elpriser.

En annan möjlighet är att koppla överskottssolenergin till en tvåvägs V2G-laddare. Detta gör att du kan generera elektricitet, lagra den i ditt fordon och släppa den vid behov. Naturligtvis kan du också dra nytta av en reservströmkälla, som ger din egendom skydd vid strömavbrott.

Elbilsmodeller lämpliga för tvåvägsladdning

Redan nu och framför allt i framtiden kommer elbilar med möjlighet till tvåvägsladdning ut på marknaden. Men utan standarder, som är avgörande för användningen av lämplig programvara eller rimligt prissatta elbilsladdare, kan du bara använda V2G-teknik i experimentella miljöer.

*Under utveckling/kommer snart. Källa: ADAC 12/2023

Till exempel är VW ID.5 tekniskt utrustad med en kapacitet på 77 kilowattimmar för V2H-laddning, men för närvarande finns det inga lämpliga lågpris-AC-laddare och VW begränsar även tvåvägsladdning kvantitativt. De få dubbelriktade DC-laddningsstationer som finns tillgängliga som lovar V2G- och V2H-kapacitet tenderar att vara mycket dyra och därför värdelösa för hushåll. Dessutom kan dessa dyra laddstationer bli föråldrade om några år i takt med att tekniken går framåt.

Biltillverkare genomför alltmer pilotprojekt för att testa teknik. Till exempel testar Hyundai för närvarande laddning i en V2G-miljö eller V2H-laddning med hjälp av anpassad programvara i IONIQ 5. Cupra och Polestar är också bilar där V2G/V2H är möjligt. Laddning har varit möjlig med bilar utrustade med CHAdeMO-kontakter under längre tid och Nissan Leaf-fordon har använts i flera testmiljöer under flera år. Eftersom CHAdeMO gradvis tar slut och dessa V2G eller V2H laddstationer inte kommer att finnas tillgängliga i framtiden, är det inte ekonomiskt vettigt att investera i detta.

Dubbelriktade DC-laddare kommer långsamt in på marknaden, och inom en snar framtid är det fortfarande en utmaning att hitta en till ett rimligt pris, och dessutom krävs just nu anpassat mjukvaruarbete. Många företag använder olika testmiljöer och vi på Wolttinen Oy har även 2 miljöer där vi testar V2G-mjukvara. Föremålen inkluderar flera billaddare och långsamma laddare, komplexa laster, solenergi, flera fluktuerande laster och även separata batterier. Det kommer att hjälpa oss att utveckla systemet och få allt som behövs omedelbart klart för kommersiell användning när standarderna, ISO15118-baserade OCPP-protokollet, laddare (både AC och DC) och bilar är redo för denna nya och mycket viktiga teknik.

Varför går utvecklingen av tvåvägs elbilsladdning så långsam

Marknadsinträdet för elbilar som stödjer tvåvägsladdning och lämpliga laddare går långsamt och verkar inte växa dramatiskt eller som planerat.

Varför är detta? Det finns flera skäl och nedan är de viktigaste av dem:

1. Elnätet ska alltid vara balanserat, så kommunikation med nätbolaget är också nödvändig. Det elektriska nätverket måste vara balanserat på 50 Hz hela tiden, vilket gör att du inte kan försörja det utan intelligens utan att styra energi från någon punkt.
2. Juridiska frågor och regleringsfrågor förblir obesvarade. Biltillverkare, nätoperatörer, laddaretillverkare och statliga tillsynsmyndigheter måste hitta en gemensam grund med standarden. Eftersom det är många olika parter inblandade är det komplicerat och tidskrävande.
3. Det handlar också om pengar. Hur ska till exempel elen som matas tillbaka till nätet beskattas? Ägaren av en elbil får ladda sin bil på arbetsgivarens kontor gratis och sedan använda pengar för att mata tillbaka den till nätet. Eller tjäna pengar genom att köpa och sälja energi. Ersättning för batterianvändning måste också övervägas, liksom en lång rad andra praktiska frågor.
4. Antalet urladdningscykler påverkar bilbatteriets livslängd. Konstant laddning och urladdning förkortar batteriets livslängd, vilket kan leda till att det måste bytas ut tidigare. Detta är också ett problem för biltillverkarna när de försöker lösa praktiska problem relaterade till exempelvis batterigaranti. Batteriet i en elbil är den dyraste delen av en elbil. Det är fortfarande helt oklart vem som ska betala kostnaderna för ett eventuellt tidigt batteribyte. Går det till biltillverkaren, nätoperatören genom ersättning eller fordonsägaren?

Tills dessa osäkerheter är lösta står det praktiska genomförandet av dubbelriktad laddning inför betydande utmaningar. Det är dock stor skillnad i batterislitage om man jämför högeffekts likström (DC) med växelström (AC). Ägare av elfordon rekommenderas att ladda så mycket som möjligt hemma med en AC-laddare för att undvika slitage och därför verkar den här tekniken också vara bättre för V2G-laddning. DC har dock också klara tekniska fördelar. Det återstår att se vilken metod för V2G som blir den vinnande tekniken.

Sammanfattning: En vanlig smart laddare räcker vanligtvis för elbilsägare långt in i framtiden

Många elbilsanvändare är intresserade av tvåvägsladdning eftersom det är tekniskt nytt och intressant. Naturligtvis ger det också tydliga fördelar, som att säkerställa kapacitet vid strömavbrott och hjälpa till att betala mindre för el. Det är dock viktigt att notera att V2G-tekniken ännu inte är riktigt redo att erbjuda dessa uppenbara fördelar, eller att den inte kommer att vara ekonomiskt lönsam inom en snar framtid. Även om det finns några tvåvägsladdningsstationer att tillgå kostar de mycket och det är oklart hur de kan användas och med vilka intervaller. När tekniken/standarderna väl har kommit överens om kommer dessa laddare sannolikt att anses vara föråldrade eftersom inga nya funktioner har lagts till eftersom den dubbelriktade laddningsstandarden har utvecklats. Den goda nyheten är dock att om du har en smart OCPP-kompatibel laddstation som förhindrar nätverksöverbelastning och som du kan optimera så har du redan många liknande typer av fördelar.

När vi talar om tvåvägsladdning pratar vi mycket om nätets stabilitet utan att ta hänsyn till de ekonomiska möjligheterna mellan sälj- och köppriser på el. Du kan alltså tjäna pengar på att sälja tillbaka el till nätet när det är dyrt. Men innan dess behöver du skaffa en dyr V2G-laddare och välja en elbil utifrån om den stöder sådan laddning med mera. Dessutom kan bilbatteriet behöva bytas tidigare om det används för tvåvägsladdning. Men visst kommer allt detta att bli verklighet i framtiden och förmodligen kommer det också att vara ekonomiskt lönsamt.

Behöver du redan tvåvägsladdning?

Trots de spännande möjligheterna med tvåvägsladdning finns en enklare och snabbt användbar lösning: Ett intelligent laddningssystem med dynamisk lasthantering och flexibel Spot-tarifoptimering. Ett bra exempel är Woltti-systemets OCPP-kompatibla laddare. En laddningsenhet är en elektronisk enhet jämförbar med hemelektronik, som vanligtvis har en livscykel på 10 år. Eftersom de flesta av investeringarna är infrastruktur som kan användas senare, är det inte vettigt att vänta på V2G för tillfället. V2G utvecklas också och nya funktioner läggs till, så du är i princip i samma situation som med datorer. Du kan vara säker på att det kommer bättre maskiner nästa år och om du bestämmer dig för att vänta måste du göra det för alltid.

Eftersom elbilarnas popularitet kommer att växa enormt redan under de närmaste åren är det bästa valet att göra själva systemet kompatibelt (infrastruktur, vilket är den största investeringen) och byta ut laddarna om kanske 5-15 år, när tekniken är verkligen tillgänglig. En del teknikentusiaster vill förstås att V2G-funktionerna ska användas tidigare, och det är bra, för på det sättet utvecklas systemet och det kan testas i en verklig miljö.

Varför är V2G framtidens nyckelteknologi?

Elnätets stora utmaning för tillfället och särskilt i framtiden är ojämn elproduktion och elförbrukning, vilket leder till stor prisvolatilitet. Vindenergi är inte tillgänglig när det inte blåser. Solenergi är inte tillgänglig på molniga dagar och vissa stora produktionsanläggningar kan vara slumpmässigt ur drift. Efterfrågan på el varierar som vi vet också mycket. I kallt väder behövs mycket mer energi för uppvärmning (Och dessutom är det ofta ingen vind, och det finns heller ingen solenergi). Företag använder mer el under dagen, till exempel när produktionen är igång. Laddning av elfordon sker också ofta samtidigt. Många kommer hem från jobbet och börjar ladda sina bilar och använder mer el ändå. Alla dessa belastar elnätet hårt och gör det svårt att uppnå balans. Allt detta tillsammans innebär, förutom ny teknik, även enorma investeringsbehov i själva det traditionella elnätet. Enligt alla förutsägelser behövs ett smart elnät, mer fördelad kapacitet för olika batterier och även fler medel för att balansera nätet (väte, värme, vattenkraft etc.). Dessutom behövs betydligt fler investeringar i kraftledningar och annan nätinfrastruktur. Detta kommer också att få betydande globala effekter på efterfrågan på råvaror.

Smarta laddare, inklusive OCPP-laddarna i Woltti-systemet , använder dynamisk lastbalansering för att hålla lasten under kontroll och samtidigt dra fördel av att intelligent optimera lägre priser. Detta hjälper till att balansera nätverket till låg kostnad på ett prisdrivet sätt och är redan lättillgängligt med befintlig teknik.