وفقًا للوكالة الدولية للطاقة (IEA)* سيشهد العالم حتى 2030 ما بين 200 و300 مليون مركبة كهربائية على الطرق – مع ميل صاعد. بالتالي ستزداد دورها في الشبكات الكهربائية المُدارة ذكياً – المعروفة باسم الشبكات الذكية (Smart Grids) – بشكل متزايد. يمكن للمركبات الكهربائية ليس فقط امتصاص الطاقة، بل تخزينها وإعادتها إلى الشبكة عند الحاجة. وتعمل بذلك كمخزّنات احتياطيّة موزعة لتقليل تقلبات إدخال الطاقة من مصادر الطاقة المتجددة ولزيادة استقرار الشبكة. الأساس الفني لهذا التبادل الطاقي ثنائي الاتجاه (Vehicle-to-Grid, kurz V2G) هو بروتوكول الاتصالات ISO 15118.
ISO 15118: المحفز التكنولوجي للشحن ثنائي الاتجاه والذكي
كمعيار يعمل عبر الشركات المصنعة، يحدد ISO 15118 الاتصالات بين المركبة الكهربائية، وبنية الشحن، و– إذا وجدت – أنظمة Backend مثل منصات إدارة الطاقة. وكجزء من نظام الشحن المشترك (CCS)، يستخدم البروتوكول Powerline Communication (PLC) عبر كابل الشحن، لتمكين نقل بيانات آمن وسلس أثناء عملية الشحن.
مع ISO 15118-20 يتم للمرة الأولى دعم الشحن ثنائي الاتجاه بشكل كامل. وبذلك يمكن دمج المركبات الكهربائية كخزانات طاقة موزعة بشكل مرن في شبكة الكهرباء. في وضع V1G (مدعوم من ISO 15118-2) – أي أثناء الشحن الأحادي الاتجاه المخطط له – يمكن نقل عملية الشحن إلى فترات زمنية آمنة للشبكة وتكلفة مناسبة. ويستجيب النظام بشكل ديناميكي لإشارات مثل أسعار الكهرباء، حمل الشبكة، وتفضيلات المستخدم.
وضع V2G يأخذ خطوة إلى الأمام: هنا تُتاح أيضاً عمليات التفريغ. يمكن لأنظمة إدارة الطاقة الخارجية اتخاذ قرارات بناءً على الظروف الشبكية الفعلية والمتوقعة، متى وكم من الطاقة يجب شحنها أو إعادة تغذيتها إلى الشبكة. يحصل مشغلو البنية التحتية والشبكات بذلك على أداة جديدة للتحكم في
استغلال الشبكة – مثل تقليل قدرة الشحن بشكل مستهدف أو ضخ الكهرباء إلى الشبكة خلال أوقات الذروة.
نماذج أعمال جديدة للأساطيل
بالنسبة لمشغلي الأساطيل في مجالي اللوجستيات أو النقل العام، يفتح ذلك آفاق عمل جديدة: يمكن توفير سعة بطارية المركبات غير المستخدمة مؤقتاً للشبكة وتسوّيقها كخدمة مرونة.
علاوة على ذلك، يتيح ISO 15118 الاتصالات المشفرة وكذلك المصادقة الآلية المعيارية – الأساس لعمليات الشحن Plug & Charge المريحة عند محطات الشحن العامة.
المعايير المشتركة تخلق توافقاً حقيقياً لـ V2G
لكي يتم تنفيذ V2G بشكل قابل للتوسع، يجب أن يعمل جميع الأطراف المعنية بشكل وثيق معاً: مصنعو السيارات، مشغلو نقاط الشحن (CPOs)، مشغلو الشبكات ومزودو خدمات التنقل. الأساس الفني لذلك يتمثل في معايير قابلة للتشغيل البيني تتيح اتصالاً موحداً عبر بيئة النظام ككل.
ثلاثة بروتوكولات رئيسية تلعب هنا دوراً رئيسياً:
ISO 15118: تنظم الاتصالات بين المركبة (EV) ونقطة الشحن (EVSE)، بما في ذلك Plug & Charge ونقل الطاقة ثنائي الاتجاه.
OCPP 2.x (Open Charge Point Protocol): يحدد الواجهة بين نقطة الشحن (EVSE) ونظام Backend الخاص بـ CPOs – وبالتالي يعمل كلغة عالمية لإدارة محطات الشحن. ومع الإصدار OCPP 2.1 المتوقع في 2025، سيُدعم ISO 15118-20 بالإضافة إلى وظائف V2X الموسعة مثل دمج مصادر الطاقة الموزعة (DER) وتبديل البطاريات.
OCPI (Open Charge Point Interface): يوحد الاتصالات بين CPOs ومزودي خدمات التنقل الكهربائي (EMSPs) – مثل التجوال وتقديم الخدمات عبر حدود الشبكات.
إن فعالية V2G الحقيقية من الناحية الاقتصادية والتقنية لا يمكن تحقيقها إلا إذا تم دمج البروتوكولات الثلاثة. فالتنفيذ المشترك من قبل OEMs، وCPOs، وEMSPs هو ما يخلق التوافق البيني اللازم لشبكة
طاقة ذكية وقابلة للتوسع. كمشارك متمرس في هندسة البرمجيات، تدعم Intellias الشركات عبر كامل سلسلة القيمة – من الامتثال للمعايير حتى تطوير حلول خلفية ذكية للشحن الذكي وV2G.
الدور المحتمل للمركبات الكهربائية كمشارِكين فاعلين في استقرار الشبكة وكخزانات طاقة موزعة واضح – والأساس التكنولوجي لذلك متاح إلى حد بعيد. لكن ما هو الوضع فيما يخص التطبيق العملي في الصناعة؟
V2G عالميًا: استراتيجيات وتحديات إقليمية
يتزايد عددُ شركات صناعة السيارات التي تزود مركباتها الكهربائية بـ ISO 15118، خاصة أجيال النماذج الأحدث. وتصبح قدرة V2G معياراً جديداً. ومع ذلك في التطبيق تظهر فروق إقليمية:
أوروبا: هنا تدفع المتطلبات القانونية تطوير V2G – مثل حزمة “Fit for 55”، ولوائح بنية البنى التحتية للوقود البديل (AFIR) أو توجيهات الاتحاد الأوروبي لشبكة النقل عبر القارة TEN-V. المشاريع التجريبية في هولندا والدنمارك وفرنسا وبريطانيا العظمى تختبر حالياً الجوانب التقنية والاقتصادية للتنفيذ.
الولايات المتحدة: السوق منظَّمة بشكل لامركزي. ولايات اتحادية محددة، ومزودو خدمات، أو شركات تبادر بمشاريع. برامج دعم المركبات الكهربائية وبنية الشحن في بعض الولايات تجعل V2G أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية – رغم غياب تنظيم اتحادي.
الصين: باعتبارها أكبر سوق للمركبات الكهربائية في العالم، تتبع الصين نهجاً تقوده الدولة ويتركّز تقنياً. الهدف هو استخدام الأسطول الوطني من المركبات الكهربائية لتحقيق استقرار الشبكة وتلبية الطلب المتزايد على الطاقة ودمج مصادر الطاقة المتجددة. تم وضع خارطة طريق واضحة لـ V2G – مدعومة بتعاون وثيق بين الحكومة وشبكات الكهرباء الحكومية وصناعة السيارات والبطاريات المحلية.
على الرغم من اختلاف الأساليب، تواجه جميع الأسواق تحديات مماثلة: تكاليف عالية لأجهزة الشحن ثنائية الاتجاه، مخاوف من تدهور البطارية، وضرورة وجود واجهات
اتصالات آمنة وموثوقة.
البنية التحتية كعنق زجاجة
تبقى بنية الشحن التحتية عائقاً رئيسياً: في حين أن جانب المركبات يعاد تقويته بسرعة، يعتمد الجزء الأكبر من محطات الشحن المثبتة اليوم على أنظمة قديمة وغير متوافقة. صحيح أن بعض المكونات يمكن ترقيتها عبر تحديث برمجي، لكن في العديد من الأماكن سيتطلب استبدال الأجهزة – مع احتياج استثماري وزمني مناسب.
قليل من الشركات – بما في ذلك Siemens وABB – تقدم حالياً حلول شحن تدعم ISO-15118 بشكل كامل. وعلى الرغم من تطور المعايير المفتوحة مثل OCPP وOCPI، فإن الطريق نحو تكامل V2G على مستوى واسع لا يزال بعيداً.
لمحات عملية: مشاريع V2G حول العالم
يختبر عدد من الجهات الفاعلة V2G فعلياً في ظروف حقيقية. ثلاث أمثلة تُظهر تنوع التطبيقات المحتملة:
في أوتريخت (هولندا) يتم استخدام أسطول من 500 مركبة Renault 5 مزودة بتقنية Mobilize-V2G في نموذج مشاركة السيارات – وهي الأولى من نوعها في أوروبا.
في ماساتشوستس، يستخدم قسم مدارس تجربة شاحنات ثنائية الاتجاه لامتصاص أوقات الذروة خلال الصيف وتحقيق إيرادات.
وفورد تتيح من خلال F-150 Lightning عبر “Intelligent Backup Power” بالفعل V2H. وتخطط GM لإطلاق V2H حتى 2026 لجميع مركبات Ultium EVs. وتواصل نيسان الاعتماد على V2G وقد اعتمدت في 2024 شاحناً ثنائي الاتجاه من Fermata Energy.
ماذا يعني ذلك؟
يُنظر إلى V2G كفرصة عالمية ويتم تنفيذها في مشاريعها الأولى. الآن التركيز على تسريع وضع الأطر والمعايير اللازمة كي يتجاوز المشاركون في المشاريع مرحلة التجريب – لكن ذلك يتطلب تضافر جميع الأطراف من أجل العمل معاً كفريق واحد!
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/outlook-for-electric-mobility
تم إجراء البحث المتعلق بالموضوع بواسطة Volodymyr Zavadko، مدير التوصيل، رئيس النقل
