Dvosmerno polnjenje (Bi-directional charging)

Kaj je dvosmerno polnjenje in zakaj ni to takšna sprememba EV igre, ki bi si jo morda predstavljali … Pa vendar!

Zadnja posodobitev: 22. november 2023

Tema dvosmernega polnjenja je v skupnosti navdušencev nad e-mobilnostjo tako priljubljena kot pesem »Last Christmas« vsakega decembra – dobesedno ji ne morete ubežati. Toda kadar koli poskušate raziskati nekaj informacij za osnovno definicijo dvosmernega polnjenja, vas lahko preplavi ogromna množica člankov iz Wikipedije z dvomljivimi viri na dnu. Pravimo, da je čas, da razčistimo meglo okoli te teme.

Kaj je dvosmerno polnjenje EV?

Ime ne laže. Dvosmerno polnjenje vključuje dvosmerni tok energije: od omrežja do vozila in od vozila nazaj do omrežja. Nasprotno pa bi konvencionalni način polnjenja, pri katerem energija teče samo iz omrežja v vozilo, lahko imenovali enosmerno polnjenje.

Kot smo razložili v eni od naših prejšnjih objav v spletnem dnevniku, je polnjenje električnega avtomobila v veliki meri povezano s pretvarjanjem moči iz AC ( izmeničnega toka) v DC ( enosmerni tok).

Osnovno pravilo je naslednje: napajanje, ki ga sprejme omrežje, je vedno AC, medtem, ko je napajanje, ki ga sprejme vaš avtomobilski akumulator, vedno DC. 

Ko polnite svoj električni avtomobil, se AC, ki prihaja iz omrežja, pretvori v DC. 

Ta pretvorba se zgodi v sami polnilni postaji (v vgrajenem razsmerniku), kot je to v primeru polnilnih postaj z enosmernim tokom, ali v razsmerniku v vozilu, ko uporabljate polnilno postajo na izmenični tok. In če želite prenesti energijo nazaj v omrežje, mora to skozi postopek obratne pretvorbe, kar z običajno polnilno postajo ni mogoče.

Električna energija, proizvedena s fotonapetostnim sistemom, se na drugi strani začne kot enosmerna energija. Teoretično bi lahko tak DC polnilec z enosmernim tokom neposredno polnil baterijo brez dodatne pretvorbe, kar bi lahko ponudilo prednost. Vendar s tem povezani stroški, na primer dvosmerna polnilna postaja Quasar s ceno okoli 6.000 evrov, pogosto prevladajo nad koristmi in odvrnejo potrošnika od nakupa.

Kako deluje dvosmerno polnjenje?

Običajni polnilniki na izmenični tok ne morejo izvesti nobene pretvorbe energije, medtem, ko dvosmerni polnilniki na izmenični in enosmerni tok zagotavljajo pretvorbo električne energije, prijazne do avtomobila (DC), nazaj v običajno domačo elektriko (AC). Na ta način lahko vzamete energijo, shranjeno v akumulatorju avtomobila, in jo uporabite za napajanje vaše hiše ali pa jo vrnete v omrežje.

Prednosti dvosmernega polnjenja EV

• Izboljšano upravljanje povpraševanja po energiji : Dvosmerni polnilniki za električna vozila pomagajo uravnotežiti lokalno povpraševanje po energiji z uporabo shranjene energije avtomobila in preprečujejo prenapetost v času konic.
• Priložnost za nadaljnjo prodajo energije : Lastniki stanovanj z dvosmernimi polnilniki lahko v prihodnosti, potencialno, prodajo odvečno energijo lokalnim energetskim podjetjem, kar bo koristilo širokemu krogu uporabnikov.

Za kaj se lahko uporablja dvosmerno polnjenje?

Z dvosmernim polnjenjem lahko naredite veliko, na primer zagotovite energijo svojim hišnim aparatom, jo ​​prodate v omrežje ali napajate izolirano farmo severnih jelenov, kot je to storil Hyundai. Tukaj so trije glavni načini, kako lahko izkoristite prednosti dvosmernega polnjenja:

V2L: Iz vozila do naprave- za direktno obremenitev

To je doslej najbolj razvita metoda dvosmernega polnjenja. Omogoča uporabo električne energije iz baterije vašega električnega avtomobila za polnjenje naprav z nizko porabo. Predstavljajte si, da si pripravite jutranjo skodelico okusnega kapučina tako, da med kampiranjem priključite aparat za kavo neposredno na svoje vozilo. Za uporabo dvosmernega polnjenja »Vehicle to Load« potrebujete običajno vtičnico Schuko v električnem avtomobilu, na katero lahko priključite električne naprave na poti. Ali pa potrebujete adapter za polnilni priključek tipa 2 v vašem avtomobilu, kot ga ponuja Hyundai za IONIQ 5 in IONIQ 6. Njegova največja izhodna moč je samo 3,7 kW, vendar je dovolj za napajanje sušilnika za lase ali grelnika vode.

V2G: Iz vozila v javno električno omrežje

Z V2G »Vehicle to Grid« lahko električna vozila zbirajo energijo, ko je povpraševanje nizko, in jo pošiljajo iz svojih baterij nazaj v javno električno omrežje v času konic. Razmislite o ljudeh, ki se vračajo domov iz šole in službe, prižgejo svoje klimatske naprave, prižgejo luči in morda prižgejo mešalnik za osvežilen smuti. Vse skupaj je kot zabava moči, kjer je javna mreža tista, ki dobi mačka. Preprosto povedano, električni sistem na celotnem območju trpi zaradi visokih obremenitev.

Rešitev? Ko je povpraševanje po električni energiji veliko, lahko električna vozila dovajajo električno energijo v omrežje in delujejo kot porazdeljeni vir energije. Nasprotno pa se lahko v času izven prometne obremenitve napolnijo.

Cilj dvosmernega polnjenja je v tem primeru prispevati k stabilnosti omrežja in zmanjšati potrebo po dodatnih elektrarnah. Največja izhodna moč energije, ki se vrača v omrežje, še ni določena, vendar eden od proizvajalcev, sun2wheel , ponuja prednaročila za dvosmerne polnilnike DC z največjo nazivno močjo 10 kW v obe smeri. Dvosmerni AC polnilniki počasi vstopajo na trg, vendar je še vedno izziv najti enega po naročilu.

V2H: IZ vozila v vaš dom

V2H »Vehicle to Home« vašemu električnemu avtomobilu omogoča, da z elektriko iz akumulatorja napaja vaš dom ali katero koli drugo zgradbo. Podobno kot pri V2G ta postopek vključuje pretvornik enosmernega toka v izmenični tok v polnilniku za električna vozila. Razlika je v tem, da se v tem primeru energija dovaja v električni sistem določene stavbe.

V skladu s tem je ena praktična uporaba optimizacija porabe energije na stanovanjski ravni. Svoj električni avto lahko, na primer polnite ponoči, ko TV, mešalnik in pralni stroj spijo in je povpraševanje po elektriki nizko. Nato lahko to shranjeno energijo uporabite za napajanje svojega doma podnevi, ko je poraba električne energije večja. Na ta način ne le prispevate k stabilnosti električnega omrežja, ampak tudi prihranite denar zaradi nihanj cen električne energije.

Druga možnost je kombinacija presežne fotovoltaične energije z dvosmernim polnilnikom. S tem lahko proizvajate električno energijo, jo shranjujete v svojem vozilu in prejmete bonus od operaterja omrežja za dobavo električne energije v obdobjih največje porabe. Čeprav to za zdaj ostaja teoretični koncept, ima obetaven potencial za prihodnost.

Modeli električnih avtomobilov, primerni za dvosmerno polnjenje

Situacija je torej sledeča: na trg prihaja cela vrsta električnih avtomobilov s strojno opremo za dvosmerno polnjenje, a brez ustrezne programske opreme ali primerno cenovno ugodnih dvosmernih polnilnih postaj žal nimamo kaj dosti od tega.

Ti avtomobili lahko polnijo dvosmerno

Vir:  ADAC

VW ID.5 je na primer tehnično opremljen za polnjenje od vozila do doma s kapaciteto 77 kilovatnih ur, vendar trenutno ni ustreznih, cenovno dostopnih AC polnilnih postaj in VW trenutno še vedno omejuje dvosmerno polnjenje na 4000 ur ali 10.000 kWh. To pomeni, da če uporabljate avto kot hranilnik in 11 ur na dan črpate elektriko za svoje gospodinjske aparate, npr. ko ne proizvajate PV elektrike, se dvosmerno polnjenje po enem letu izklopi. Takšen scenarij ni donosen. Nekaj ​​dvosmernih polnilnih postaj, vključno predvsem s polnilnimi postajami z enosmernim tokom, ki obljubljajo zmogljivosti od vozila do omrežja in od vozila do doma, je v nekaterih primerih izjemno dragih in za zasebna gospodinjstva precej nedostopnih. Nekatere imajo ceno več kot 20.000 € , zaradi česar je to draga igra za tiste, ki jih prvi uporabljajo, kajti kdo ve, ali bodo te drage polnilne postaje čez nekaj let, ko se bo tehnologija razvijala, veljale za zastarele, ker nimajo najnovejših funkcij.

Poleg tega proizvajalci avtomobilov vse pogosteje izvajajo pilotne projekte za zbiranje empiričnih vrednosti za tehnologijo. Hyundai na primer trenutno preizkuša “pravo” polnjenje od vozila do omrežja ali od vozila do doma z uporabo prilagojene programske opreme v IONIQ 5, Nissan pa je prav tako zaposlen z zbiranjem podatkov. V okviru projekta i-rEzEPT se od oktobra 2020 v zasebnih gospodinjstvih uporablja trinajst vozil Nissan Leaf. Ker pa se japonski proizvajalec avtomobilov kot polnilno povezavo zanaša na CHAdeMO, je praktična izvedba v Evropi vprašljiva. To je zato, ker povezave CHAdeMO v Evropi postopoma izumirajo in zato tukaj ni na voljo primernih V2G ali V2H polnilnih postaj.

Zakaj je razvoj dvosmernega polnjenja električnih vozil tako počasen?

Kot lahko vidite, je število električnih avtomobilov, ki podpirajo dvosmerno polnjenje, kot tudi število za to primernih polnilnikov zelo nizko in … zdi se, da ne bo dramatično naraščalo. Zakaj tako? Razlogov je več:

• Pravna vprašanja brez odgovora

Kako naj se obdavči električna energija, ki se vrne v omrežje? Konec koncev bi lahko lastnik električnega avtomobila svoj avto polnil pri delodajalcu z davčnimi ugodnostmi in celo brezplačno, nato pa ga doma za denar vrnil v omrežje.

• Skrajša življenjsko dobo avtomobilske baterije

Ne gre za to, da bi energija zapustila akumulator vašega avtomobila, ne da bi ta kaj opazil. Nenehno polnjenje in praznjenje stara baterijo, zaradi česar jo bo morda treba zamenjati prej. To bi pomenilo veliko količino odpadkov, ki bi se jim bilo mogoče izogniti, saj baterije ni mogoče v celoti reciklirati ali ponovno uporabiti, vsaj trenutno ne.

Poleg tega je baterija električnega avtomobila ena najdražjih komponent vozila. Kdo jamči za življenjsko dobo baterije v primeru dvosmernega polnjenja in kaj se zgodi, če je treba baterijo predčasno zamenjati? Kdo bo v tem primeru plačal stroške morebitno nujne predčasne zamenjave baterije, še vedno ni povsem jasno. Bo to padlo na proizvajalca avtomobilov, operaterja omrežja, ponudnika električne energije ali lastnika vozila? Dokler te negotovosti ne bodo obravnavane, bo praktično izvajanje dvosmernega zaračunavanja soočeno s precejšnjimi izzivi.

• Dovolj je navaden pametni polnilec

Veliko lastnikov električnih vozil se zanima za dvosmerno polnjenje, ker je kot varnostna mreža, ki zagotavlja, da jih izpadi električne energije ne bodo ujeli nepripravljene in da bodo za elektriko plačali manj.

Vendar pa je pomembno upoštevati, da ta obetavna tehnologija še ni povsem pripravljena za zagotavljanje teh prednosti. Čeprav je nekaj dvosmernih polnilnih postaj na voljo za prednaročilo (čeprav trenutno niso v prodaji), ki obljubljajo zmogljivosti V2H in V2G, bodo morda dosegle zelo visoko ceno, saj nekatere stanejo več kot 20.000 EUR, zaradi česar so drago tveganje za zgodnje uporabnike. In kdo ve, morda bodo čez nekaj let, ko bo tehnologija pripravljena, ti polnilniki veljali za zastarele, ker ne bodo imeli dodanih nekaterih funkcij, ko se bo dvosmerno polnjenje razvijalo.

• V teoriji se sliši bolj donosno kot v resničnem življenju

Ko gre za razpravo o dvosmernem polnjenju, večina ljudi govori o stabilnosti omrežja, ne da bi omenili služenje denarja z njim. Na koncu se zdi, kot da je sredi sobe slon. No, ja, teoretično lahko dobiš dobiček od prodaje električne energije nazaj v omrežje, ko je dražja. Pred tem pa boste morali kupiti drag dvosmerni polnilnik in izbrati električni avtomobil glede na to, ali podpira tovrstno polnjenje. Poleg tega bo avtomobilsko baterijo morda treba zamenjati prej, kot če je ne bi uporabljali za dvosmerno polnjenje. In spomnimo se glavne stvari: nič od tega še ni mogoče, saj komponente, potrebne za to vrsto polnjenja, še niso v celoti razvite.

Ali potrebujete dvosmerno polnjenje?

Kljub vznemirljivemu potencialu dvosmernega polnjenja je na voljo enostavnejša in takojšnja rešitev: pametna stenska postaja z dinamičnim uravnoteženjem obremenitve in prilagodljivim tarifnim polnjenjem, kot je naš polnilnik go-e .

Polnilnik go-e, zlasti če je povezan z go-e krmilnikom ali drugim združljivim sistemom za upravljanje energije (EMS), ponuja številne praktične prednosti:

• Zanesljivost napajanja: dinamično uravnoteženje obremenitve zagotavlja enakomerno porazdelitev električne energije in odpravlja izpade električne energije.
• Stroškovna učinkovitost: Prilagodljive tarife za elektriko pomagajo zmanjšati stroške polnjenja, tako da svoj avto polnite takrat, ko je elektrika najcenejša. (trenutno v SLO še ni na voljo)
• Stabilnost omrežja: Prestavljanje obremenitve in zmanjšanje konic prispevata k stabilnejšemu omrežju. Poleg tega lahko s polnilnikom go-e in krmilnikom go-e ali drugim EMS (Energy management system) izkoristite presežek fotonapetostnega polnjenja in dovajate odvečno sončno energijo akumulatorju vašega električnega vozila.
• Izboljšano udobje: Prek namenske aplikacije lahko preprosto upravljate polnilnik go-e in krmilnik go-e. Poleg tega kombinacija ponuja samodejno fazno preklapljanje, spremljanje energije in popoln nadzor nad pretokom električne energije v vaši zgradbi za bolj gladko izkušnjo polnjenja.

Je to oddaljevanje od bistva ali odvračanje pozornosti?

No, največja težava, ki jo poskuša rešiti dvosmerno polnjenje, je uravnoteženje moči, kajti eden izmed velikih izzivov za električno omrežje v tem trenutku, je množično polnjenje električnih vozil, ki se pogosto dogaja sočasno. Mnogi ljudje pridejo domov iz službe in začnejo polniti svoje avtomobile. Skladno s tem močno obremeni električno omrežje.

Poraba energije pri polnjenju električnega vozila je večja kot pri pralnih strojih, klimatskih napravah ali drugih gospodinjskih aparatih, ki jih ima večina ljudi doma.

Pametni polnilniki, vključno z našimi go-e Charger Gemini in Gemini flex , se zanašajo na statično uravnoteženje obremenitve, da stvari držijo pod nadzorom. Statično uravnoteženje obremenitve vključuje uporabo vnaprej določenih omejitev v nastavitvah polnilnika. Na primer, vi (ali vaš električar) lahko določite največji prag porabe energije na primer 10 kW. To vsekakor morate upoštevati pri polnjenju z več polnilnimi postajami hkrati. Na ta način uravnotežite obremenitev in poskušate ne črpati več, kot lahko ponudi omrežje naenkrat.

Toda prava čarovnija se zgodi, ko polnilnik go-e združite s krmilnikom go-e ali drugim združljivim sistemom za upravljanje energije.

Krmilnik samodejno upravlja moč polnjenja povezanih polnilnikov go-e in jo prilagaja v realnem času, da se uskladi s trenutno električno obremenitvijo. Z dinamičnim uravnoteženjem obremenitve, če vaša hiša nenadoma doživi skok v povpraševanju po energiji, kot je vklop več naprav ali električnega grelnika, lahko sistem začasno zmanjša moč polnjenja, da zagotovi, da električno omrežje vašega doma ostane stabilno in se ne preobremeni. Ko se vrhunec povpraševanja umiri, se lahko moč polnjenja samodejno znova poveča.

Poleg tega je prestavljanje bremena še ena rešitev, ki jo ponuja go-e. To pomeni, da lahko načrtujete polnjenje za čase, ko je povpraševanje po električni energiji nizko – običajno ponoči.

Dvosmerno polnjenje električnih vozil: bo ostalo ali bo izginilo?

Torej, kaj se bo zgodilo v prihodnje? No, najbolje je, da si ne obetate preveč, saj je še veliko vprašanj, na katera je treba odgovoriti, preden lahko tehnologija dvosmernega polnjenja samozavestno vstopi na trg. Skratka, v naslednjih nekaj letih bo njegova priljubljenost verjetno rasla.

Poleg tega, tudi, ko bo na voljo več dvosmernih polnilnih postaj, bo njihova cena verjetno bistveno višja od tradicionalnih pametnih polnilnikov, vsaj na začetku. Na primer, že lahko prednaročite DC polnilnike dcbel r16 , katerih cena se začne pri 6.900 €. Da, to je DC polnilnik. Dvosmerne rešitve AC še niso na voljo. 

Torej, kot vidite, je koncept dvosmernega polnjenja še vedno precej neobdelan. Držimo pesti, da se razvojni proces uspešno nadaljuje. Toda za zdaj, če se želite prepričati, da ne boste preveč obremenjevali omrežja, si preprosto nabavite pametni polnilnik, kot je polnilnik go-e, ali pa ga za še boljše rezultate kombinirajte z krmilnikom go-e ali drugim EMS-jem.

VIR: go-e magazine