مقدمه‌ای کوتاه بر معماری‌های شارژ دوطرفه خودروهای برقی - V2G، V2H و V2L

خودروهای برقی با قابلیت شارژ دوطرفه می‌توانند برای تأمین برق خانه‌ها، بازگرداندن انرژی به شبکه و حتی تأمین برق پشتیبان در هنگام قطع برق یا مواقع اضطراری استفاده شوند. خودروهای برقی اساساً باتری‌های بزرگی روی چرخ هستند، بنابراین شارژرهای دوطرفه به خودروها اجازه می‌دهند برق ارزان قیمت خارج از ساعات اوج مصرف را ذخیره کنند و هزینه‌های برق خانگی را کاهش دهند. این فناوری نوظهور که به عنوان «خودرو به شبکه» (V2G) شناخته می‌شود، پتانسیل ایجاد انقلابی در نحوه عملکرد شبکه برق ما را دارد، به طوری که ده‌ها هزار خودروی برقی می‌توانند به طور همزمان در دوره‌های اوج مصرف برق، برق تأمین کنند.

چگونه کار می‌کند؟

شارژر دوطرفه، یک شارژر پیشرفته برای خودروهای الکتریکی (EV) است که قادر به شارژ در هر دو جهت می‌باشد. این شارژر ممکن است نسبتاً ساده به نظر برسد، اما برخلاف شارژرهای یک‌طرفه مرسوم خودروهای الکتریکی که از جریان متناوب (AC) استفاده می‌کنند، شامل یک فرآیند تبدیل توان پیچیده از جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) است.

برخلاف شارژرهای استاندارد خودروهای برقی، شارژرهای دوطرفه بسیار شبیه اینورترها کار می‌کنند و در هنگام شارژ، جریان متناوب (AC) را به جریان مستقیم (DC) و در هنگام دشارژ، برعکس تبدیل می‌کنند. با این حال، شارژرهای دوطرفه فقط می‌توانند با خودروهایی که با شارژ دوطرفه جریان مستقیم (DC) سازگار هستند، استفاده شوند. متأسفانه، تعداد خودروهای برقی که در حال حاضر قادر به شارژ دوطرفه هستند بسیار کم است. از آنجا که شارژرهای دوطرفه بسیار پیچیده‌تر هستند، به طور قابل توجهی گران‌تر از شارژرهای معمولی خودروهای برقی نیز هستند، زیرا از الکترونیک تبدیل توان پیشرفته برای مدیریت جریان انرژی خودرو استفاده می‌کنند.

برای تأمین برق خانه‌ها، شارژرهای دوطرفه خودروهای برقی، دستگاه‌هایی را نیز برای مدیریت بارها و جداسازی خانه از شبکه در هنگام قطع برق، که به عنوان جزیره‌ای شدن شناخته می‌شود، ادغام می‌کنند. اصل عملکرد اساسی یک شارژر دوطرفه خودروهای برقی بسیار شبیه به یک اینورتر دوطرفه است که به عنوان منبع تغذیه پشتیبان در سیستم‌های ذخیره باتری خانگی عمل می‌کند.

هدف از شارژ دو طرفه چیست؟

شارژرهای دوطرفه می‌توانند برای دو کاربرد مختلف استفاده شوند. اولین و قابل توجه‌ترین آنها، شارژر خودرو به شبکه یا V2G است که برای تحویل یا خروجی انرژی به شبکه در مواقعی که تقاضا بالا است، طراحی شده است. اگر هزاران وسیله نقلیه مجهز به V2G به برق وصل و فعال شوند، این پتانسیل را دارد که نحوه ذخیره و تولید برق را به طور گسترده تغییر دهد. وسایل نقلیه الکتریکی باتری‌های بزرگ و قدرتمندی دارند، بنابراین کل توان هزاران وسیله نقلیه مجهز به V2G می‌تواند بسیار زیاد باشد. توجه داشته باشید که V2X اصطلاحی است که برای توصیف سه معماری مورد بحث در زیر استفاده می‌شود:

۱. اتصال خودرو به شبکه یا V2G - انرژی خودروهای برقی برای پشتیبانی از شبکه.

دوم. وسیله نقلیه به خانه یا V2H - انرژی خودروهای برقی که برای تأمین انرژی خانه‌ها یا مشاغل استفاده می‌شود.

III. خودرو برای بارگیری یا V2L - خودروهای برقی می‌توانند برای تأمین برق لوازم خانگی یا شارژ سایر خودروهای برقی استفاده شوند.

دومین کاربرد شارژر دوطرفه خودروهای برقی، برای شارژ خودرو به خانه یا V2H است. همانطور که از نامش پیداست، V2H به خودروهای برقی این امکان را می‌دهد که مانند یک سیستم باتری خانگی، انرژی خورشیدی اضافی را ذخیره کرده و خانه شما را روشن کنند. به عنوان مثال، یک سیستم باتری خانگی معمولی، مانند تسلا پاوروال، ظرفیت ۱۳.۵ کیلووات ساعت دارد. در مقایسه، یک خودروی برقی معمولی ظرفیت ۶۵ کیلووات ساعت دارد که تقریباً معادل پنج تسلا پاوروال است. به دلیل ظرفیت بالای باتری، یک خودروی برقی کاملاً شارژ شده، در صورت ترکیب با انرژی خورشیدی پشت بام، می‌تواند انرژی یک خانه متوسط ​​را برای چند روز یا بیشتر تأمین کند.

۱. خودرو به شبکه - V2G

اتصال خودرو به شبکه (V2G) به عمل تغذیه بخش کوچکی از انرژی ذخیره شده از باتری یک وسیله نقلیه الکتریکی به شبکه در صورت تقاضا اشاره دارد. مشارکت در یک پروژه V2G نیاز به یک شارژر DC دو طرفه و یک وسیله نقلیه الکتریکی سازگار دارد. مشوق‌هایی مانند اعتبار یا کاهش نرخ برق برای دارندگان وسایل نقلیه الکتریکی وجود دارد. وسایل نقلیه الکتریکی مجهز به V2G همچنین به صاحبان این امکان را می‌دهند که در برنامه‌های VPP (تأمین برق خودرو) برای بهبود پایداری شبکه و تأمین برق در دوره‌های اوج تقاضا شرکت کنند.

علیرغم تبلیغات اغراق‌آمیز، یکی از چالش‌های عرضه فناوری V2G، موانع نظارتی و فقدان پروتکل‌ها و کانکتورهای شارژ دوطرفه استاندارد است. شارژرهای دوطرفه، مانند اینورترهای خورشیدی، به عنوان یک روش تولید برق جایگزین در نظر گرفته می‌شوند و باید در صورت خرابی شبکه، تمام استانداردهای ایمنی و قطع برق نظارتی را رعایت کنند. برای غلبه بر این پیچیدگی‌ها، برخی از خودروسازان، مانند فورد، سیستم‌های شارژ دوطرفه AC ساده‌تری را توسعه داده‌اند که صرفاً با خودروهای برقی فورد برای تأمین برق خانه‌ها کار می‌کنند، نه اینکه برق را به شبکه برق تأمین کنند.

۲. وسیله نقلیه به خانه - V2H

ارتباط خودرو با خانه (V2H) مشابه V2G است، اما انرژی به جای تغذیه شدن به شبکه برق، به صورت محلی برای تأمین برق خانه استفاده می‌شود. این امر به خودروهای الکتریکی اجازه می‌دهد مانند یک سیستم باتری خانگی معمولی عمل کنند و به بهبود خودکفایی، به ویژه هنگامی که با انرژی خورشیدی پشت بام ترکیب می‌شوند، کمک می‌کند. با این حال، بارزترین مزیت V2H توانایی آن در تأمین برق پشتیبان در هنگام قطع برق است.

برای عملکرد صحیح V2H، یک اینورتر دو طرفه سازگار و سایر تجهیزات، از جمله یک کنتور انرژی (با یک ترانسفورماتور جریان) که در نقطه اتصال برق نصب شده باشد، مورد نیاز است. ترانسفورماتور جریان، جریان انرژی ورودی و خروجی از شبکه را کنترل می‌کند. هنگامی که سیستم تشخیص می‌دهد که خانه شما در حال مصرف انرژی شبکه است، به شارژر دو طرفه خودروهای برقی سیگنال می‌دهد تا مقدار معادلی از برق را برای جبران هرگونه توان مصرفی از شبکه آزاد کند. به طور مشابه، هنگامی که سیستم خروجی انرژی از یک آرایه فتوولتائیک خورشیدی روی پشت بام را تشخیص می‌دهد، آن را برای شارژ خودروی برقی هدایت می‌کند، دقیقاً مانند یک شارژر هوشمند خودروهای برقی.

برای فعال کردن برق پشتیبان در هنگام قطع برق یا مواقع اضطراری، سیستم V2H باید جزیره‌ای شدن از شبکه را تشخیص داده و خانه را از شبکه جدا کند. پس از جزیره‌ای شدن، اینورتر دو طرفه اساساً به عنوان یک اینورتر خارج از شبکه عمل می‌کند و توسط باتری خودروی برقی تغذیه می‌شود. برای فعال کردن عملیات پشتیبان، درست مانند اینورترهای هیبریدی مورد استفاده در سیستم‌های سلول خورشیدی، به تجهیزات اضافی جداسازی شبکه، مانند کنتاکتورهای خودکار (ATS)، نیاز است.

۳. وسیله نقلیه برای بارگیری - V2L

فناوری «خودرو به بار» (V2L) بسیار ساده‌تر است زیرا به شارژر دوطرفه نیاز ندارد. خودروهای مجهز به V2L دارای یک اینورتر یکپارچه هستند که برق AC را از یک یا چند پریز استاندارد در خودرو تأمین می‌کند که می‌تواند برای اتصال هر وسیله خانگی معمولی استفاده شود. با این حال، برخی از خودروها از یک آداپتور مخصوص V2L استفاده می‌کنند که به پورت شارژ خودروی الکتریکی متصل می‌شود تا برق AC را تأمین کند. در مواقع اضطراری، می‌توان یک سیم رابط را از خودرو به خانه کشید تا بارهای اساسی مانند روشنایی، کامپیوتر، یخچال و لوازم پخت و پز را تغذیه کند.

V2L برای برق خارج از شبکه و برق پشتیبان استفاده می‌شود.

خودروهای مجهز به V2L می‌توانند از سیم‌های رابط برای تأمین برق پشتیبان جهت روشن کردن برخی از وسایل برقی استفاده کنند. به عنوان یک جایگزین، می‌توان از یک سوئیچ انتقال AC اختصاصی برای اتصال مستقیم برق V2L به یک پنل توزیع پشتیبان یا حتی به پنل توزیع اصلی استفاده کرد.

خودروهای مجهز به V2L همچنین می‌توانند در سیستم‌های انرژی خورشیدی خارج از شبکه ادغام شوند تا نیاز به ژنراتور پشتیبان را کاهش داده یا حتی از بین ببرند. اکثر سیستم‌های انرژی خورشیدی خارج از شبکه شامل یک اینورتر دو طرفه هستند که از نظر فنی می‌توانند از برق هر منبع AC، از جمله خودروهای مجهز به V2L، استفاده کنند. با این حال، برای اطمینان از عملکرد ایمن، نصب و پیکربندی آن توسط یک متخصص انرژی خورشیدی یا برقکار واجد شرایط ضروری است.

— پایان—

در اینجا، «هسته» و «روح» شمع‌های شارژ را درک کنید.

تحلیل عمیق: شمع‌های شارژ AC/DC چگونه کار می‌کنند؟

به‌روزرسانی‌های پیشرفته: شارژ آهسته، سوپرشارژ، V2G…

بینش‌های صنعت: روندهای فناوری و تفسیر سیاست‌ها

از تخصص خود برای محافظت از سفر سبز خود استفاده کنید

دنبالم بیا، و هیچوقت موقع شارژ کردن گم نمیشی!