Pokud máte plug-in elektromobil zaparkovaný před domem, máte na něm baterii o kapacitě typicky 50 až 100 kWh, která většinu času nic nedělá. Drtivá většina aut stráví zhruba 95 procent svého života zaparkovaná.
Elektromobily mohou sloužit jako vyrovnávací prvek elektrické sítě
Články na téma nabíjení elektromobilů:
- Cena nabíjení elektromobilu: Který se komu vyplatí?
- Jak se nabíjí elektromobil
- Nabíjení elektromobilu generátorem - vyzkoušeli jsme to a fakt se to nevyplatí
- Nabíjení elektromobilů - doma i z dobíjecí stanice
- Jak funguje wallbox
- Jak dlouho se nabíjí elektromobil
- Nabíjení elektromobilu v zahraničí – rady a tipy pro začátečníky
- Nabíjení elektroaut zlevňuje
- Kde vezmeme energii pro všechny ty elektromobily?
- Realita nabíjení elektromobilů
- Nabíjení elektromobilu – jak dlouho to zabere na dlouhé cestě?
- Bezdrátové nabíjení elektromobilů
- Nabíjecí stanice – Tesla vás nechá hlasovat, kde bude další
- Nabíjení elektromobilu: Jaký výkon je dostatečný?
- Zvládne elektrická síť všechny ty elektromobily?
- Nabíjení elektroauta je ztrátové. Jak moc?
- Nabíjení elektromobilu doma z klasické zásuvky má svá nemalá rizika
- Rychlonabíjení a aktivní chlazení kabelů nabíječek
- Nabíjení baterie elektromobilu: Co se děje uvnitř?
- Rychlé nabíjení elektromobilu: Jak moc opotřebovává baterii?
- Nabíjení elektromobilu ze zásuvky a na cestách
- Nabíjení elektromobilu v praxi
- Domácí nabíjení elektromobilu: Jak to bude na sídlištích?
- Cena nabíjení elektromobilu: Jak si stojí oproti spalováku?
- Jaké problémy nás čekají s rozšířením elektromobilů?
- Preconditioning baterie: Proč auto na cestě k rychlonabíječce zahřívá baterii?
- Smart load balancing nám zachrání síť, až budou ulice plné elektromobilů
- V2G (Vehicle-to-Grid): Auto jako součást energetické sítě - právě čtete
Z hlediska energetiky je to v bateriích stojících elektromobilů potenciál uskladněné energie, který nikdo nepoužívá. A přesně z této úvahy vzešel koncept V2G, neboli Vehicle-to-Grid. Auto, které není jen spotřebič elektřiny, ale i dynamický prvek energetické sítě.
Princip a co se uvnitř děje
Klasická nabíjecí stanice umí jen jedno. Vzít proud ze sítě a poslat do baterie. Tok energie je jednosměrný. V2G nabíječka tento tok obrací. V momentě, kdy je elektřiny v síti přebytek, nabíječka pere proud do auta. Když je v síti energie nedostatek, nabíječka proud z auta naopak vytahuje a posílá ho zpátky do distribuční soustavy.
Aby to ovšem fungovalo, musí být kompatibilní hned tři věci. Zaprvé, auto samo. Jeho onboard charger musí umět proud nejen přijmout, ale i odeslat. Tedy musí pracovat obousměrně. Většina dnešních elektromobilů to neumí, hardwarově je to typicky řešeno jednosměrným měničem.
Zadruhé, nabíječka musí být obousměrná (bidirektní wallbox). Cena takových zařízení se pohybuje kolem 80 000 až 120 000 korun, což je řádově výš než klasický wallbox za 25 000 korun. Zatřetí, musí mít potřebný komunikační standard. Tady přichází norma ISO 15118-20, která V2G komunikaci formalizuje, a jejíž implementace má být v EU pro privátně dostupnou infrastrukturu povinná od ledna 2027.
Většina obousměrných systémů dnes pracuje na CHAdeMO standardu, což je důvod, proč právě starší Nissan Leaf nebo Mitsubishi Outlander PHEV byly mezi prními auty, která V2G uměla. CCS s obousměrností je technologicky složitější a teprve nyní se začíná masověji prosazovat. NACS (původně Tesla) je technicky podobný a v USA se k tomu schyluje, ale Tesla sama V2G zatím nemá oficiálně otevřené ani na svých autech.
Co to dělá s baterií?
Tady leží asi nejvíc diskutovaná otázka kolem V2G. Pokud do baterie pumpujete energii a zase ji odebíráte, znamená to víc cyklů, a víc cyklů znamená rychlejší degradaci. To je nepopiratelné. Otázkou je, jak velký rozdíl to v praxi dělá.
Studie publikované v posledních letech (mimo jiné analýzy v Renewable and Sustainable Energy Reviews) ukazují, že efekt na životnost závisí do značné míry na tom, jak se V2G implementuje. Pokud auto v rámci V2G pracuje s hlubokými cykly, degradace je výrazná. Pokud naopak pracuje s mělkými cykly, tedy kolísá mezi 60 a 80 procenty SOC a hlavně se podílí na frekvenčních službách v krátkých intervalech, efekt na životnost baterie je překvapivě malý, někdy dokonce zanedbatelný.
Hlavním viníkem degradace u lithiových článků je tvorba SEI vrstvy na anodě, růst dendritů lithia a chemická dekompozice elektrolytu. Tyto procesy probíhají sice s každým cyklem, ale jejich intenzita roste hlavně s teplotou článků, s rychlostí nabíjení/vybíjení (C-rate) a s prací v extrémních stavech SOC. Inteligentní BMS pracující s V2G dokáže tyto faktory řídit. Tedy nikdy se nedostane na nulu, nikdy nepřekročí 90 procent, drží teplotu článků v ideálním pásmu a vyhýbá se vysokým C-rate v okrajových stavech.
Výzkumný projekt z Aston University v Anglii dokonce naznačil, že řízené V2G může v některých scénářích působit jako forma kalibrace baterie, která prodlužuje její životnost oproti situaci, kdy auto jen stojí na 100 procentech. Skladování baterie při plném nabití v horkém prostředí totiž škodí baterii víc než její mírné dynamické používání.
Když to stručně shrneme, tak největším nepřítelem dnešních baterií elektromobilů nejsou cykly (zejména se to týká LiFePO4 akumulátorů), ale je to čas. I tak však považujeme za důležité nedělat z V2G záležitost obligatorní, ale čistě dobrovolnou.
- Mohlo by vás zajímat: Distribuční síť elektřiny potřebuje load balancing. Bez něj to nepůjde
Pilotní projekty v praxi
V Utrechtu v Nizozemsku běží od roku 2023 největší V2G ekosystém v Evropě. Konsorcium Renault Group, Mobilize, We Drive Solar, městský úřad a Last Mile Solutions provozují 500 obousměrných aut (převážně Renault 5 a Mégane E-Tech) napojených na 250 bidirektních nabíječek po městě.
Auta slouží jako car-sharing, ale zároveň jsou součástí lokální energetické sítě. Při plné kapacitě dokáže systém poskytnout 5 MW odlehčení distribuční sítě, což je hodnota, která víceméně odstraní špičkové odběry v městské části o desítkách tisíc obyvatel.
Také čtěte
Renault navíc v říjnu 2024 spustil komerční V2G program pro majitele Renaultu 5 E-Tech ve Francii. Auto s vyhrazenou PowerBox Verso AC obousměrnou nabíječkou se po podepsání zvláštního energetického kontraktu stává součástí trhu s elektřinou. Majitel reálně dostává platbu za to, že jeho auto v noci dodá energii do sítě v okamžiku, kdy je spotová cena vysoká. Pokud auto neujelo daný den moc kilometrů, výnos může za měsíc pokrýt podstatnou část nákladů na nabíjení.
V Anglii má komerční V2G nabídku několik energetických společností (Octopus Energy, ev.energy), Spojené státy postupují přes regulační rámec FERC Order 2222, který umožňuje agregátorům flotil prodávat energii z elektromobilů na velkoobchodním trhu. V Japonsku se V2G testuje primárně jako záložní zdroj pro katastrofy, Nissan v partnerství s lokálními úřady provozuje systém, který v případě výpadku sítě napájí kritickou infrastrukturu z baterek zaparkovaných aut.
Česko v tomhle závodě nehraje žádnou roli. Žádný komerční V2G projekt u nás zatím nefunguje, regulační rámec není dotažený a operátor distribuční sítě (ČEZ Distribuce, EG.D, PRE Distribuce) tuto službu neakceptuje. Plánuje se to v rámci implementace nového Energetického zákona, ale realisticky to bude až někdy mezi roky 2027 a 2030.
Ekonomika a smysl
Pojďme se podívat na to, jestli se to majiteli auta vyplatí. Pokud auto pracuje na denní frekvenční rezervě (poskytuje regulaci sítě v krátkých časových intervalech), reálný výnos se v Anglii pohybuje kolem 700 až 1500 liber ročně, tedy zhruba 20 000 až 45 000 korun. Jestliže auto pracuje s denními cykly (peak shaving, arbitráž spotových cen), výnos může být ještě vyšší, ale za cenu vyššího zatížení baterie.
Investice do obousměrné nabíječky se tak vrátí v horizontu 4 až 6 let. Po jejím odepsání už auto majiteli reálně vydělává. Z hlediska energetické sítě je pak V2G nesmírně cenný. Pokud by se v Evropě dokázalo zapojit i třeba jen 5 procent všech elektromobilů do V2G, výsledná flexibilita by odpovídala výkonu zhruba 30 přečerpávacích elektráren typu Dlouhé Stráně. Stačí to k tomu, aby se dramaticky snížila potřeba dodatečných peakových zdrojů, typicky plynových elektráren.
Je třeba také chápat, že V2G neřeší primárně potřeby řidiče. Řeší potřeby energetiky. Z auta se najednou stává distribuovaný zdroj energie, který v součtu může dramaticky odlehčit síti zatížené nepředvídatelnými obnovitelnými zdroji. A pokud bude regulace nastavená správně, řidič za to dostane odměnu jako bonus.
Zdroj médií: Depositphotos.