Kétirányú töltés: amikor az autó is tölti a háztartást V2G, V2H és V2L

Hallottunk már róla, csak még nem eleget. Az autózás és a környezetvédelem háborús viszonya talán itt lehet egyfajta nyugvóponton. A V2G (Vehicle-to-Grid), V2H (Vehicle-to-Home) és V2L (Vehicle-to-Load) rövidítések az elektromobilitás következő lépcsői és azokra a technológiákra utalnak, amelyek lehetővé teszik, hogy az elektromos jármű visszatöltsön az elektromos hálózatba, segítve ezzel az energiaelosztást és a hálózati stabilitást, vagy az elektromos jármű akkumulátora átmenetileg energiát szolgáltasson otthoni elektromos rendszernek, illetve, hogy az elektromos jármű akkumulátorával közvetlenül energiát szolgáltathasson különböző rácsatlakoztatott, feltöltésre váró eszközöknek, például kempingezéshez, lakókocsi(k)hoz vagy munkaterületekhez. Ezek a technológiák részei az okosenergia-rendszereknek, amelyek hozzájárulnak az energiahatékonyság növeléséhez és az energiatermelés-fogyasztás optimalizálásához.

A kétirányú töltési képességgel rendelkező elektromos autók felhasználhatók otthoni áramellátásra, energia visszatáplálására az elektromos hálózatba és akár tartalék áramellátást is biztosíthatnak áramkimaradás vagy vészhelyzet esetén. Az elektromos járművek ebben az értelemben egy nagyméretű, kerekeken lévő akkumulátorként képzelendők el, amelyek a kétirányú töltőberendezés segítségével képesek olcsó, csúcsidőn kívüli áramot vagy napenergiát tárolni a háztartási villamosenergia-költségek csökkentése érdekében. Ez a feltörekvő technológia, amelyet jármű-hálózat (V2G: https://autotechnika.hu/cikkek/ez-az/13873/amikor-az-auto-segit-ra-a-haztartasra) néven ismerünk, forradalmasíthatja elektromos hálózataink működését és elektromos járművek tízezreit tud egyszerre az áramszolgáltatásba bevonni és olcsóbbá tenni azt a csúcsidőszakokban.
 

Hogyan működik?

A kétirányú töltés egyszerű hangzása ellenére egy összetett, feszültségnemek (AC/DC) közötti oda-visszaalakítgatással járó energiaátalakítási folyamat. A hagyományos töltőkkel ellentétben a kétirányú töltők a már két évtizede ismert és használt inverterhez hasonlóan működnek, töltés közben a váltakozó áramot egyenárammá alakítják, a kisütés során pedig fordítva. Azonban a kétirányú töltők csak olyan járművekkel működhetnek, amelyek kompatibilisek ezzel a töltési móddal és jelenleg még nagyon kevés olyan elektromos autó létezik, amely képes a kétirányú töltésre.
 

Mire használható a kétirányú töltés?

Mint bevezetőnkben már pedzegettük, a kétirányú töltők több alkalmazáshoz használhatók. Az első és leggyakrabban emlegetett, a Vehicle-to-Grid vagy V2G alkalmazás, amely arra tervezett, hogy energiát küldjön, exportáljon a villamosenergia-hálózatba, amikor arra nagy az igény. Több ezer V2G technológiával rendelkező jármű együttes teljesítménye óriási lehet és tovább erősítheti a lakossági energiatárolás lehetőségeit, ráadásul rendkívül rugalmasan.

A Vehicle-to-Grid (V2G) megoldás keretében a járművek akkumulátoraiban tárolt villamos energia egy része a villamosenergia-hálózatba kerül javítva a hálózat stabilitását és az energiaellátást a csúcsidőszakokban – nyilván szolgáltatási megállapodástól függően. Ehhez kétirányú egyenáramú töltőre és azzal kompatibilis elektromos járműre van szükség. Jelenleg csak néhány elektromos autó rendelkezik V2G és kétirányú DC töltési képességgel, például a Nissan Leaf (ZE1), a Mitsubishi Outlander vagy Eclipse plug-in hibridek.

A V2G technológia elterjedésének egyik kihívása a szabályozási problémák és a szabványos kétirányú töltési protokollok és csatlakozók hiánya. A kétirányú töltőknek meg kell felelniük az összes biztonsági szabványnak. Néhány gyártó, például a Ford, egyszerű váltakozó áramú kétirányú eljárást fejlesztett ki csak a saját járműveikhez, míg mások, mint a Nissan, univerzális kétirányú töltőket kínálnak.

Manapság a legtöbb elektromos jármű szabványos CCS DC töltőporttal van felszerelve és a közeljövőben több CCS csatlakozóporttal rendelkező elektromos autó lesz elérhető V2H és V2G képességgel, például a VW ID sorozat tervezett bevezetése 2023-ban.
 

V2H (Vehicle-to-Home)

A kétirányú EV-töltők második verziója, a V2H (Vehicle-to-Home), lehetővé teszi, hogy az elektromos járművet otthoni akkumulátorrendszerként használják, például a felesleges napenergia tárolására és a lakás/ház energiaellátására. Az elektromos autók nagyobb akkumulátorkapacitása lehetővé teszi akár több egymást követő napig is az átlagos ház/lakás energiaszükségletének kielégítését, különösen napenergiával kombinálva.

A V2H megoldás hasonló a V2G-hez, de az energiát helyben használják fel a lakás/ház táplálására, ahelyett, hogy az elektromos hálózatba táplálnák. A V2H segíti az elektromos autót abban, hogy háztartási akkumulátorrendszerként működjön és növelje az önellátást, különösen a tetőtéri napenergiával kombinálva. A V2H legkiemelkedőbb előnye az, hogy képes tartalék tápellátást biztosítani áramszünet alatt.

A V2H működéséhez kompatibilis kétirányú EV-töltőre és kiegészítő berendezésekre van szükség, beleértve a főhálózati csatlakozási pontra szerelt energiamérőt. A CT mérő figyeli az energiaáramlást a hálózatba és viszont. Amikor a rendszer észleli az otthona által fogyasztott hálózati energiát, jelzi a kétirányú elektromos töltőnek, hogy ugyanannyit merítsen, így ellensúlyozva a hálózatról felvett áramot. Hasonlóképpen, amikor a rendszer azt észleli, hogy egy tetőtéri napelemsorból energiát exportálnak, ezt az elektromos áram töltésére fordítja. A rendszernek képesnek kell lennie észlelni a hálózati kimaradást és leválasztani a hálózatról vészhelyzet esetén. A tartalék működéshez szükség van egy hálózati leválasztó berendezésre, hasonlóan a tartalék akkumulátoros rendszerekben használt hibrid inverterekhez.

Jelenleg csak néhány elektromos autó kompatibilis a V2H technológiával, például a Nissan Leaf és a Mitsubishi Outlander PHEV, amelyek a régebbi stílusú CHAdeMO csatlakozót használják. Az új Ford F-150 Lightning EV egyedülálló, mert V2H módban tud működni CCS-csatlakozó segítségével, egy járműbe épített kétirányú töltőn keresztül. Ez azonban csak a Ford Charge Station Pro és a Ford Home Integration System rendszerrel működik.
 

V2L (Vehicle-to-Load)

Vehicle-to-load vagy V2L technológia sokkal egyszerűbb, mivel nincs szükség kétirányú töltésre. Ezt néha VTOL-nak is nevezik. A V2L kompatibilis járművek beépített töltővel és szabványos váltóáramú konnektorokkal rendelkeznek, amelyekre bármilyen hagyományos háztartási váltóáramú készülék csatlakoztatható. Egyes járművek azonban elektromos töltőportot és speciális V2L adaptert használnak. Vészhelyzetben a hosszabbító kábeleket a házba/lakásba lehet vezetni, hogy elláthassák azt beleértve a világítást, a számítógépeket, a hűtőszekrényeket és a főzőberendezéseket. A V2L technológiával felszerelt járművek közé tartozik a Ford F-150, az új Hyundai IONIQ 5 és Kia EV6, amelyek belső és külső váltóáramú konnektorokkal rendelkeznek, valamint a BYD elektromos járműcsalád e.platform 3.0 modelljei.

Lehetőség van azonban arra is, hogy a V2L tápellátást közvetlenül egy tartalék kapcsolótáblához vagy akár a fő elosztótáblához is bekössék egy speciális AC átviteli (átváltó) kapcsoló segítségével. A V2L-vel rendelkező jármű beépíthető egy hálózaton kívüli napelemes rendszerbe is. A legtöbb hálózaton kívüli napelemes rendszer tartalmaz kétirányú invertert, amely műszakilag bármilyen váltakozó áramú forrásból származó energiát képes használni, beleértve a V2L-es járműveket is.

A V2G, V2H és V2L technológiák működése az alábbi videón tekinthető meg:

Forrás: cleanenergyreviews.info