وفقًا للوكالة الدولية للطاقة (IEA)*، سيكون هناك بين 200 و300 مليون مركبة كهربائية على الطرق في جميع أنحاء العالم بحلول عام 2030 - والعدد في تزايد. وبالتالي، ستكون لها دور متزايد في شبكات الكهرباء الموجهة بذكاء - ما يعرف بشبكات الطاقة الذكية. يمكن للمركبات الكهربائية أن تستقبل الطاقة وتحزنها وأيضًا تعيد تزويد الشبكة بها عند الحاجة. وتعمل بذلك كذاكرة مؤقتة لامركزية للتوازن في توفير مصادر الطاقة المتجددة وزيادة استقرار الشبكة. الأساس التقني لهذا التبادل الثنائي الاتجاه للطاقة (Vehicle-to-Grid أو V2G) هو بروتوكول الاتصال ISO 15118.
ISO 15118: ممكن تكنولوجي للشحن الثنائي الاتجاه والذكي
كمعيار شامل بين المصنعين، يحدد ISO 15118 الاتصال بين السيارة الكهربائية، البنية التحتية للشحن، وإن وُجد، الأنظمة الخلفية مثل منصات إدارة الطاقة. كجزء من نظام الشحن الموحد (CCS)، يستخدم البروتوكول الاتصال عبر خطوط الطاقة (PLC) عبر كابل الشحن لضمان نقل البيانات بشكل آمن وسلس أثناء عملية الشحن.
مع ISO 15118-20 ، يتم دعم الشحن الثنائي الاتجاه بالكامل لأول مرة. بذلك يمكن دمج المركبات الكهربائية كذاكرات الطاقة اللامركزية بمرونة في شبكة الكهرباء. في ما يسمى وضع V1G (مدعوم من قبل ISO 15118-2) - بمعنى الشحن الاتجاهي المخطط له - يمكن تأخير عملية الشحن إلى فترات زمنية مواتية وغير مثقلة للشبكة. يستجيب النظام بشكل دینامیکي لإشارات مثل أسعار الكهرباء، تحميل الشبكة أو تفضيلات المستخدم.
يخطو وضع V2G خطوةً أبعد: حيث تُتيح عمليات التفريغ كذلك. يمكن لأنظمة إدارة الطاقة الخارجية اتخاذ قرارات قائمة على الظروف الشبكية الحالية والمتوقعة فيما يخص متى وكم الطاقة يجب شحنها أو إعادة حقنها. يُمنح بذلك لمشغلي البنية التحتية ومشغلي الشبكات أداة جديدة للتحكم في تحميل الشبكة - مثلًا عن
طريق تخفيض طاقة الشحن بشكل مستهدف أو حقن الطاقة في أوقات الذروة.
نموذج أعمال جديد للأساطيل
يفتح هذا الأمر أمام مشغلي الأساطيل في قطاع اللوجستيات أو النقل العام فرص عمل جديدة: يمكن توفير سعة البطارية للمركبات غير المستخدمة مؤقتًا للشبكة وتسوقها كخدمة مرونة.
إضافةً إلى ذلك، يتيح ISO 15118 الاتصال المشفر وكذلك التوثيق الأوتوماتيكي الموحد - الأساس لعمليات الشحن "الادخال و الشحن" المريحة في نقاط الشحن العامة.
المعايير المشتركة تتيح التشغيل البيني الحقيقي لـ V2G
لتنفيذ V2G على نطاق واسع، يجب على جميع الأطراف الفاعلة المعنية العمل معًا بشكل وثيق: مصنعي السيارات، مشغلي نقاط الشحن (CPOs)، مشغلي الشبكات ومقدمي خدمات التنقل. تشكل الأسس التقنية لذلك المعايير القابلة للتشغيل البيني، التي تتيح الاتصال الموحد عبر المناظر الكاملة للنظام.
تلعب ثلاثة بروتوكولات مركزية دورًا مهمًا في هذا المجال:
ISO 15118: ينظم الاتصال بين المركبة (EV) ونقطة الشحن (EVSE)، بما في ذلك الإعداد والتشغيل الخاص بالشحن الثنائي الاتجاه.
OCPP 2.x (بروتوكول نقطة الشحن المفتوح): ينظم الواجهة بين نقطة الشحن (EVSE) والنظام الخلفي لمقدم الخدمات (CPOs) - ويعمل بذلك كـ "لغة" عالمية لإدارة محطات الشحن. مع الإصدار OCPP 2.1 المتوقع في عام 2025، سيتم دعم أيضًا ISO 15118-20 وكذلك ميزات V2X الموسعة مثل دمج مصادر الطاقة اللامركزية (DER) وتبديل البطاريات.
OCPI (واجهة نقطة الشحن المفتوحة): يوحد الاتصال بين CPOs ومقدمي خدمات التنقل الكهربائي (EMSPs) - مثلًا للتجوال وتقديم الخدمات عبر حدود الشبكة.
لا يمكن تنفيذ وظيفة V2G الحقيقية اقتصاديًا وفنيًا بطريقة منطقية إلا إذا تم دمج جميع البروتوكولات الثلاثة. تتيح التنفيذ المشترك من قبل OEMs، CPOs، و EMSPs التشغيل البيني الضروري لشبكة طاقة ذكية قابلة للتطوير. كشريك متمرس
في هندسة البرمجيات، تدعم شركة Intellias الشركات على طول سلسلة القيمة بأكملها - من التوافق المعياري إلى تطوير حلول الخلفية الذكية للشحن الذكي و V2G.
دور المركبات الكهربائية المحتمل كأعضاء فاعلين في استقرار الشبكة وكذاكرات الطاقة اللامركزية واضح - والأساس التكنولوجي لذلك موجود إلى حد كبير. ولكن ما هو الوضع بالنسبة للتنفيذ العملي في الصناعة؟
V2G عالمياً: استراتيجيات إقليمية و تحديات
يزود المزيد والمزيد من مصنعي السيارات مركباتهم الكهربائية بـ ISO 15118، بما في ذلك الأجيال الأحدث من الطرازات. وبذلك تصبح قابلية V2G المعيار الجديد. ولكن في التنفيذ تظهر اختلافات إقليمية:
أوروبا: هنا تُحفز التطورات التشريعية تطوير V2G - مثلًا من خلال حزمة "Fit for 55"، تنظيم البنية التحتية للوقود البديل (AFIR)، أو متطلبات الاتحاد الأوروبي لشبكة النقل العابرة لأوروبا (TEN-V). حاليًا يتم اختبار المشاريع الرائدة في هولندا، الدنمارك، فرنسا، والمملكة المتحدة الجدوى التقنية والاقتصادية.
الولايات المتحدة الأمريكية: السوق منظم بشكل لا مركزي. تُبادر مشاريع في الولايات الفردية، أو شركات، أو مزودي الخدمة. تجعل البرامج الداعمة للمركبات الكهربائية والبنية التحتية للشحن في بعض الولايات من V2G مشروعًا اقتصاديًا مُغريًا - رغم عدم وجود تنظيم اتحادي.
الصين: باعتبارها أكبر سوق للمركبات الكهربائية في العالم، تتابع الصين نهجًا موجهًا من الدولة ومُركَّز على التكنولوجيا. الهدف هو استخدام أسطول المركبات الكهربائية الوطنية لاستقرار الشبكة، تلبية للاحتياجات المتزايدة من الطاقة وتكامل مصادر الطاقة المتجددة. تم تحديد خارطة طريق واضحة لـ V2G - مدعومة من التعاون الوثيق بين الحكومة، مشغلي الشبكات الحكومية، وصناعة السيارات والبطاريات المحلية.
رغم الاختلاف في النهج، تواجه جميع الأسواق تحديات مشابهة: تكاليف عالية لأجهزة الشحن ثنائي الاتجاه، مخاوف بشأن تدهور أداء البطارية، والحاجة إلى واجهات
اتصالات آمنة وقوية.
البنية التحتية كعنق الزجاجة
تبقى البنية التحتية للشحن عقبة رئيسية: بينما يتم ترقية الجانب الخاص بالمركبة بسرعة، لا يزال جزء كبير من محطات الشحن المثبتة اليوم يعتمد على أنظمة أقدم وغير متوافقة. وبالرغم من أن بعض المكونات يمكن ترقيتها عبر تحديثات البرامج، سيكون من الضروري في العديد من الأماكن استبدال الأجهزة - بما يتطلب من تكاليف استثمار ووقت.
قليلة هي الشركات المصنعة - بما في ذلك سيمنز وABB - التي تقدم حاليًا حلول شحن ذات دعم كامل لـ ISO 15118. بالرغم من أن المعايير المفتوحة مثل OCPP و OCPI تتطور، إلا أن الطريق نحو دمج V2G بشكل شامل لا يزال طويلًا.
رؤى عملية: مشاريع V2G حول العالم
- تختبر العديد من الفاعلون بالفعل V2G في ظروف واقعية. تُظهر ثلاثة أمثلة تنوع التطبيقات الممكنة:
- في أوتريخت (هولندا)، تُستخدم أسطول من 500 سيارة رينو 5 بتقنية Mobilize-V2G في نموذج مشاركة السيارات - هذه سابقة أوروبية.
- في ماساتشوستس، يستخدم حي مدرسي أجهزة شحن ثنائية الاتجاه لتخفيف أحمال الذروة في الصيف وتوليد الإيرات.
- وتتيح فورد باستخدام F-150 Lightning تقنية "الطاقة المؤقتة الذكية" بالفعل للـ V2H. تخطط جنرال موتورز لإدخال V2H لجميع مركبات Ultium الكهربائية بحلول 2026. تواصل نيسان الاستثمار في V2G وقد حصلت على اعتماد لجهاز شحن ثنائي الاتجاه من Fermata Energy لعام 2024.
ماذا يعني ذلك؟
يُعتبر V2G فرصه كبيرة ويجري تنفيذه بالفعل في مشاريع أولية حول العالم. الآن، يجب العمل على تقديم الشروط والإجراءات اللازمة بسرعة للسماح للمشاركين في المشاريع بالمضي قدمًا بما يتجاوز الأفكار الأولية - ولكن جميع الأطراف يجب أن تتعاون!
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/outlook-for-electric-mobility
قامت فولوديمير زافادكو، مدير التوصيل، النقل في Intellias، بالبحث حول
