Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA), do 2030 roku na całym świecie od 200 do 300 milionów pojazdów elektrycznych będzie poruszać się po drogach – z tendencją wzrostową. W związku z tym ich rola w inteligentnie zarządzanych sieciach energetycznych – tzw. Smart Grids – staje się coraz ważniejsza. Pojazdy elektryczne mogą nie tylko pobierać energię, ale także ją przechowywać i w razie potrzeby ponownie wprowadzać do sieci energetycznej. Działają tym samym jako zdecentralizowane bufory, pomagając wyrównywać wahania w dostawach energii odnawialnej oraz zwiększać stabilność sieci. Techniczną podstawą tego dwukierunkowego przepływu energii (Vehicle-to-Grid, w skrócie V2G) jest protokół komunikacyjny ISO 15118.
ISO 15118: Technologiczny enabler dla dwukierunkowego i inteligentnego ładowania
Jako standard międzyproducentowy, ISO 15118 definiuje komunikację pomiędzy pojazdem elektrycznym, infrastrukturą ładowania oraz – jeśli są dostępne – systemami zaplecza, takimi jak platformy zarządzania energią. Jako część Zintegrowanego Systemu Ładowania (CCS), protokół wykorzystuje komunikację PLC przez kabel ładowania, aby umożliwić bezpieczne i sprawne przesyłanie danych podczas procesu ładowania.
Dzięki ISO 15118-20 po raz pierwszy w pełni wspierane jest dwukierunkowe ładowanie. Pojazdy elektryczne można dzięki temu elastycznie integrować jako zdecentralizowane magazyny energii w sieci energetycznej. W tzw. trybie V1G (wspieranym przez ISO 15118-2) – czyli przy planowanym, jednokierunkowym ładowaniu – proces ładowania można przykładowo przesunąć na okresy mniej obciążające sieć, o niższych kosztach. System dynamicznie reaguje na sygnały takie jak ceny energii, obciążenie sieci czy preferencje użytkowników.
Tryb V2G idzie o krok dalej: umożliwia także procesy rozładowania. Zewnętrzne systemy zarządzania energią mogą, na podstawie aktualnych i prognozowanych warunków sieciowych, podejmować decyzje o tym, kiedy i ile energii
ma być ładowane lub oddawane do sieci. Operatorzy infrastruktury i sieci otrzymują tym samym nowe narzędzie do zarządzania obciążeniem sieci – na przykład poprzez celowe zmniejszanie mocy ładowania lub oddawanie energii w czasie szczytowego zapotrzebowania.
Nowe modele biznesowe dla flot
Dla operatorów flot w obszarze logistyki lub transportu publicznego otwierają się nowe możliwości biznesowe: pojemność baterii niewykorzystanych pojazdów może być tymczasowo udostępniona sieci i sprzedawana jako usługa elastyczności.
Poza tym ISO 15118 umożliwia szyfrowaną komunikację oraz znormalizowaną automatyczną autoryzację – co stanowi podstawę do wygodnego ładowania typu Plug & Charge na publicznych punktach ładowania.
Wspólne standardy tworzą prawdziwą interoperacyjność V2G
Dla skalowalnej realizacji V2G wszyscy zaangażowani aktorzy muszą ściśle współpracować: producenci pojazdów, operatorzy punktów ładowania (CPO), operatorzy sieci oraz dostawcy usług mobilności. Techniczną podstawę stanowią interoperacyjne standardy, które umożliwiają jednolitą komunikację w całym ekosystemie.
Trzy kluczowe protokoły odgrywają tutaj kluczową rolę:
ISO 15118: reguluje komunikację między pojazdem (EV) a punktem ładowania (EVSE), w tym Plug & Charge i dwukierunkową transmisję energii.
OCPP 2.x (Open Charge Point Protocol): reguluje interfejs między punktem ładowania (EVSE) a systemem zaplecza CPO – i służy jako uniwersalny „język” zarządzania stacjami ładowania. W wersji OCPP 2.1, której premiera oczekiwana jest w 2025 roku, zostaną również wspierane ISO 15118-20 i rozszerzone funkcje V2X, takie jak integracja zdecentralizowanych źródeł energii (DER) i zmiana baterii.
OCPI (Open Charge Point Interface): standaryzuje komunikację między CPO a dostawcami usług mobilności elektrycznej (EMSP) – np. dla roamingu i świadczenia usług poza granicami sieci.
Prawdziwa funkcjonalność V2G może być ekonomicznie i technicznie sensownie wdrożona jedynie wtedy, gdy
wszystkie trzy protokoły są zintegrowane. Wspólna implementacja przez OEM, CPO i EMSP stworzy niezbędną interoperacyjność do skalowalnej, inteligentnej sieci energetycznej. Jako doświadczony partner w inżynierii oprogramowania, Intellias wspiera firmy na całej ścieżce wartości – od zgodności ze standardami po rozwój inteligentnych rozwiązań zaplecza dla inteligentnego ładowania i V2G.
Potencjalna rola pojazdów elektrycznych jako aktywnych uczestników stabilizacji sieci oraz jako zdecentralizowanych magazynów energii jest oczywista – a podstawa technologiczna dla tego już istnieje. Jak jednak wygląda praktyczna realizacja w przemyśle?
V2G na świecie: Strategie regionalne i wyzwania
Kolejni producenci samochodów wyposaają swoje pojazdy elektryczne w ISO 15118, szczególnie nowe generacje modeli. Zdolność V2G staje się zatem nowym standardem. W realizacji widać jednak regionalne różnice:
Europa: Tu regulacje prawne napędzają rozwój V2G – na przykład poprzez pakiet „Fit for 55”, regulację dotyczącej infrastruktury alternatywnych paliw (AFIR) lub wytyczne UE dotyczące transeuropejskiej sieci transportowej (TEN-V). Projekty pilotażowe w Holandii, Danii, Francji i Wielkiej Brytanii testują obecnie techniczną i ekonomiczną wykonalność.
USA: Rynek jest zorganizowany zdecentralizowanie. Poszczególne stany, dostawcy lub firmy inicjują projekty. Programy wsparcia dla pojazdów elektrycznych i infrastruktury ładowania w niektórych stanach czynią V2G bardziej atrakcyjnym ekonomicznie – mimo braku regulacji krajowej.
Chiny: Jako największy rynek EV na świecie, Chiny stosują podejście państwowe, skoncentrowane na technologii. Celem jest wykorzystanie krajowej floty EV do stabilizacji sieci, zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na energię oraz integracji energii odnawialnej. Określono jasny plan działania dla V2G – wspierany przez ścisłą współpracę między rządem, państwowymi operatorami sieci a krajowym przemysłem motoryzacyjnym i bateriowym.
Mimo różnorodnych podejść, wszystkie rynki stoją przed podobnymi wyzwaniami: wysokimi
kosztami urządzeń do ładowania dwukierunkowego, obawami o degradację baterii oraz koniecznością bezpiecznych, solidnych interfejsów komunikacyjnych.
Infrastruktura jako wąskie gardło
Infrastruktura ładowania pozostaje centralnym ograniczeniem: podczas gdy strona pojazdowa szybko się rozbudowuje, większość obecnie zainstalowanych stacji ładowania opiera się jeszcze na starszych, niekompatybilnych systemach. Choć niektóre komponenty można zaktualizować poprzez aktualizacje oprogramowania, w wielu miejscach konieczna będzie wymiana sprzętu – z odpowiednimi potrzebami inwestycyjnymi i czasowymi.
Tylko nieliczni producenci – w tym Siemens i ABB – oferują obecnie rozwiązania ładowania z pełnym wsparciem ISO 15118. Choć otwarte standardy takie jak OCPP i OCPI rozwijają się, droga do kompleksowej integracji V2G pozostaje wciąż daleka.
Praktyczne spostrzeżenia: Projekty V2G na świecie
- Liczne podmioty testują V2G już w warunkach rzeczywistych. Trzy przykłady pokazują różnorodność możliwych zastosowań:
- W Utrechcie (Holandia) flota 500 Renault 5 z technologią Mobilize-V2G jest wykorzystywana w modelu car sharing – to europejska premiera.
- W Massachusetts kołowani bidirekcyjne urządzenia ładowania są wykorzystywane przez szkoły do amortyzacji szczytowych obciążeń latem i generowania dochodów.
- A Ford umożliwia dzięki F-150 Lightning już V2H przez „Intelligent Backup Power”. GM planuje wprowadzenie V2H dla wszystkich pojazdów Ultium-EVs do 2026 roku. Nissan nadal stawia na V2G i przygotował certyfikowane urządzenie do ładowania dwukierunkowego Fermata Energy na 2024 rok.
Co to oznacza?
V2G jest postrzegane na całym świecie jako szansa i realizowane w pierwszych projektach. Teraz chodzi o szybkie wypracowanie niezbędnych ram i standardów, aby uczestnicy projektu mogli wreszcie wyjść poza projekty pilotażowe – do czego jednak wszyscy muszą działać razem!
https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024/outlook-for-electric-mobility
Badanie odbyło się pod nadzorem Volodymyra Zavadko, Dyrektora ds. Dostaw, Transportu
