W branży elektromobilności jednocześnie trwają prace nad zwiększeniem wydajności akumulatorów i możliwości szybszego ładowania, ale również nad rozwiązaniami pozwalającymi na ładowanie nimi zewnętrznych urządzeń. Nie mówimy tu o zasilaniu smartfona z gniazdka USB, a o zaopatrywaniu w energię krytycznych urządzeń elektrycznych w całym domu. I to nie przez godzinę lub dwie, a przez kilka dni. Zatem jak to możliwe, że zwykły akumulator trakcyjny napędzający nasz samochód jest w stanie nas oświetlić, ogrzać i utrzymać nasze jedzenie w świeżości? Przyjrzyjmy się temu, jak to wygląda.
Jak to działa?
Centralnym punktem działania V2L (ang. Vehicle-to-Load) jest konwersja energii przechowywanej w baterii pojazdu na energię, którą można przekazać zewnętrznym urządzeniom. Proces ten odbywa się za pomocą przetwornic prądu stałego na prąd zmienny (DC-AC), które są zainstalowane w pojeździe. Te przetwornice mają za zadanie przekształcić wysokie napięcie przechowywane w baterii na prąd zmienny o odpowiedniej amplitudzie i częstotliwości. System V2L musi być wyposażony w odpowiedni interfejs użytkownika, który umożliwia użytkownikowi kontrolę nad przekazywaną energią oraz monitorowanie jej wydajności. Interfejs ten może być dostępny w postaci panelu sterującego umieszczonego wewnątrz pojazdu lub aplikacji na telefon. Użytkownik może wtedy wybierać, które urządzenia chce zasilać za pomocą energii z pojazdu i monitorować poziom naładowania baterii w czasie rzeczywistym.
Kluczowym elementem skutecznego działania V2L jest system zarządzania energią, który kontroluje przepływ energii między baterią pojazdu a zewnętrznymi urządzeniami. Ten system musi uwzględniać wiele czynników, takich jak aktualny poziom naładowania baterii, zużycie energii przez urządzenia zewnętrzne oraz oczekiwany czas trwania dostarczania energii. Dzięki temu możliwe jest optymalne wykorzystanie energii pojazdu, minimalizując ryzyko wyczerpania jej zasobów. Ważnym aspektem V2L jest zapewnienie bezpieczeństwa zarówno dla pojazdu, jak i dla użytkownika oraz zewnętrznych urządzeń. Systemy V2L muszą być zgodne z odpowiednimi normami i regulacjami dotyczącymi bezpieczeństwa elektrycznego oraz zapewniać niezawodność działania w różnych warunkach środowiskowych. Dodatkowo, systemy te muszą być wyposażone w zabezpieczenia przed przepięciami oraz przeciążeniami, aby zapobiec uszkodzeniom urządzeń podłączonych do pojazdu.
Technologie ładowania
Istnieje kilka koncepcji technologii ładowania z wykorzystaniem EV jako magazynu energii. Różnią się one złożonością i sposobem zasilania, ale przede wszystkim różni ich „odbiorca”:
Vehicle-to-Load (V2L)
V2L umożliwia wykorzystanie energii zgromadzonej w baterii pojazdu do zasilania zewnętrznych urządzeń elektrycznych. Może to obejmować domowe odbiorniki, narzędzia, sprzęt kempingowy itp.
Vehicle-to-Grid (V2G)
V2G pozwala na dwukierunkowy przepływ energii między pojazdem elektrycznym a siecią elektroenergetyczną. Oznacza to, że pojazd nie tylko może pobierać energię z sieci do naładowania baterii, ale również może oddawać nadmiar energii z baterii do sieci w celu zwiększenia elastyczności i stabilności systemu energetycznego.
Vehicle-to-Home (V2H)
V2H umożliwia wykorzystanie pojazdu elektrycznego jako źródła zasilania dla domu. Jest to podobne do V2L, ale z większym naciskiem na zasilanie domowych urządzeń.
Vehicle-to-Vehicle (V2V)
V2V polega na transferze energii z jednego samochodu elektrycznego do drugiego. Sprawdza się w razie sytuacji awaryjnej, gdy w pobliżu nie ma punktu ładowania.
Vehicle-to-Everything (V2X)
V2X, tak jak wskazuje sama nazwa, łączy w sobie możliwości oferowane przez wszystkie wyżej wymienione koncepcje technologiczne.
Nie każdy samochód może być magazynem energii
Podstawowym kryterium, które musi spełniać samochód, żeby móc służyć jako magazyn energii jest posiadanie dwukierunkowego ładowania lub chociażby wbudowanego gniazda 230V. Zatem już na starcie wyklucza to wszystkie modele najpopularniejszego w Polsce producenta – Tesli. Z tych bardziej znanych modeli, które spełniają te kryteria można wymienić Kię EV6, Forda F-150 Lightning i Hyundaia IONiQ 5. Dzięki specjalnemu adapterowi są one w stanie zasilać (Kia i Hyundai) lub dzięki automatycznemu systemowi (Ford), mogą one ładować urządzenia o mocy do 3,6 kW, a w przypadku Forda, nawet do 9,6 kW.
Pionierem tej technologii jest natomiast Toyota, która już w 2016 roku wprowadziła pierwsze samochody wyposażone w system V2X.
Obecnie modelami Toyoty, które dysponują możliwością ładowania zewnętrznych systemów energetycznych są m.in.: Toyota Prius Prime, Toyota bZ4X, Toyota RAV4 Prime oraz Toyota Mirai. Swoje prace nad stworzeniem samochodów będących również magazynami energii prowadzą również Volkswagen, Audi i BMW.
Lista przykładowych modeli z funkcją V2L:
| Model | Moc maks. | Napięcie (AC) |
| Hyundai IONIQ 5 | 3,6 kW | 240V |
| Kia EV6 | 3,6 kW | 240V |
| Kia EV9 | 3,6 kW | 240V |
| BYD Atto 3 | 2,4 kW | 240V |
| BYD Seal | 2,4 kW | 240V |
| BYD Dolphin | 2,2 kW | 240V |
| Ford F-150 Lightning | 9,6 kW | 120V/240V |
| MG ZS EV | 2,2 kW | 240 V |
| MG4 | 2,2 kW | 240 V |
Wykorzystanie praktyczne
Czas, przez który EV może być źródłem zależy od rozmiaru akumulatora. Przeciętna pojemność akumulatora trakcyjnego to około 50-70 kWh. Zatem taki akumulator może obsługiwać urządzenie o mocy 1000 watów (1 kW) przez odpowiednio 50 do 70 godzin. Żeby zdać sobie sprawę z tego, jaką ilością mocy dysponujemy, oto kilka przykładów:
– Żarówka LED – 40 W
– Laptop – 60 W
– Telewizor LED – 120 W
– Lodówka – 140 W
– Przenośny kaloryfer – 2200 W
Akumulator o pojemności 70 kWh pozwoli nam na zasilanie żarówki przez 1750 godzin bez przerwy (73 dni), lodówki przez 500 godzin (21 dni), a kaloryfera przez 32 godzin. Używając energii z samochodu elektrycznego można rzecz jasna zasilać kilka urządzeń jednocześnie. Potencjał energetyczny akumulatora samochodowego pokazuje również to, że standardowa bateria służąca do przechowywania energii z instalacji fotowoltaicznej ma pojemność 10 kWh. W miejscach narażonych na przerwy w dostawie prądu, a takich nawet w najbardziej rozwiniętych krajach na świecie nie brakuje, samochód może okazać się znakomitym rozwiązaniem i żelaznym zabezpieczeniem. W trybie kryzysowym, cały dom jednorodzinny zużywa około 2-4 kWh energii elektrycznej na dobę, co oznacza, że używając w pełni naładowanego akumulatora o pojemności 70 kWh, możemy zasilać taki dom przez mniej więcej 30 godzin.
Dlaczego warto inwestować w rozwój tej technologii?
Jedną z kluczowych zalet systemu V2L jest elastyczność w zarządzaniu energią, umożliwiająca wykorzystanie energii zgromadzonej w baterii pojazdu do zasilania zewnętrznych urządzeń elektrycznych. Dzięki temu pojazd może pełnić rolę przenośnego źródła zasilania, szczególnie przydatnego w przypadku awarii zasilania lub w miejscach, gdzie dostęp do tradycyjnych źródeł energii jest ograniczony. Ponadto, zwiększa to niezależność energetyczną użytkowników, umożliwiając im korzystanie z energii pojazdu w różnych sytuacjach życiowych, co może przyczynić się do redukcji, obecnie bardzo wysokich, kosztów za prąd. Dodatkowo, wykorzystanie V2L może przyczynić się do zwiększenia stabilności sieci energetycznych poprzez rozproszenie obciążenia i optymalne wykorzystanie energii. Odpowiednie systemy zarządzania pozwalają na inteligentne korzystanie z energii zgromadzonej w baterii pojazdu, zapewniając optymalne wykorzystanie zasobów i zapobiegając marnotrawstwu. W rezultacie V2L otwiera nowe możliwości w zakresie wykorzystania energii elektrycznej, poprawiając elastyczność, niezależność i efektywność użytkowania pojazdów elektrycznych oraz przyczyniając się do stabilności systemów energetycznych.
Autor: Maksym Berger
