Стандарти за използване на електрическите автомобили като източници на електроенергия

V2L – Vehicle-to-Load / Автомобил към ел. консуматор

V2L позволява на електрическите автомобили (EV) да отдават електрическа енергия директно към външни електрически консуматори през променливотоковия си AC заряден порт.

Това става като постоянното напрежение от тяговата акумулаторна батерия се преобразува от вътрешнобордови инвертор на автомобила, в променливо напрежение със стандартни мрежови параметри – за Европа 230V, 50Hz.

Технологията се използва за захранване на електрически уреди, инструменти или други консуматори, без да е необходима връзка със сгради или мрежи.

Основни характеристики

• Мобилно захранване: електрическият автомобил може да се използва като преносим генератор в IT система без заземление на неутралата.
• Изходяща мощност: обикновено варира между 1,5kW и 3,6kW, което е достатъчно за захранване на стандартни домакински уреди (например хладилник, климатик, телевизор, лаптоп и повечето преносими електрически инструменти).
• Удобство: V2L е идеално за къмпинг, работа на открито или при спешни ситуации.

Предимства

• Независимост от мрежата: полезно при липса на достъп до общата електроразпределителна мрежа.
• Лесна употреба: обикновено включва стандартни електрически гнезда за уреди, които се включват директно към АC зарядния порт на електромобила – примерно „Type-2“ към „Шуко“.
• Преносимост: висока гъвкавост за различни сценарии.

Недостатъци

• Ниска мощност: най-често до около 2,3kW (10A при 230VAC) и уязвимост към консуматори с висок пусков ток.
• Ограничен капацитет: времево ограничение от нивото на заряд и капацитета на акумулаторната батерия.
• Не е интегрирано с мрежата: работи само в така наречения (OffGrid) немрежови режим и не може да намали сметките за електроенергия или да помогне за стабилизиране на мрежата.

Примери за ЕV поддържащи стандарта

• Hyundai Ioniq 5
• Kia EV6
• BYD

V2H – Vehicle-to-Home / Автомобил към дом

V2H позволява на елекромобил да доставя електроенергия за домакинства и малки стопански обекти в интелигентна симбиоза с електрическата мрежа, като също така, EV може да се използва като резервно елктрозахранване.

Свързването обикновено става през постояннотоковия DC CCS порт за зареждане на електромобила и външно двупътно устройство, което може да работи реверсивно в режим на токоизправител или инвертор, свързано от своя страна с ГРТ (главното разпределително табло) на обекта, като има ограничител/лимитър, който позволява ползване на електроенергията от EV само за вътрешни консуматори в обекта и не позволява експорт към общата електроразпределителна мрежа, защото системата е галванично свързана с нея (като фотоволтаична инсталация за собствени нужди работеща в мрежови OnGrid режим).

Основни характеристики

• Мощност и капацитет: обикновено системите V2H поддържат мощност между 5 kW и 10 kW, достатъчно за нормално домакинство или малък стопански обект.
• Двупосочно зареждане: автомобилът може както да зарежда акумулаторната си батерия от мрежата, така и да връща енергия към вътрешната електрическа мрежа на обекта.
• Режими: може да работи нормално в мрежови OnGrid режим свързан в паралел с външната електроразпределителна мрежа и в немрежови OffGrid режим, с галванично разделяне от външната ел. мрежа.

Предимства

• Гъвкави възможности: системата нормално работи свързано в паралел с външната мрежа в OnGrid режим и ако EV не може да осигури необходимата електроенергия за обекта в даден момент, недостига се взима от мрежата.
• Резервно захранване: при спиране на електрозахранването от общата електроразпределителна мрежа, ако ГРТ се отцепи галванично с интелигентен автоматичен ключ от мрежата, системата може да премине в немрежови OffGrid режим и да захранва обекта като авариен електрогенератор.
• Оптимизация на разходите: акумулаторната батерия на EV може да бъде зареждана от мрежата в часове с ниска борсова цена на електроенергията и да я отдава към обекта в часове с висока борсова цена на електроенергията.

Недостатъци

• Високи начални разходи: изисква инсталация на специализирано оборудване.
• Сложност: интеграцията изисква съвместимост между автомобила, зарядното устройство и вътрешната електрическа система на обекта.
• Живот на батерията: честото използване може да доведе до по-бързо съкращаване живота на батерията, поради повечето цикли на заряд-разряд.

Примери за ЕV поддържащи стандарта

• Nissan Leaf с технологията Leaf-to-Home
• BYD Atto 3
• MG ZS EV
• Advanced Hyundai Ioniq 5
• Advanced Kia EV6

V2G – Vehicle-to-Grid / Автомобил към ел. мрежа

V2G позволява на електрическите автомобили да връщат енергия обратно в обществената електрическа мрежа и почти напълно се припокрива с една BESS система (Battery Energy Storage System), каквито напоследък стават най-достъпния начин за бръз баланс на електроненергийната система на дневна база.

Тази технология превръща EV в  един вид мини електроцентрала с мрежови OnGrid инвертор, който е свързан към акумулаторната батерия на EV посредством DC CCS порта, а променливотвотоковия му изход директно към обществената мрежа без ограничения. Така системата помага за стабилизиране и баланс на обществената електрическа мрежа, намаляване на пиковите натоварвания и интеграцията с непредвидимите, но иначе евтини и екологично чисти източници на възобновяема енергия.

Системата може да се явява компенсираща мощност, като акумулаторната батерия може да се зарежда, когато в мрежата има излишък на електроенергия на ниска борсова цена и да я отдава обратно в натоварени часове, когато търсенето на електроенергия в цялата система е високо и на висока борсова цена.

В България има примери от лятото на 2024г., когато през деня има свръхпроизводство на електроенергия от фотоволтаици, която е на много ниска, а понякога нулева, а даже и отрицателна борсова цена (плащат Ви да консумирате), след което по залез и след него, освен обективната липса на най-евтината слънчева енергия, търсенето се повишава и борсовите цени скачаха и надхвърляха 2лв/kWh без ДДС.

Основни характеристики

• Двупосочно взаимодействие с мрежата: автомобилът зарежда батерията си или връща енергия обратно в мрежата.
• Интелигентно управление: използва се софтуер, който оптимизира кога и колко енергия да се доставя или съхранява, съобразно следене на борсовата цена, която се определя ден напред.
• Мощност: зависи от конкретния автомобил и инфраструктурата, като обикновено е между 5kW и 20kW.

Предимства

• Приходи за собствениците: след пълна либерализация на електроенергийния пазар, тази опция ще е особено изгодна за собствениците на EV. Енергията, върната в мрежата, може да бъде компенсирана финансово, като ако се правят по два цикъла на денонощие – заряд през деня и отдаване на енергията във вечерния пик и зареждане през нощта, когато електроенергията също е евтина и разреждане още веднъж в сутрешния пик преди и малко след изгрев, един EV с полезен/ползваем капацитет на акумулаторната батерия от 50kWh, дори с таксите и удръжките, може да докарва на ден между 50 и 200лв. на домакинството.
• Подобрена стабилност на мрежата: на дневна база по финансови причини, собствениците на EV ще са логично стимулирани да потребяват енергия, когато е в излишък и има ниска борсова цена и да я пускат за продаване, когато има недостиг и висока борсова цена.
• Устойчивост: подобрява цялостната ефективност и на енергийната система и най-вече нейната децентрализация, което намалява загубите от пренос, като в една голяма електроенергийна система те могат да надхвърлят 20%.

Недостатъци

• Сложна инфраструктура: изисква съвместимост на устройството (мрежовия OnGrid инвертор) между EV и мрежата, който трябва да отговаря на редица мрежови стандарти, така че да не влошава количествените и качествени параметри на електроенергията и най-вече да се изключва при отпадане на напрежението от мрежата (да не е възможна работа на системата в островен режим) поради мерки за безопасност.
• Живот на батерията: честото и регулярно използване в режим заряд-разряд на акумулаторната батерията, неминуемо води до по-бързо изчерпване на цикличният й живот.
• Регулаторни ограничения: в много страни, включително и у нас V2G стандартна все още не е невъзможен за внедряване поради липса на законова и процедурна рамка. Пионери с успешно използване на държавно ниво, засега е Австралия.

Примери за ЕV поддържащи стандарта

• Ford F-150
• Mitsubishi Outlander PHEV
• Nissan
• Hyundai Ioniq 5 в ограничени серии
• Renault ZOE в ограничени серии
• BMW i3 в ограничени серии
• Има разработки почти на всички други сериозни производители Volvo, Mercedes, VW, Stelantis, Toyota и разбира се Tesla, в пилотни проекти с тенденция да се внедри като стандартна възможност.

Заключение

Стандартите V2L, V2H и V2G са основните като технологии при EV, но има и други като V2V и V2X, които с могат да се причислят като частни или обединяващи случаи на гореизложените.

Тези възможности по същество разширяват ролята на електромобилите, като ги превръщат в гъвкави и енергийно ефективни устройства. Докато V2L осигурява удобство и мобилност, V2H предлагат дългосрочни ползи за домакинствата, a V2G и на общите енергийни мрежи.  

С напредъка на стандартите и инфраструктурата, тези технологии ще стават все по-достъпни и значими за устойчивото бъдеще, с което съвременното консуматорско общество да остави по-малко проблеми за решаване за идните поколения свързани със замърсяване и климатични промени.

Автор на публикацията:

Инженер Владимир Попов е с 20г. опит в енергетиката и телекомуникациите, като е преминал през всички стъпала в сферата – електротехникум, технически университет, електротехник, ръководител на инсталаторски екипи, електропроектант с пълна правоспособност, конструктор на изделия за военни цели, ръководител проекти и водещ консултант по електрозахранващи системи в промишлеността, телеком възли, хиляди километри линейни електрически обекти и оптични трасета, метрополитен, НКЖИ и големи ВЕИ проекти с експертиза не само по технически, а и правни въпроси свързани със ЗУТ, ЗЕ, ЗЕВИ. Собственик и управител на „ГИГАТЕХ“ ЕООД и „САНОРА“ ООД.