وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA)*، سيكون بين 200 و300 مليون مركبة كهربائية على الطرقات عالميًا بحلول عام 2030، مع اتجاه متزايد. مما يجعل دورها في الشبكات الذكية - أو ما يُعرف بـ"الشبكات الذكية" - أكثر أهمية. لا يمكن للمركبات الكهربائية فقط امتصاص الطاقة، بل بإمكانها أيضًا تخزينها وإعادة ضخها في الشبكة الكهربائية عند الحاجة. تعمل بذلك كخزانات تخزين لامركزية لتسوية التقلبات في توليد الطاقة المتجددة وزيادة استقرار الشبكة. يعتمد الأساس التقني لهذا التبادل الثنائي للطاقة (المركبة إلى الشبكة، V2G) على بروتوكول الاتصال ISO 15118.
ISO 15118: تمكين تكنولوجي للشحن الثنائي الاتجاه والذكي
كمعيار عبر الشركات، يحدد ISO 15118 الاتصالات بين السيارة الكهربائية والبنية التحتية للشحن، و - إذا وجدت - الأنظمة الخلفية مثل منصات إدارة الطاقة. كجزء من نظام الشحن الموحد، يستخدم البروتوكول اتصال خط الطاقة (PLC) عبر كابل الشحن لتمكين نقل البيانات بشكل سلس وآمن أثناء عملية الشحن.
مع ISO 15118-20، يتم دعم الشحن الثنائي الاتجاه لأول مرة بالكامل. وبذلك، يمكن دمج المركبات الكهربائية بمرونة كخزانات طاقة لامركزية في الشبكة الكهربائية. في وضع V1G (مدعوم من ISO 15118-2) - أي الشحن المخطط له في اتجاه واحد - يمكن تحويل عملية الشحن إلى فترات زمنية مريحة ورخيصة للشبكة. يستجيب النظام بشكل ديناميكي لإشارات مثل أسعار الكهرباء، وحمل الشبكة أو تفضيلات المستخدم.
وضع V2G يخطو خطوة أخرى إلى الأمام: هنا، يتم أيضًا تمكين عمليات التفريغ. يمكن لنظم إدارة الطاقة الخارجية اتخاذ القرارات بناءً على ظروف الشبكة الحالية والمتوقعة بشأن متى وكمية الطاقة التي يجب شحنها أو إعادة ضخها. يحصل مشغلو البنية التحتية ومشغلو الشبكات على أداة جديدة لإدارة التحميل على الشبكة - على سبيل
المثال، من خلال تقليل قوة الشحن بشكل مستهدف أو ضخ الطاقة خلال أوقات الذروة.
نماذج تجارية جديدة للأساطيل
بالنسبة لمشغلي الأساطيل في مجال اللوجستيات أو النقل العام، يفتح هذا فرصًا تجارية جديدة: يمكن توفير سعة البطارية للمركبات غير المستخدمة مؤقتًا للشبكة وتسويقها كخدمة مرونة.
بالإضافة إلى ذلك، يتيح ISO 15118 الاتصال المشفر والتوثيق التلقائي القياسي - الأساس لعمليات الشحن السلسة والسريعة في نقاط الشحن العامة.
إنشاء معايير مشتركة لتحقيق التوافق الفعلي لـ V2G
لتحقيق تنفيذ قابل للتطوير لـ V2G، يجب على جميع الجهات الفاعلة المعنية التعاون بشكل وثيق: شركات تصنيع المركبات، ومشغلي نقاط الشحن (CPOs)، ومشغلي الشبكات ومقدمي خدمات التنقل. القاعدة التقنية لذلك هي المعايير القابلة للتشغيل المتبادل التي تتيح اتصالًا موحدًا عبر النظام البيئي بالكامل.
ثلاثة بروتوكولات رئيسية تلعب دورًا حاسمًا في هذا الشأن:
ISO 15118: ينظم الاتصال بين السيارة (EV) ونقطة الشحن (EVSE)، بما في ذلك الشحن الفوري ونقل الطاقة ثنائي الاتجاه.
OCPP 2.x (بروتوكول نقطة شحن مفتوح): ينظم الواجهة بين نقطة الشحن (EVSE) ونظام الوجه الخلفي لـ CPOs - وبالتالي يخدم كـ "لغة" عالمية لإدارة محطات الشحن. مع الإصدار OCPP 2.1 المتوقع في عام 2025، سيتم أيضًا دعم ISO 15118-20 وميزات V2X المتقدمة مثل دمج مصادر الطاقة اللامركزية (DER) وتبديل البطاريات.
OCPI (واجهة نقطة شحن مفتوحة): توحيد الاتصالات بين CPOs ومقدمي خدمات التنقل الإلكتروني (EMSPs) - على سبيل المثال، للتجوال وتقديم الخدمات عبر حدود الشبكة.
يمكن فسح المجال لتنفيذ وظيفة V2G الحقيقية من الناحية الاقتصادية والتقنية إذا تم دمج جميع البروتوكولات الثلاثة. فإن التنفيذ المشترك فقط من قبل الشركات المصنعة للمعدات الأصلية (OEMs)، وCPOs وEMSPs يخلق التوافق الضروري لشبكة طاقة
ذكية وقابلة للتطوير. كشريك ذي خبرة في هندسة البرمجيات، تدعم Intellias الشركات عبر سلسلة القيمة بالكامل - من الامتثال للمعايير إلى تطوير الحلول الخلفية الذكية للشحن الذكي وV2G.
الدور المحتمل للمركبات الكهربائية كأعضاء نشطين في استقرار الشبكة وكخزانات طاقة لامركزية هو واضح - والقاعدة التكنولوجية لذلك متوفرة إلى حد كبير. ولكن كيف هو الحال بالنسبة للتنفيذ العملي في الصناعة؟
V2G حول العالم: استراتيجيات إقليمية وتحديات
عدد متزايد من صناعات السيارات يزود مركباتها الكهربائية بـISO 15118، بما في ذلك الأجيال الجديدة من النماذج. وبذلك أصبح قدرة V2G المعيار الجديد. ولكن تظهر فروق إقليمية في التنفيذ:
أوروبا: تدفع اللوائح القانونية بتطوير V2G - على سبيل المثال من خلال حزمة "الجاهزية لـ 55"، تنظيمات البنية التحتية للوقود البديل (AFIR) أو متطلبات الاتحاد الأوروبي لشبكة النقل العابرة لأوروبا (TEN-V). يجري حاليًا اختبار الجدوى التقنية والاقتصادية عبر مشاريع تجريبية في هولندا، والدنمارك، وفرنسا والمملكة المتحدة.
الولايات المتحدة الأمريكية: السوق منظم بشكل لامركزي. تشارك مشاريع من ولايات فردية، وشركات مرافق، أو شركات خاصة. تجذب برامج دعم EVs والبنية التحتية للشحن في بعض الولايات الأمريكية جذابة للعائد الاقتصادي رغم غياب التنظيم الفيدرالي الشامل.
الصين: كأكبر سوق للسيارات الكهربائية في العالم، تتبع الصين نهجًا موجها من الدولة يركز على التكنولوجيا. الهدف هو استخدام أسطول EV الوطني لتحقيق استقرار الشبكة، وتلبية الطلب المتزايد على الطاقة ودمج الطاقة المتجددة. وقد تم تحديد خريطة واضحة لـ V2G - مدعومة بالتعاون الوثيق بين الحكومة، ومشغلي الشبكات الحكومية وصناعة السيارات والبطاريات المحلية.
على الرغم من اختلاف النهج، يواجه جميع الأسواق تحديات مماثلة: ارتفاع تكاليف أجهزة الشحن ثنائي الاتجاه، المخاوف بشأن تآكل البطاريات، فضلاً عن ضرورة التأكد
من وجود واجهات تواصل آمنة وموثوقة.
البنية التحتية كعنق الزجاجة
تبقى البنية التحتية للشحن عقبة أساسية: بينما تتقدم جانب المركبة بسرعة، لا تزال غالبية محطات الشحن الحالية تعتمد على أنظمة قديمة وغير متوافقة. على الرغم من أنه يمكن تحديث بعض المكونات عبر تحديثات البرامج، إلا أن الكثير من الأماكن ستحتاج لتغيير الأجهزة - مع حاجة استثمارات وتكاليف زمنية متناسبة.
فقط عدد قليل من الشركات المصنعة - مثل Siemens و ABB - تقدم حاليًا حلول شحن مع دعم كامل لـ ISO-15118. حتى مع تطور معايير مفتوحة مثل OCPP وOCPI، فإن الطريق إلى تكامل V2G الواسع ما تزال طويلة.
نظرات بالفعل: مشاريع V2G حول العالم
تختبر العديد من الأطراف V2G بالفعل في ظروف حقيقية. هنا ثلاثة أمثلة تظهر تنوع الاستخدامات الممكنة:
توظف أوتريخت (هولندا) أسطولًا من 500 سيارة رينو 5 بتكنولوجيا Mobilize-V2G في نموذج لتقاسم السيارات - وهو الأول من نوعه في أوروبا.
في ماساتشوستس، يستخدم District مدرسي أجهزة شحن ثنائي الاتجاه لتخفيف أحمال الذروة في الصيف وتوليد إيرادات.
وتسمح Ford مع F-150 Lightning عبر "قوة النسخ الاحتياطي الذكي" بالفعل بـ V2H. وتخطط GN لتوفير V2H لجميع سيارات Ultium-Cruisers حتى عام 2026. كما تواصل Nissan الاعتماد على V2G وقد اعتمدت شاحن مزدوج الاتجاه من Fermata Energy لعام 2024.
ماذا يعني ذلك؟
يُرى V2G على أنه فرصة على الصعيد العالمي ويتم تنفيذه بالفعل في مشاريع أولية. الآن يلزم أن يتم وضع الأطر الضرورية والمعايير بسرور لكي يتخطى المشاركون في المشروع مرحلة المشاريع الأولية - حيث ينبغي على الجميع التعاون بأقصى جهد!
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/outlook-for-electric-mobility
قام بإجراء البحث في هذا الموضوع فولوديمير زافادكو، مدير العمليات، رئيس قسم النقل في
