Pojazdy elektryczne z dwukierunkowym ładowaniem lub dwukierunkowym ładowaniem mogą być używane do przekazywania energii z powrotem do sieci elektroenergetycznej, zasilania domu, a w przypadku awarii lub zaniku zasilania mogą nawet zapewnić zasilanie awaryjne. Ładowarki dwukierunkowe umożliwiają pojazdom elektrycznym magazynowanie energii słonecznej lub taniej energii elektrycznej poza szczytem w celu zmniejszenia kosztów energii elektrycznej w gospodarstwie domowym. Kiedykolwiek mówimy o ładowaniu dwukierunkowym, nigdy nie pomijamy koncepcji ładowania dwukierunkowego V2G vs V2H vs V2L. Dowiedzmy się o tym i o takich rzeczach, jak to, czym jest ładowarka dwukierunkowa V2G, czym jest ładowarka dwukierunkowa V2H itp. w tym blogu.
Czym jest ładowanie dwukierunkowe i jak działa?
Zasadniczo dwukierunkowe ładowanie pojazdów elektrycznych to ładowanie, które odbywa się na dwa sposoby (w obie strony) . W tym typie ładowania energia przepływa z sieci do pojazdu, może być wykorzystywana do zasilania innych urządzeń lub odsyłana z powrotem do sieci.
Podobnie jak przenośna moc, która służy do ładowania osobistych urządzeń elektronicznych, tak samo można używać samochodu. W przypadku pojazdów elektrycznych mogą one ładować znacznie większe urządzenia, takie jak dom, grill, a nawet sieć energetyczna.
Ładowanie dwukierunkowe to termin ogólny obejmujący kilka przypadków użycia. Najczęstsze przypadki użycia to V2G, V2H i V2L. Teraz przyjrzyjmy się ładowaniu dwukierunkowemu V2G, V2H i V2L.
Czym jest dwukierunkowe ładowanie V2G, V2H i V2L?
Mówiąc o dwukierunkowym ładowaniu, dużo mówi się o koncepcji V2G, V2H i V2L. Istnieje spora różnica między dwukierunkowym ładowaniem V2G, V2H i V2L.
- V2G (pojazd-sieć) W ramach tego programu pojazd elektryczny eksportuje energię do sieci elektroenergetycznej w celu jej zasilania.
- V2L (pojazd-ładunek) W tym typie rozwiązania pojazd elektryczny może służyć do ładowania innych pojazdów elektrycznych lub zasilania innych urządzeń.
- V2H (Pojazd-Dom) W tym przypadku energia generowana przez pojazdy elektryczne służy do zasilania firm i domów.
Czym jest ładowarka dwukierunkowa V2G lub dwukierunkowe ładowanie V2G?
W modelu V2G, czyli Vehicle-to-grid, niewielka część zmagazynowanej energii z akumulatora pojazdu elektrycznego jest w razie potrzeby eksportowana z powrotem do sieci elektroenergetycznej . Zależy to od umowy o świadczenie usług. Do uczestnictwa w programie V2G wymagana jest ładowarka dwukierunkowa z kompatybilnym pojazdem elektrycznym.
Właściciele pojazdów elektrycznych, którzy zdecydują się na ten program, otrzymują również zachęty finansowe. Otrzymują oni kredyty lub obniżają koszty energii elektrycznej. Pojazdy elektryczne z włączoną funkcją V2G mogą również pomóc ich właścicielom uczestniczyć w programie VPP (wirtualnej elektrowni). Dostarcza on energię w godzinach szczytowego zapotrzebowania, a także poprawia stabilność sieci.
Obecnie tylko kilka pojazdów elektrycznych ma możliwość ładowania V2G i dwukierunkowego DC. Niektóre z pojazdów elektrycznych obsługujących V2G to hybrydy plug-in Mitsubishi Outlander lub Eclipse oraz późniejszy model Nissan Leaf (ZE1). Dzięki temu powinieneś zrozumieć, czym jest dwukierunkowa ładowarka V2G lub dwukierunkowe ładowanie V2G.
Przeczytaj także: Czym jest licznik dwukierunkowy?
Jaki jest problem z dwukierunkowym ładowaniem V2G?
Jednym z głównych problemów technologii V2G jest brak standardowych dwukierunkowych złączy i protokołów ładowania . Dodatkowo występują wyzwania regulacyjne.
Normy Vehicle-to-grid są złożone i trudne, ponieważ obejmują regulację wymagań bezpieczeństwa, mocy i elektryczności podczas rozładowywania energii do sieci. W przypadku dwukierunkowego sprzętu do ładowania pojazdów elektrycznych UL9741 jest proponowanym standardem bezpieczeństwa, który jest nadal w fazie rozwoju. Został zbudowany wokół normy UL1741 (normy bezpieczeństwa) i normy IEEE1547 dotyczącej łączenia DER (rozproszonych zasobów energii) z systemami zasilania elektrycznego.
Obecnie większość pojazdów elektrycznych ma standardowe porty ładowania CCS DC. Obecnie Ford F-150 Lightning EV jest jedynym pojazdem elektrycznym, który wykorzystuje port CCS do ładowania dwukierunkowego. W przyszłości jednak więcej pojazdów elektrycznych z portami połączenia CCS będzie dostępnych z funkcjami V2G i V2H. Teraz zobaczmy, czym jest ładowarka dwukierunkowa V2H.
Zobacz także: 13 typowych problemów z panelami słonecznymi na dachach
Czym jest ładowarka dwukierunkowa V2H lub dwukierunkowe ładowanie V2H?
System V2H (Vehicle-to-Home) jest dość podobny do V2G. Jednak w tym systemie energia nie jest przesyłana do sieci elektroenergetycznej , lecz wykorzystywana lokalnie do zasilania domu. Dzięki temu pojazd elektryczny może funkcjonować jak standardowy domowy system akumulatorów, a także zwiększa samowystarczalność, zwłaszcza w połączeniu z dachową instalacją fotowoltaiczną. Jednak najważniejszą zaletą V2H jest możliwość zapewnienia awaryjnego zasilania w przypadku awarii zasilania.
Do prawidłowego działania system V2H wymaga kompatybilnej ładowarki dwukierunkowej oraz dodatkowego wyposażenia, takiego jak licznik energii (licznik CT). Licznik CT służy do monitorowania przepływu energii do i z sieci. Dlatego licznik powinien być zainstalowany w głównym punkcie podłączenia do sieci. Gdy system wykryje ilość energii pobieranej z sieci przez dom, wysyła sygnał do dwukierunkowej ładowarki pojazdów elektrycznych (EV) , aby rozładowała taką samą ilość energii. Kompensuje to pobór mocy z sieci. Analogicznie, za każdym razem, gdy system wykryje energię pobieraną z instalacji fotowoltaicznej na dachu, przekierowuje ją do ładowania pojazdu. Działa to bardzo podobnie do działania inteligentnych ładowarek pojazdów elektrycznych.
Aby zezwolić na zasilanie awaryjne w przypadku awarii lub zaniku zasilania, system V2H musi być w stanie wykryć przerwę w dostawie prądu do sieci, a także odizolować ją od sieci za pomocą automatycznego stycznika (przełącznika). Nazywa się to pracą wyspową.
Obecnie tylko kilka pojazdów elektrycznych ma technologię V2H. Te pojazdy elektryczne obejmują Mitsubishi Outlander PHEV i późniejszy model Nissan Leaf. Oba te pojazdy elektryczne wykorzystują starsze złącze CHAdeMO. Nowy Ford F-150 Lightning EV jest dość wyjątkowy, ponieważ może używać złącza CCS za pośrednictwem dwukierunkowej ładowarki samochodowej, aby działać w trybie V2H. Jest jednak pewien haczyk, ten model pojazdu elektrycznego może działać tylko wtedy, gdy jest używany z Ford Charge Station Pro wraz z Ford Home Integration System. Dzięki temu zrozumiałeś, czym jest dwukierunkowa ładowarka V2H. Teraz musisz być również ciekawy, czym jest ładowanie V2L i czy V2L jest dwukierunkowe.
Czym jest ładowanie V2L? Czy V2L jest dwukierunkowe?
Technologia V2L, czyli Vehicle-to-Load, nie wymaga dwukierunkowej ładowarki do działania, przez co jest znacznie prostsza niż dwie pozostałe omówione powyżej technologie. Czasami nazywana jest również VTOL.
Pojazdy z technologią V2L są wyposażone we wbudowaną ładowarkę dwukierunkową i standardowe gniazdka prądu przemiennego , które umożliwiają podłączenie dowolnych domowych urządzeń prądu przemiennego. Niektóre pojazdy wykorzystują również specjalny adapter V2L i port ładowania pojazdów elektrycznych, aby zapewnić zasilanie za pomocą przewodu. W nagłych wypadkach można podłączyć przedłużacze z pojazdu do domu, aby zasilić niezbędne urządzenia, takie jak komputery, lodówki, oświetlenie, a nawet urządzenia kuchenne.
Dzięki czterem 2.4 kW gniazdkom zasilania prądem zmiennym o łącznej mocy 9.6 kW nowy Ford F-150 Lightning ma możliwość ładowania V2L. Inne pojazdy z technologią V2L to Kia EV6 i nowy Hyundai IONIQ 5. Te samochody mają zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne gniazdka zasilania prądem zmiennym. Powinno to dać odpowiedź na pytanie, czym jest ładowanie V2L i czy V2L jest dwukierunkowe.
V2L dla zasilania poza siecią i zasilania zapasowego
Pojazdy z V2L mogą być bardzo przydatne do zasilania awaryjnego za pomocą przedłużaczy do zasilania wybranych urządzeń. Zasilanie V2L można również podłączyć bezpośrednio do awaryjnej rozdzielnicy, a nawet do głównej rozdzielnicy, za pomocą specjalnego przełącznika AC.
Aby zmniejszyć lub nawet wyeliminować potrzebę generatora zapasowego, pojazd z V2L można również włączyć do systemu zasilania energią słoneczną poza siecią. Większość systemów zasilania energią słoneczną poza siecią ma dwukierunkową ładowarkę inwerterową. Technicznie rzecz biorąc, ta ładowarka może korzystać z zasilania z dowolnego źródła prądu przemiennego, w tym pojazdu z V2L. Jednak aby zrobić to bezpiecznie, inwerter musiałby zostać zainstalowany i skonfigurowany przez specjalistę ds. energii słonecznej lub wykwalifikowanego elektryka. Powinno to pomóc w zrozumieniu różnicy między ładowaniem dwukierunkowym V2G a V2H a V2L.
Zobacz także: Jak działają samochody zasilane energią słoneczną?
Jakie są 9 najlepszych ładowarek dwukierunkowych na rynku?
Zaawansowana ładowarka EV zdolna do ładowania dwukierunkowego jest określana jako ładowarka dwukierunkowa. Brzmi prosto, ale jest to dość złożony proces konwersji mocy z prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC). Jest to przeciwieństwo zwykłych jednokierunkowych ładowarek EV, które wykorzystują prąd przemienny do ładowania.
Ładowarki dwukierunkowe nie są takie jak zwykłe ładowarki EV i działają podobnie do inwerterów. Podczas ładowania zamieniają prąd zmienny na prąd stały, a następnie odwracają go podczas rozładowywania. Jednak te ładowarki są przeznaczone wyłącznie do pojazdów zgodnych z dwukierunkowym ładowaniem prądem stałym. Najlepsze ładowarki dwukierunkowe na rynku to:
1. Skrzynka ścienna Quasar
Wallbox Quasar to najmniejsza w swojej klasie ładowarka dwukierunkowa. Jest to pierwsza ładowarka do samochodów elektrycznych zaprojektowana do użytku domowego. Zapewnia zaawansowane możliwości dwukierunkowego ładowania prądem stałym.
Ta ładowarka ma maksymalną moc znamionową 32 A lub 7.4 kW. Należy jednak pamiętać, że jest ona kompatybilna tylko z pojazdami wyposażonymi w złącze CHAdeMO DC. Obecnie można jej używać tylko z hybrydą plug-in Mitsubishi Outlander i nowszą generacją Nissan Leaf EV. Wallbox Quasar może kosztować od 4500 do 8000 USD (w zależności od lokalnych podatków i kraju).
Przeczytaj także: 7 najlepszych hybrydowych systemów solarnych
2. Rectifier Technologies Highbury
Rectifier Technologies to australijski producent urządzeń do konwersji energii. Jest to druga firma na świecie, która opracowała dwukierunkową, kompaktową ładowarkę domową. Chociaż dwukierunkowa ładowarka prądu stałego Highbury nie jest jeszcze dostępna na rynku, deklaruje ona sprawność na poziomie 96% i charakteryzuje się nowoczesną, a zarazem smukłą konstrukcją. Firma twierdzi, że będzie to najsmuklejsza na świecie dwukierunkowa ładowarka prądu stałego. Będzie ona miała standardową moc 7 kW, wysoką moc 11 kW (46 A) i będzie dostępna w dwóch rozmiarach.
Początkowo, za pośrednictwem V2G, umożliwi właścicielom pojazdów elektrycznych sprzedaż nadwyżki energii do sieci. Jednak dodatkowe funkcje, takie jak V2H (Vehicle-to-Home), będą dostępne na późniejszym etapie. Będzie kompatybilny zarówno z pojazdami elektrycznymi zgodnymi z CSS, jak i CHAdeMO. Jego cena również nie jest jeszcze znana.
3. Skrzynka ścienna Quasar 2
Niedawno Wallbox ogłosił drugą generację Quasara 2. Ten nowy, dwukierunkowy zasilacz prądu stałego został zaprojektowany od podstaw . Oferuje teraz do 48 A lub 11.5 kW mocy rozładowywania lub ładowania. Jego stylistyka również całkowicie różni się od poprzedniego modelu. Poprzedni model miał niekonwencjonalny wygląd i był pozbawiony wyświetlacza. Nowy Quasar 2 posiada jednak tryb blackout, który pozwala kompatybilnemu pojazdowi zasilać dom w przypadku przerw w dostawie prądu.
Wallbox twierdzi, że ta ładowarka może płynnie przełączać Twój dom z zasilania sieciowego na zasilanie pojazdu. Oznacza to, że działa ona w połączeniu z zewnętrznym izolatorem sieciowym (kontraktorem), który jest potrzebny do bezpiecznego odłączenia domu od sieci. Pełna specyfikacja nie została jeszcze opublikowana, a zatem jej cena również nie jest jeszcze dostępna. Chociaż strona internetowa firmy wskazuje, że ta ładowarka będzie zawierać szeroką gamę opcji komunikacyjnych, w tym Bluetooth, WiFi, Ethernet, a nawet 3G/4G.
Zobacz także: 6 najlepszych regulatorów ładowania słonecznego MPPT
4. Emporia V2X dwukierunkowyładowarka onal
Emporia to mała firma z siedzibą w Kolorado, która opracowała dwukierunkową ładowarkę domową V2X . Ta ładowarka robi wrażenie, ponieważ posiada zintegrowany falownik AC/DC z węglika krzemu (zaprojektowany przez BREK Electronics). Maksymalna moc znamionowa wynosi 11.52 kW lub 48 A. Można ją połączyć z domowym systemem zarządzania energią Emporia Vue i jest kompatybilna ze złączem CSS typu 1, co pozwala na automatyzację magazynowania energii i jej zużycia. Jej najbardziej rzucającą się w oczy cechą jest obsługa pracy wyspowej poza siecią. Po dodaniu kompatybilnego urządzenia izolującego sieć (stycznika) będzie działać w trybie off-grid.
Jego cena wynosi około 1500 USD, a zatem jest to jedna z najtańszych uniwersalnych ładowarek dwukierunkowych. Produkt ten jest jednak nadal w fazie projektowania i zostanie wydany w 2023 roku.
5. Ładowarka dwukierunkowa Delta V2H
Delta Electronics to firma specjalizująca się w urządzeniach do konwersji energii i efektywności energetycznej, w tym w magazynowaniu energii i energii słonecznej. Firma wyprodukowała gamę dwukierunkowych ładowarek do pojazdów elektrycznych do zastosowań domowych i komercyjnych.
Delta V2H to 3-fazowa ładowarka dwukierunkowa typu pojazd-dom (V2H), dostępna w dwóch modelach o mocy znamionowej 22 kW lub 11 kW. Ładowarka może pracować w trybie off-grid (backup) i on-grid. Jednak ta ładowarka jest obecnie kompatybilna tylko ze złączami samochodowymi CHAdeMO. Oferuje również wysoką wydajność roboczą na poziomie 95%. W fazie rozwoju znajduje się również 6-kilowatowa jednofazowa wersja tej ładowarki, ale na razie wiadomo o niej mniej szczegółów.
Przeczytaj także: 13 najlepszych falowników sieciowych z baterią zapasową
6. Fermata Energia FE-15
Dwukierunkowa ładowarka FE-15 jest produkowana przez Fermata Energy , amerykańską firmę założoną w 2010 roku. Jest to jedna z najmocniejszych dwukierunkowych ładowarek prądu stałego dostępnych w Ameryce Północnej. Oferuje moc ładowania 15 kW oraz moc rozładowania. Obecnie ładowarka ta jest kompatybilna wyłącznie z pojazdami ze złączem prądu stałego CHAdeMO. Biorąc pod uwagę specyfikację i estetykę, ta ścienna ładowarka została zaprojektowana z myślą o trwałości, bezpieczeństwie i wydajności.
Ta ładowarka ma również certyfikat UL9741. Obecnie w USA jest to jedyna ładowarka DC certyfikowana do użytku z Nissanem LEAF. Jej spółka macierzysta opracowała również mocniejszą 3-fazową dwukierunkową ładowarkę o mocy 20 kW, która może być używana z małymi komercyjnymi pojazdami elektrycznymi.
7. Ładowarka Autel MaxiCharger V2X
Autel Energy to amerykańska firma założona w 2004 roku. Specjalizuje się w inteligentnych usługach i produktach motoryzacyjnych . Przez lata firma zajmowała się rozwojem wysokiej jakości domowych ładowarek elektrycznych, komercyjnych rozwiązań do ładowania pojazdów elektrycznych oraz szerokiej gamy szybkich ładowarek prądu stałego (DC).
Autel MaxiCharger V2X to dwukierunkowa ładowarka o dużej mocy 12 kW, która oferuje funkcje V2H i V2G lub pojazd-wszystko, stąd nazwa V2X. Będzie dostępna z CHAdeMO lub CCS1 i oferuje szeroki zakres opcji komunikacyjnych, w tym Ethernet, CAN, WiFi, Bluetooth, protokół komunikacyjny OCPP 1.6J i RS485. Najbardziej zauważalne jest to, że wersja CCS1 działa w zakresie napięcia stałego od 150 do 950 V DC. Oznacza to, że będzie zgodna z platformami pojazdów o nowszym wysokim napięciu. Oficjalna data premiery i cena są nadal nieznane.
Zobacz także: 5 najlepszych generatorów do ładowania akumulatorów poza siecią
8. Dwukierunkowa ładowarka EV Enphase
Firma Enphase Energy to wiodący na świecie producent mikroinwerterów solarnych, założony w 2006 roku. Dwukierunkowa ładowarka pojazdów elektrycznych Enphase została zbudowana w oparciu o technologię mikroinwerterów IQ8 , która umożliwia zarówno obsługę V2H, jak i V2G. Ta cecha czyni ją wyjątkową. Mikroinwertery IQ8 to w rzeczywistości mikroinwertery dwukierunkowe, które mogą pracować zarówno w trybie off-grid, jak i on-grid.
Ta ładowarka jest idealna do budowy ładowarki dwukierunkowej. Ponadto umożliwia również płynną integrację z ekosystemem energetycznym Enphase w domu. Ładowarka dwukierunkowa jest dość podobna do systemu akumulatorów Enphase Encharge, jednak w przypadku ładowarki EV akumulator znajduje się wewnątrz pojazdu.
Enphase nie opublikował jeszcze pełnej specyfikacji tej ładowarki. Na podstawie ograniczonych dostępnych informacji, ładowarka wydaje się być dość podobna do systemu akumulatorów Encharge 10. Prawdopodobnie zostanie wydana w 2024 roku.
9. Stacja ładowania Forda Pro
Charge Station Pro to ładowarka do samochodów elektrycznych Forda, dostępna wyłącznie w tym modelu. Jej maksymalna moc znamionowa wynosi 19.2 kW (240 V) lub 80 A. Została wprowadzona na rynek wraz z nowym Fordem F-150 Lightning Electric Pickup około połowy 2022 roku. Ford współpracował z Siemens eMobility przy jej opracowaniu . Ładowarka umożliwi zasilanie domu samochodem F-150 EV, a po zainstalowaniu w systemie Home Integration System zapewni moc do 9.6 kW, umożliwiając inteligentne zasilanie awaryjne.
Nadal nie jest jasne, jak ta ładowarka będzie działać w odniesieniu do konwersji mocy. Wydaje się jednak, że ładowarka może działać jako dwukierunkowy system AC, wykorzystując wewnętrzną ładowarkę EV do dwukierunkowej konwersji mocy lub jako zwykła ładowarka AC wykorzystująca standardowe złącze J1172 w USA (wtyczka J). Dlatego ta ładowarka nie ma wbudowanego inwertera, jak inne ładowarki wymienione na tej liście.
Oficjalna cena Ford Charge Station Pro wynosi około 1310 USD plus instalacja. Jednak cena Ford Home integration System nie jest jeszcze dostępna.
Przeczytaj także: 3 najlepsze systemy montażu paneli słonecznych na dachu
Jakie korzyści daje ładowanie dwukierunkowe?
Istnieją trzy główne korzyści wynikające z ładowania dwukierunkowego:
1. Zarabiaj pieniądze
V2G pozwala zarabiać na świadczeniu usług dla sieci elektroenergetycznej . Twój dostawca energii rozładowuje Twój akumulator, gdy zapotrzebowanie jest wysokie, i ładuje go, gdy zapotrzebowanie jest niskie. W zależności od czasu trwania i rodzaju świadczonej usługi, otrzymasz ustaloną stawkę.
2. Oszczędzaj pieniądze
Jest oczywiste, że bieżące koszty posiadania samochodu elektrycznego są zauważalnie niższe niż samochodu benzynowego. Wynika to z niższych kosztów serwisowania, konserwacji i paliwa.
Dzięki ładowaniu dwukierunkowemu możesz obniżyć zużycie energii elektrycznej, przesyłając energię z akumulatora samochodowego do domu (V2H) . Aby obniżyć rachunki za prąd, możesz zastosować przesunięcie obciążenia, podobnie jak w przypadku akumulatorów stacjonarnych.
Przenoszenie obciążenia obniży rachunki za prąd, ponieważ ładowanie i rozładowywanie, gdy energia jest droga, i ładowanie, gdy jest tania. Główną wadą korzystania z V2H jest to, że zawsze będziesz musiał być podłączony do kompatybilnej dwukierunkowej ładowarki ściennej.
Zobacz także: 10 powodów, dla których samochody benzynowe są lepsze od elektrycznych
3. Niezależność energetyczna
To jedna z głównych zalet ładowania dwukierunkowego. Ładowanie dwukierunkowe eliminuje lub zmniejsza zależność od energii elektrycznej z sieci . Jest jednak mało prawdopodobne, aby ładowanie dwukierunkowe pozwoliło na całkowite odłączenie się od sieci. Znacznie zmniejszy to jednak zużycie energii z sieci.
Czy ładowanie dwukierunkowe spowoduje większą degradację pojazdów elektrycznych?
Podobnie jak w przypadku baterii w telefonie, za każdym razem, gdy pojazd elektryczny pobiera energię, następuje jej degradacja, która jest ledwie zauważalna . Oprócz codziennej jazdy, jeśli używasz samochodu również jako magazynu energii, liczba cykli ładowania (pełnego ładowania i rozładowania) wzrośnie. Teoretycznie, zwiększy to degradację baterii.
Istnieją pewne dowody sugerujące, że w porównaniu z jazdą, rozładowywanie dwukierunkowe jest mniej wymagające dla akumulatora. Więcej ciepła jest wytwarzane przez zmienność mocy i intensywność podczas jazdy w porównaniu do niższego stałego obciążenia z dwukierunkowego użytkowania.
Dzięki temu poznałeś wszystkie najważniejsze informacje na temat ładowania dwukierunkowego, jego zalet i, co najważniejsze, porównanie ładowania dwukierunkowego V2G, V2H i V2L.
Polecane: JA Solar kontra Canadian Solar – która jest lepsza?
