År 2050 kommer upp till 45 % av hushållen att aktivt tillhandahålla Vehicle to Grid (V2G)-tjänster, enligt National Grid Electricity System Operator (ESO)'s Future Energy Scenarios, publicerade i juli 2020. Men kommer det genomsnittliga elektriska fordonet (EV) föraren kan använda V2G-laddning under de närmaste åren?
Den snabba ökningen av antalet elfordon på våra vägar kommer att innebära mer efterfrågan på lokala elnät om elbilar är alla anslutna samtidigt, till exempel under peak mellan 17.00 och 19.00 på kvällen. Smart laddning, eller "V1G", som tillåter hantering av tidpunkten då laddning av elbilar inträffar – som testats av det ursprungliga Electric Nation-projektet – hjälper till att undvika denna situation.
V2G-laddning kommer dock att vara effektivare än smart laddning. Detta beror på förmågan att länka samman elbilar och sätta betydande energinivåer tillbaka i nätet vid topptider, som ett enormt decentraliserat kraftverk. V2G kommer därför att bidra till att minska nätets behov av ytterligare energiproduktion, vanligtvis levererad av fossila bränslen under högtrafik, samt minska efterfrågan på elnät och tillåta elbilsförare att använda grönare och billigare el.
Men för närvarande kan endast Nissan Battery Electric Vehicles (BEV) (LEAF &e-NV200 van) använda V2G på grund av deras CHAdeMO-laddningsteknik. Praktiskt taget alla andra elbilar använder istället Combined Charging System (CCS)-tekniken; organet som främjar CCS, CharIN, har sagt att det kommer att vara 2025 innan det kan stödja V2G. Elbilstillverkarna måste också utveckla sina egna produkter och föra ut dem på marknaden.
Så det finns ett behov av V2G – men det finns också den potentiella oförmågan hos de flesta elbilar att använda dubbelriktad laddningsteknik över kommande fem år. Därför, för att försöka få en tydligare bild av vad som kommer att hända, frågade Electric Nation en rad experter om deras åsikter om framtiden för V2G.
National Grid Electricity System Operator (ESO)
År 2050 kommer upp till 45 % av hushållen aktivt att tillhandahålla Vehicle to Grid-tjänster enligt National Grid ESO:s Future Energy Scenarios, juli 2020, och V2G-tjänster kan ge upp till 38 GW flexibilitet från 5,5 miljoner fordon. Det finns dock ett brett utbud av resultat för V2G-teknik i National Grid ESO:s scenarier, med den lägsta uppskattningen för antalet hushåll som aktivt tillhandahåller Vehicle to Grid 2050 på 4,6 %. Det finns också antagandet att V2G kommer att starta långsamt och att det kommer att finnas en tidsförskjutning på 5-15 år mellan att äga en elbil och deltagande i V2G.
Marcus Stewart, Principal Advisor, National Grid ESO, kommenterar:"CCS-vägen är förstådd och vi ser inte för mycket V2G i den tidiga delen av scenarierna. År 2050 sträcker sig utnyttjandet från 5 % – 45 % över scenarierna, med 45 % som den "Leading the Way"-tidiga leverans av Net Zero. De två andra Net Zero-kompatibla scenarierna antar 11 % och 26 % år 2050. Detta återspeglar osäkerheten kring användningen av V2G.”
Kein-Arn Ong, senior energianalytiker, National Grid ESO, tillägger att 2025, när CCS ska stödja V2G, är långt borta i världen av teknisk innovation och politiska och lagstiftningsmässiga förändringar – potentiellt drivna av kapplöpningen mot nätet Noll – tillsammans med konsumenternas efterfrågan kan skapa en större känsla av brådska.
CHAdeMO
För närvarande är laddning av fordon till nätet endast möjlig med CHAdeMO-laddningsteknik. CHAdeMO har definierat specifikationerna, testkriterierna och upprättat ett certifieringssystem. Dess medlemmar har utvecklat en mängd olika produkter på marknaden som lätt kan använda V2G, både på laddarsidan och elbilssidan.
CHAdeMO har säkerställt bakåtkompatibilitet för sina produkter och kommer att fortsätta att göra det. Detta innebär att nuvarande CHAdeMO-laddare/fordon kommer att vara kompatibla med befintliga och framtida CHAdeMO-laddare/-fordon. Detta inkluderar nästa generations laddningsstandard för ultrahög effekt (CHAdeMO 3.0), känd som "ChaoJi", som utvecklas i samarbete av China Electricity Council (CEC) och CHAdeMO Association. Den senaste versionen av CHAdeMO-protokollet möjliggör DC-laddning med effekt över 500 kW.
CCS
Det kombinerade laddningssystemet (CCS) möjliggör för närvarande inte V2G, även om organet som främjar CCS, CharIN, har en färdplan för att implementera Vehicle to Home (V2H) och sedan V2G i CCS-standarden senast 2025. CharIN säger att CCS med ISO 15118 är nyckeln till nätintegrering och beredskap för V2G.
Även när standarden är klar/publicerad tar det vanligtvis 4-5 år för produkter att komma ut på marknaden, särskilt på fordonssidan, som har en längre planerings-/designcykel.
Det finns många problem att övervinna för att uppnå V2G, inklusive nätkapacitet för att hantera och kontrollera Vehicle to Grid eller Home (V2X) på ett säkert och säkert sätt. Det innebär att ett antal internationella standarder måste överenskommas och sedan byggas in i kommunikationshårdvaran och mjukvaran i bilarna, laddarna och nätet.
Nissan
Nissan är för närvarande den enda biltillverkaren i Storbritannien som erbjuder CHAdeMO-laddningsteknik på BEV-bilar – Nissan LEAF och Nissan e-NV200 van – som därför är de enda elbilarna som kan använda V2G-laddning.
Den nyligen avtäckta Nissan Ariya SUV, som kommer till försäljning under andra halvan av 2021, kommer att ha CCS-laddningsteknik snarare än CHAdeMO. Nissan säger att dubbelriktad laddning till nätet eller hemmet inte kommer att vara tillgänglig på detta fordon i Europa vid lanseringen, men företaget tittar på hur det kan implementera det i framtiden, eftersom det förblir en del av dess strategi och det fortfarande erbjuder fördelar till kunden.
Nissan tillägger att dubbelriktad laddning är nyckeln till att låsa upp den fulla potentialen hos elbilar och det är viktigt att alla organisationer inklusive nätoperatörer och laddstationsföretag möjliggör denna teknik. Nissan noterar också att dubbelriktad laddning med CCS är under utredning.
Nissan säger att de kommer att fortsätta att erbjuda CHAdeMO-produkter i framtiden och det finns inga planer på att byta LEAF eller e-NV200 till CCS för tillfället.
BMW
BMW utvecklar dubbelriktad laddningsteknik och leder en studie som en del av ett konsortium i Tyskland. Företaget planerar att tillhandahålla 50 BMW i3-fordon utrustade med dubbelriktad laddningsteknik för provkörning på väg med start i början av 2021. När den väl har lanserats kommer testversionen av Bidirectional Charging Management (BCM) initialt att pågå i ett år.
BMW säger att att integrera så många elfordon som möjligt i elnätet på detta sätt kräver en rad innovationer när det gäller fordonsteknik, laddningshårdvara, laddningshantering, kommunikationsgränssnitt med energisektorns intressenter och juridiska parametrar.
Det finns för närvarande ingen tidtabell för lanseringen av denna teknik internationellt efter den första testperioden.
Audi
Audi genomför ett forskningsprojekt med elfordon och dubbelriktad laddning i syfte att öka nätstabiliteten, sänka elkostnaderna och bidra till klimatskyddet.
Bolaget säger att projektet kräver en hög nivå av teknisk intelligens och koordinerad interaktion mellan olika tekniska komponenter vad gäller infrastruktur och i fordonet, men fördelen är att batteriet i dess e-tron EV skulle kunna försörja ett enfamiljshus med energi i cirka en vecka oberoende.
Dubbelriktad laddning fokuserar främst på användningsfall där husägare använder sitt eget solcellssystem (PV) för att dra nytta av att ladda med sin inhemskt genererade el. Elbilen lagrar överskottselen från solcellsanläggningen som inte används av apparater i huset. Om kunden har rörliga taxor kan elbilen försörja hela huset under faser då elpriserna är höga.
I händelse av strömavbrott kan systemet försörja huset med energi via batteriet eller till och med driva en byggnad utan nätanslutning självständigt.
Audi säger att applikationer för nätintegrering kommer att vara tillgängliga från 2022 och de olika användningsfallen inklusive V2H och V2G kommer att introduceras i etapper under kommande år.
Innovate UK
Innovate UK har stött V2G-projekt för totalt £46 miljoner, med partners inklusive Octopus, OVO och Nissan.
Dr. Marco Landi, tidigare Innovation Lead – Vehicle to Grid &EV Charging på Innovate UK, förklarar att det finns ett antal tekniska detaljer som kan ha en inverkan på framtiden för V2G i Storbritannien.
Dessa inkluderar om ISO 15118-standarden som gör det möjligt för V2G att arbeta med CCS – som förväntas antas i Europa och globalt – kommer att stödjas i Storbritannien, eller om Storbritannien kan gå i en annan riktning. Kommer till exempel smart mätning att vara involverad i hanteringen av smart laddning och V2G? Och hur är det med nivån på kontroll av distributionsnätverksoperatörer (DNO)? Eller kommer elbilarna själva att styra V2G?
Förutsatt att de tekniska utmaningarna kan lösas, föreslår en analys av hela systemet att V2G-relaterade besparingar kommer att vara värda 3,5 miljarder pund/år till 2040 (från "Blueprint for a Post Carbon Society", Imperial College/OVO).
Electric Nation
Electric Nation V2G-projektet levereras av Western Power Distribution i samarbete med CrowdCharge. Projektet testar V2G i förväg, så att åtgärder kan vidtas för att implementera tekniken.
Roger Hey, WPD:s DSO Systems and Projects Manager, ser V2G som en enorm möjlighet att minska omfattningen, och därmed kostnaderna, för uppgraderingar av elnätet och byggandet av ny elproduktion.
Mike Potter, VD för CrowdCharge, tillägger:"Vehicle to Grid-laddning har potential att erbjuda betydande fördelar för elnätsoperatörer och konsumenter, även med övergången till CCS-laddning på de flesta nya elbilar. Men om inte Storbritannien vidtar åtgärder efter projekt som Electric Nation som testar och ökar medvetenheten om V2G, kan vi hamna på efterkälken med att utnyttja tekniken.”
Mike poängterar också att Electric Nation skiljer sig från andra V2G-projekt eftersom det för första gången inte använder en utan upp till fem olika energileverantörer. Detta innebär att försöket är en mer realistisk simulering av en framtida värld där många gator kommer att ha ett antal elbilar som använder V2G-laddare som drivs på olika sätt av en rad energileverantörer. I Electric Nation V2G-testet kommer varje leverantör att använda sina laddargrupper för att testa sina egna energitjänster, med hjälp av CrowdCharges efterfrågehanteringsplattform som ger optimerade laddningssessioner.
Sammanfattning
Vehicle to Grid-teknik kan erbjuda betydande fördelar för att minska efterfrågan på elnät, samt tillåta elbilsförare att använda grönare och billigare el – och hjälpa till att uppnå Net Zero. Och en viktig fördel med V2G är att lagringsbatteriet redan finns i konsumentens fordon, vilket minskar behovet av ytterligare investeringar.
För att säkerställa att Vehicle to Grid-tekniken är kommersiellt tillgänglig i framtiden är försök som Electric Nation – som tar risken att äga V2G-laddare snarare än att konsumenter gör detta – avgörande. Förutom att bevisa att V2G-tekniken fungerar testar projektet vad som kommer att hända när upp till fem olika energileverantörer är inblandade.
Idag, och till synes under de närmaste åren, är V2G med BEV i Storbritannien endast möjligt med Nissan LEAF och Nissan e-NV200 skåpbil på grund av deras CHAdeMO-laddningsteknik. Och ett annat hinder för användning är att V2G-laddare för närvarande är dyra. Men man hoppas att lärdomen från Electric Nation kommer att hjälpa fordons-, laddnings- och energiindustrin att få ut V2G snabbare på marknaden.
En lösning kan komma i form av disruptiv teknik som för närvarande inte finns på radarn – med företag som Tesla som har en påvisbar meritlista på detta område – och om V2G är standard och användarvänlig i en elbil kommer det att bli mycket lättare för konsumenterna att ta till sig det.
Om Electric Nation
I samarbete med CrowdCharge rekryterar WPD:s Electric Nation Vehicle to Grid-projekt 100 Nissan EV-ägare i Midlands, sydvästra England och södra Wales för att delta i försöket med V2G smart laddningsteknik.
Projektet erbjuder gratis installation av V2G smarta laddare värda £5 500 för att hjälpa DNO:er och andra att förstå hur V2G laddning skulle kunna fungera med deras elnät.
Över 350 EV-förare har ansökt om att bli medlem i Electric Nation hittills, men rekryteringen är fortfarande öppen för att säkerställa att projektet säkrar 100 deltagare som uppfyller alla behörighetskriterier.
Electric Nation skiljer sig från andra V2G-projekt eftersom den använder upp till fem olika energileverantörer istället för bara en. Detta innebär att försöket är en mer realistisk simulering av en framtida värld där många gator kommer att ha ett antal elbilar som använder V2G-laddare som drivs av olika energileverantörer.
I Electric Nation V2G-testet kommer varje leverantör att använda sina laddargrupper för att testa sina olika energitjänster med hjälp av CrowdCharges efterfrågehanteringsplattform, som ger optimerade laddningssessioner.
V2G-testet följer det första Electric Nation-projektet från 2018/19, som vid den tiden var världens största test av smart laddning av elbilar, vilket ger verkliga insikter i människors vanor när de laddar sitt fordon. Försöket gav data från mer än två miljoner timmars billaddning, vilket avslöjade användarnas vanor om laddningstid, var och hur länge, samt effekterna av olika tariffer.
Genom att koppla in vid specificerade tidpunkter och lägga energi tillbaka i nätet förväntas aktiva deltagare i projektet Electric Nation Vehicle to Grid att tjäna en minimibelöning upp till det monetära värdet av £120, tillgängligt under den ettåriga provperioden från mars 2021 till mars 2022.
Provsökande:
Även om ansökningsprocessen för Electric Nation Vehicle to Grid-projektet är öppen, är tidsskalan för laddarinstallationer föremål för bekräftelse baserat på regeringens råd i samband med covid-19.
För mer information och för att ansöka om att gå med i projektet besök www.electricnation.org.uk
Bilder med tillstånd av Electric Nation
