Τα ηλεκτρικά οχήματα και το μέλλον της φόρτισης: Έξυπνη φόρτιση, V2G, V2X και μετατροπή των οχημάτων σε ενεργειακά περιουσιακά στοιχεία.

Τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία (BEV) και τα ηλεκτρικά οχήματα με δυνατότητα φόρτισης (PHEV) συνεχίζουν να έχουν υψηλή ζήτηση στην ΕΕ, αντιπροσωπεύοντας το 15,3% και το 7,9% των νέων ταξινομήσεων αυτοκινήτων για την περίοδο Ιανουαρίου-Απριλίου 2025.

Ωστόσο, το μέλλον των ηλεκτρικών οχημάτων εξαρτάται όχι μόνο από την ικανότητά τους να ικανοποιούν τις απαιτήσεις αυτονομίας και άλλες λειτουργικές ανάγκες, αλλά και από την υποδομή φόρτισης και το δίκτυο, καθώς και από το κατά πόσον μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις των διαχειριστών στόλων και των ιδιωτών ιδιοκτητών.

Στην Ολλανδία, για παράδειγμα, η χωρητικότητα του δικτύου αποτελεί ένα αυξανόμενο πρόβλημα για πολλούς, συμπεριλαμβανομένου του πρώην υπουργού Κλιματικής και Ενεργειακής Πολιτικής, Rob Jetten, του οποίου η κύρια ανησυχία όσον αφορά τους στόχους εκπομπών για την περίοδο 2030-2035 ήταν η συμφόρηση της υποδομής του δικτύου που σχετίζεται με τη χρήση ηλεκτρικών οχημάτων. Ο ολλανδικός διαχειριστής δικτύου έχει ήδη συμβουλεύσει τους διαχειριστές σταθμών φόρτισης ηλεκτρικών αυτοκινήτων να αναστείλουν τις υπηρεσίες τους μεταξύ 4 μ.μ. και 9 μ.μ.

^{Το ηλεκτρικό δίκτυο της Ολλανδίας με τις σημερινές του δυνατότητες διαχείρισης έχει φθάσει σε συμφόρηση σε μεγάλο μέρος της χώρας (Πηγή: Strategy&)}

Ευτυχώς, υπάρχουν τρόποι για την αντιμετώπιση των αυξανόμενων απαιτήσεων στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως η έξυπνη φόρτιση, η φόρτιση από όχημα σε δίκτυο (V2G) και η φόρτιση από όχημα σε όλα-Vehicle-to-Everything- (V2X). Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε καθεμία από αυτές τις τεχνολογίες, τις πιθανές περιπτώσεις χρήσης και τη χρησιμότητά τους για τους διαχειριστές στόλων και τους ιδιοκτήτες αυτοκινήτων.

Έξυπνη φόρτιση: Το επόμενο βήμα στην αποδοτικότητα

Με την έξυπνη φόρτιση, τα ηλεκτρικά οχήματα (EV), οι σταθμοί φόρτισης και το δίκτυο ανταλλάσσουν δεδομένα για να βελτιστοποιήσουν το χρόνο και την ταχύτητα φόρτισης, με βάση τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, τη ζήτηση του δικτύου και τις ανάγκες των χρηστών. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες να προσαρμόζουν τα πρότυπα φόρτισής τους και να προτιμούν ώρες χαμηλής ζήτησης ή υψηλής διαθεσιμότητας ανανεώσιμης ενέργειας.

Η έξυπνη φόρτιση χρησιμοποιεί τρεις κύριες μεθόδους με τις οποίες τα EV μπορούν να συμβάλλουν στη βελτίωση της ευελιξίας:

• Η ελεγχόμενη φόρτιση (V1G) ή «μονόδρομη έξυπνη φόρτιση» περιλαμβάνει την προσαρμογή των προγραμμάτων φόρτισης των EV ώστε να ευθυγραμμίζονται με τις ανάγκες του δικτύου, για παράδειγμα με την καθυστέρηση της φόρτισης σε ώρες εκτός αιχμής για τη μείωση της πίεσης στο δίκτυο.
• Το Vehicle-to-Grid (V2G) μετατρέπει τις μπαταρίες των EV σε ενεργούς πόρους του δικτύου, όπου μπορούν να φορτίζονται κατά τη διάρκεια περιόδων υπερβάλλουσας προσφοράς και όταν χρειάζεται, να αποφορτίζουν ενέργεια πίσω στο δίκτυο για να βοηθήσουν στην κάλυψη της ζήτησης.
• Το Vehicle-to-Everything (V2X) επιτρέπει στις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων να τροφοδοτούν με ενέργεια όχι μόνο το δίκτυο, αλλά και απευθείας τα νοικοκυριά, τις επιχειρήσεις ή άλλες υποδομές, ανάλογα με τις ανάγκες – για παράδειγμα, σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης ή για τη μείωση της εξάρτησης από το δίκτυο κατά τις ώρες αιχμής.

Για τους στόλους, η έξυπνη φόρτιση μπορεί να μειώσει τα λειτουργικά κόστη, επιτρέποντας τη φόρτιση εκτός των ωρών αιχμής, να βελτιώσει τη διαχείριση του φορτίου, αποτρέποντας τις αιχμές ισχύος, και να μετριάσει τους κινδύνους υπερφόρτωσης του δικτύου. Επιτρέπει επίσης στους διαχειριστές στόλων να επιτύχουν καλύτερα τους στόχους βιωσιμότητας, φορτίζοντας τους στόλους σε ώρες που η ανανεώσιμη ενέργεια είναι πιο εύκολα διαθέσιμη.

Για τους υπαλλήλους, η έξυπνη φόρτιση μπορεί να συμβάλλει στη μείωση των λογαριασμών ηλεκτρικού ρεύματος, προγραμματίζοντας τη φόρτιση σε περιόδους χαμηλών τιμών, και να επιτρέψει την καλύτερη χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Ελεγχόμενη φόρτιση για καλύτερη διαχείριση της χωρητικότητας του δικτύου

Σύμφωνα με την Strategy&, θυγατρική της PwC, χρησιμοποιώντας μόνο ελεγχόμενη φόρτιση, είναι δυνατό να λειτουργούν έξι φορές περισσότερες σταθμοί φόρτισης σε έναν μόνο μετασχηματιστή χωρίς να υπερβαίνεται η μέγιστη χωρητικότητά του.

Η ελεγχόμενη φόρτιση κερδίζει έδαφος σε αρκετές χώρες. Στην Ολλανδία, για παράδειγμα, η Εθνική Ατζέντα για τις Υποδομές Φόρτισης έχει θέσει ως στόχο τη δημιουργία ενός προγράμματος δράσης με την ονομασία «Έξυπνη φόρτιση για όλους», το οποίο αποσκοπεί στην παροχή έξυπνης φόρτισης στους χρήστες και στην ανάπτυξη ενός συστήματος φόρτισης φιλικού προς το δίκτυο σε εθνικό επίπεδο έως το 2025.

Η Δανέζικη εταιρεία E.ON, ιδιοκτησία της E.ON Sverige AB, ενθαρρύνει τη φόρτιση εκτός ωρών αιχμής με τη βοήθεια της δυναμικής τιμολόγησης, η οποία μπορεί να προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση κόστους στους χρήστες εκτός ωρών αιχμής.

Στις ΗΠΑ, οι διαχειριστές ομοσπονδιακών στόλων ενθαρρύνονται να μεταβούν στη χρήση έξυπνης διαχείρισης φόρτισης (SCM), όπου προγραμματίζουν συνεδρίες φόρτισης εκτός ωρών αιχμής για να μειώσουν τα λειτουργικά κόστη.

Οι πάροχοι που δοκιμάζουν ή έχουν ήδη εφαρμόσει πρωτοβουλίες έξυπνης φόρτισης περιλαμβάνουν τις DREEV (υποστηριζόμενη από την EDF),  ChargePoint, Siemens, και άλλες.

Vehicle-to-Grid (V2G): Μετατρέποντας τα ηλεκτρικά οχήματα σε ενεργειακούς πόρους   

Η φόρτιση Vehicle-to-Grid (V2G), ή αμφίδρομη φόρτιση, επιτρέπει στα ηλεκτρικά οχήματα να επιστρέφουν την περίσσεια ενέργειας στο δίκτυο, σταθεροποιώντας το κατά τις περιόδους αιχμής της ζήτησης.

^{Η φόρτιση από το όχημα στο δίκτυο θα επέτρεπε στο όχημα να επιστρέφει ενέργεια στο ηλεκτρικό δίκτυο (Arval Mobility Observatory)}

Συνολικά, η τεχνολογία V2G εξακολουθεί να είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία, με διάφορες εταιρείες να διερευνούν τις δυνατότητες κοινής χρήσης ενέργειας μεταξύ στόλων ηλεκτρικών οχημάτων και τοπικών δικτύων για τη βελτίωση της ανθεκτικότητας ή να υλοποιούν πιλοτικά προγράμματα. Για παράδειγμα:

• Η EDF και η NUVVE έχουν συνεργαστεί για τη δημιουργία της DREEV, μιας κοινοπραξίας που επικεντρώνεται στην ανάπτυξη της τεχνολογίας V2G, η οποία θα επιτρέπει στους ιδιοκτήτες ηλεκτρικών οχημάτων να πωλούν την πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια πίσω στο δίκτυο
• Το Δανέζικο “Parker Project”, ένα πιλοτικό πρόγραμμα έξυπνης φόρτισης που χρονολογείται από το 2019, απέδειξε πως τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να παρέχουν υπηρεσίες δικτύου μέσω αμφίδρομης φόρτισης V2G
• Η Nissan στοχεύει να εφαρμόσει προσιτές λύσεις αμφίδρομης φόρτισης έως το 2026
• Η Nuuve, μια εταιρεία που αναπτύσσει τεχνολογία λογισμικού vehicle-to-grid (V2G), έχει ξεκινήσει πολλαπλά πιλοτικά προγράμματα σε διάφορες χώρες, όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, η Ισπανία, η Δανία και άλλες
• Η Renault αναπτύσσει την υπηρεσία Mobilize V2G , η οποία θα εφαρμοστεί στο μελλοντικό ηλεκτρικό όχημα Renault 5 και θα επιτρέπει στους ιδιοκτήτες να μειώσουν το κόστος τους πουλώντας ηλεκτρική ενέργεια πίσω στο δίκτυο

Η τεχνολογία V2G αντιμετωπίζει μια σειρά προκλήσεων που απαιτούν ισχυρή συμμετοχή και στοχευμένες δράσεις από τις κυβερνήσεις και τους φορείς του κλάδου. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα τρόπων αντιμετώπισης των υφιστάμενων προβλημάτων:

• Η εφαρμογή εναρμονισμένων προτύπων για διαφορετικά ηλεκτρικά οχήματα, φορτιστές και συστήματα δικτύου, τα οποία θα εγγυώνται τη διαλειτουργικότητα
• Ισχυρή ρυθμιστική και πολιτική υποστήριξη από τις κυβερνήσεις, συμπεριλαμβανομένης της αποφυγής της διπλής φορολόγησης για τη φόρτιση
• Η προοδευτική μείωση του κόστους των αμφίδρομων φορτιστών, καθώς η τεχνολογία ωριμάζει
• Αντιμετώπιση των ανησυχιών των χρηστών σχετικά με την υποβάθμιση της μπαταρίας λόγω συχνής φόρτισης και αποφόρτισης

^{Εάν επιθυμούν να υποστηρίξουν τη φόρτιση V2G, οι κυβερνήσεις πρέπει να αντιμετωπίσουν τα ζητήματα της διπλής φορολόγησης (Πηγή: Strategy&)}

Όσον αφορά τα οφέλη για τους στόλους, το V2G θα μπορούσε να συμβάλλει στη μείωση του κόστους και ακόμη και να προσφέρει πιθανές ευκαιρίες δημιουργίας εσόδων στο μέλλον, με τη φόρτιση κατά τις ώρες χαμηλής ζήτησης και την πώληση της πλεονάζουσας ενέργειας στο δίκτυο. Για παράδειγμα, στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα NHS Trust στο Μάντσεστερ κατάφερε να μειώσει τους λογαριασμούς ενέργειας και το αποτύπωμα άνθρακα των νοσοκομείων.

Στο μέλλον, το V2G θα μπορούσε επίσης να βελτιώσει την ανθεκτικότητα και την ενεργειακή απόδοση των στόλων, δημιουργώντας ένα κινητό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, ή να υποστηρίξει τη σταθερότητα του δικτύου κατά τις περιόδους υψηλής ζήτησης.

Επιπλέον, οι εργαζόμενοι μπορούν να εξοικονομήσουν κόστος φόρτισης και να συμβάλλουν στους συνολικούς στόχους ESG της εταιρείας.

Vehicle-to-Everything (V2X): Επέκταση του ρόλου των ηλεκτρικών οχημάτων  

Το Vehicle-to-Everything (V2X) είναι μια επέκταση της τεχνολογίας Vehicle-to-Grid (V2G), που συνδέει τα ηλεκτρικά οχήματα όχι μόνο με το δίκτυο, αλλά και με άλλες οντότητες και υποδομές, όπως:

• Σπίτια (Vehicle-to-Home, V2H)
• Κτίρια (Vehicle-to-Building, V2B)
• Άλλα οχήματα ή συστήματα κυκλοφορίας

Επί του παρόντος, η τεχνολογία V2X βρίσκεται στα αρχικά της στάδια, με συνεχιζόμενες έρευνες και πιλοτικά προγράμματα που στοχεύουν στη δοκιμή της σκοπιμότητας και της επεκτασιμότητάς της. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

Το πιλοτικό πρόγραμμα Vehicle-to-Everything (V2X) της Pacific Gas and Electric Company (PG&E) στην Καλιφόρνια, όπου οι πελάτες μπορούν να χρησιμοποιούν τα οχήματά τους για να τροφοδοτούν προσωρινά τις ιδιοκτησίες τους κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος, να προσαρμόζουν τα πρότυπα φόρτισης στη ζήτηση και τις τιμές του δικτύου και να κερδίζουν επιπλέον κίνητρα.
 

• Το “V2X Suisse” , ένα ελβετικό πρόγραμμα V2X στο πάρκινγκ του σιδηροδρομικού σταθμού της Βέρνης, το οποίο στοχεύει να διερευνήσει πώς τα ηλεκτρικά οχήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μονάδες αποθήκευσης ενέργειας στο μέλλον. 
• Η ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία Nissan, το μοντέλο Nissan Leaf της οποίας διαθέτει δυνατότητες V2X .

Εδώ, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι η τεχνολογία V2L (Vehicle-to-Load) υπάρχει ήδη. Πρόκειται για έναν πρόδρομο του V2X που επιτρέπει στα ηλεκτρικά οχήματα να τροφοδοτούν απευθείας εξωτερικές συσκευές ή συσκευές και ορισμένοι κατασκευαστές OEM προσφέρουν αυτή τη δυνατότητα (για παράδειγμα, η BYD).

Στο μέλλον, το V2X θα μπορούσε να βελτιστοποιήσει τις λειτουργίες των εμπορικών στόλων, επιτρέποντας στα ηλεκτρικά οχήματα να λειτουργούν ως πηγές ενέργειας για χώρους εργασίας, είτε για τη μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας είτε ως κινητές πηγές ενέργειας για χώρους εκτός δικτύου. Οι επιχειρήσεις και οι εργαζόμενοι θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν τις δυνατότητες V2B και V2H για την τροφοδοσία γραφείων και σπιτιών κατά τις ώρες αιχμής και τη μείωση του κόστους ενέργειας.

Σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης και σε περιοχές επιρρεπείς σε καταστροφές, οι στόλοι θα μπορούσαν επίσης να τροφοδοτούν προσωρινά βασικό εξοπλισμό ή να χρησιμοποιούνται ως κινητές πηγές ενέργειας.

Ωστόσο, η ευρεία υιοθέτηση του V2X θα απαιτήσει σημαντικές προόδους στην επικοινωνία, στα πρωτόκολλα φόρτισης και στις υποδομές που επιτρέπουν την ανταλλαγή δεδομένων και ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ ηλεκτρικών οχημάτων, κτιρίων και συστημάτων κυκλοφορίας.

Νέες τεχνολογίες φόρτισης βρίσκονται επί του παρόντος υπό ανάπτυξη, αλλά θα μπορούσαν να προσφέρουν σημαντικά πλεοντκτήματα στους διαχειριστές δικτύων, τους διαχειριστές στόλων οχημάτων και τους ιδιοκτήτες αυτοκινήτων. 

Η έξυπνη φόρτιση, το V2G, το V2L και το V2X έχουν τη δυνατότητα να επαναπροσδιορίσουν τον τρόπο διαχείρισης, κατανάλωσης και αποθήκευσης της ενέργειας που απαιτείται από τα ηλεκτρικά οχήματα:

• Οι διαχειριστές δικτύων θα μπορούσαν να μειώσουν και να εξισορροπήσουν τις υψηλότερες αιχμές κατανάλωσης ενέργειας, σταθεροποιώντας το δίκτυο και διασφαλίζοντας ότι μπορεί να καλύψει τις ανάγκες του τοπικού πληθυσμού και των επιχειρήσεων.
• Οι διαχειριστές στόλων θα μπορούσαν, στο μέλλον, να μειώσουν το κόστος και να βελτιώσουν την λειτουργική αποδοτικότητα όχι μόνο του στόλου τους, αλλά και των απομακρυσμένων τοποθεσιών εκτός δικτύου, οι οποίες διαφορετικά βασίζονται σε γεννήτριες ντίζελ.
• Οι εργαζόμενοι θα μπορούσαν να επωφεληθούν από την πιο βολική και οικονομική πρόσβαση σε ηλεκτρική ενέργεια για τα σπίτια τους και να μειώσουν το προσωπικό τους αποτύπωμα άνθρακα.

Η έξυπνη φόρτιση έχει ήδη αρχίσει να υιοθετείται μέσω διαφόρων λύσεων, όπως προηγμένα wallbox και συνδεδεμένα οχήματα, ενώ οι τεχνολογίες V2G και V2X βελτιώνονται σταδιακά. Αυτές οι εξελίξεις προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες και θα μπορούσαν να αλλάξουν τον τρόπο με τον οποίο χρησιμοποιούμε τα ηλεκτρικά οχήματα, τοποθετώντας τα ενδεχομένως ως μέσο μεταφοράς και κινητή πηγή ενέργειας στο μέλλον.

Αυτό θα μπορούσε να μετατρέψει τα ηλεκτρικά οχήματα σε ουσιαστικό μέρος των ενεργειακών οικοσυστημάτων και να προσφέρει πολλά πιθανά οφέλη σε όλους τους φορείς, από τους προμηθευτές ενέργειας έως τις εταιρείες που εκμεταλλεύονται στόλους ηλεκτρικών οχημάτων και τους μεμονωμένους οδηγούς.

Πηγή: Πλατφόρμα Arval Mobility Observatory