Elektroautos können Ihr Haus über ein intelligentes Aufladen von Fahrzeug zu Haus (V2H) mit Strom versorgen

Ist es nicht ärgerlich, wenn man für den Solarstrom, den man ins Netz einspeist, so wenig bezahlt wird? - Und ein paar Stunden später müssen Sie den gleichen Strom zu einem viel teureren Preis zurückkaufen? Wäre es nicht besser, den Strom in Ihrem Elektrofahrzeug zwischenzuspeichern und später selbst zu nutzen?

Genau das ist der Anwendungsfall, den das intelligente Laden von Fahrzeugen zu Hause (V2H) bietet. Bisher werden spezielle Speicherbatterien wie (Tesla Powerwall) verwendet. Mit der V2H-Ladetechnologie kann die Batterie Ihres Elektrofahrzeugs aber auch zu einem solchen Energiespeicher und zur Notstromversorgung werden.

Das Ersetzen von statischen (Wandbatterien) durch raffiniertere bewegliche Batterien (EV) klingt großartig !. Aber wie funktioniert es im wirklichen Leben? Beeinträchtigt es nicht die Batterielebensdauer von EV? Wie steht es mit der Garantie der EV-Hersteller? und ist es wirklich wirtschaftlich rentabel? In diesem Artikel werden möglicherweise Antworten auf einige dieser Fragen gesucht.

Wie funktioniert Vehicle-to-Home (V2H)?

 Das folgende kurze Video zeigt V2H im realen Leben mit einem Nissan Leaf, der Strom für den Strombedarf eines Hauses liefert.



Tagsüber laden Sonnenkollektoren auf dem Dach die Batterie im Elektrofahrzeug auf und später am Abend wird das Elektrofahrzeug über ein V2H-Ladegerät wieder entladen. Die Batterie des Elektrofahrzeugs (hier Nissan Leaf) speichert, teilt und verwendet bei Bedarf Energie neu.

Diese V2H-Technologie ist nur eine der verschiedenen Ebenen der Integration von Fahrzeug zu Netz. Bei V2H dreht sich alles um den Eigenverbrauch, nicht zu verwechseln mit Vehicle-to-Grid (V2G), mit dem der EV auch für monetäre Vorteile in das Netz eingespeist werden kann. (Lesen Sie auch:  verschiedene Möglichkeiten der Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz: V1G, V2G, V2B und V2H ).

Vorteile / Anwendungsfälle von V2H 

"Kann ich mein Haus mit einem Elektroauto mit Strom versorgen?", "Kann eine EV-Batterie mein Haus mit Strom versorgen?", Das waren die meistgesuchten Sätze im Internet, als Pacific Gas and Electric Co. hat über 800.000 Haushalte in Nord- und Zentralkalifornien vom Stromnetz getrennt, um Wildfire im Oktober 2019 zu verhindern.

Und die Antwort lautet technisch „Ja“. Mit der Vehicle-to-Home-Technologie können Sie Ihr Haus mit Ihrem Elektroauto mit Strom versorgen und einige weitere Anwendungsfälle / Vorteile ansprechen, die unten aufgeführt sind.

1. EV als Notstromversorgung für zu Hause:

Sogar in gut entwickelten Ländern kann es zu unerwarteten Stromausfällen kommen, die auf einfache Infrastruktur- / Geräteausfälle und große Naturkatastrophen zurückzuführen sind. Ein Beispiel dafür ist der kürzliche Stromausfall aufgrund eines verheerenden Fadens in Kalifornien.

Unter diesen Umständen können die Elektrofahrzeuge, die Vehicle-to-Home (V2H) unterstützen, als Notstromversorgung fungieren. Während des Erdbebens und Tsunamis in Tohoku 2011 sandte Nissan 66 BEVs ( Nissan Leaf ) an die Nordostküste Japans, die viele Tage lang als primäre Stromversorgung dienten .

2. Reduzieren Sie den Stromverbrauch während der Stoßzeiten

Da die Anzahl der Elektrofahrzeuge stetig zunimmt und alle diese Elektrofahrzeuge gleichzeitig zum Laden angeschlossen sind, kann dies die Spitzenlast des Stromnetzes erhöhen, was zu einer Überlastung führt und Aufrüstungen auf Verteilerebene erforderlich macht.

Elektrofahrzeuge, die V2H unterstützen, bieten die Flexibilität, während der Stoßzeiten Strom zu liefern (wodurch Spitzenpreise und Bußgelder gespart werden) und bei günstigen Strompreisen Gebühren zu erheben.

3. Möglichkeit, gleichzeitig Haushaltsgeräte mit großer Kapazität zu verwenden

Viele moderne Wohnhäuser in alten Städten bieten keine Möglichkeit zur Aufrüstung des Stromnetzes und sind daher auf die Verwendung von Haushaltsgeräten mit geringer Kapazität beschränkt. Selbst wenn sie große kaufen, können sie diese nicht gleichzeitig verwenden.

Ich habe mindestens ein paar Häuser in Amsterdam gesehen, in denen Sie nicht gleichzeitig Geschirrspüler und Trockner benutzen können, obwohl diese Häuser die bestmögliche Verkabelung für die Lastverteilung pro Phase haben. Elektrofahrzeuge mit V2H können in diesen Fällen als Puffer fungieren, um die zusätzliche Kapazität bereitzustellen, ohne dass die Netzverbindung aufgerüstet werden muss.

4. Effektive Nutzung natürlicher Energie und selbsttragendes Leben

Vehicle-to-Home bietet eine perfekte Kombination aus zwei der vielversprechendsten Technologien - Elektromobilität und Solarenergie. Durch die Speicherung der von Sonnenkollektoren erzeugten Energie in den Batterien von Elektroautos und deren Wiederverwendung für den Eigenverbrauch konnten nicht nur Netzungleichgewichte vermieden, sondern auch ein umweltfreundlicher Lebensstil gefördert werden.

Ist Vehicle-to-Home (V2H) wirtschaftlich rentabel?

Derzeit installieren die meisten Smart-Home-Besitzer Solarmodule und Speicherbatterien, mit denen sie den Eigenverbrauch von Solarenergie steigern können. Ein typischer Haushaltsakku (4 - 7 kWh) kostet etwa 5000 US-Dollar. Dies sind die Kosten, die Sie sparen, da die Batterie des Elektrofahrzeugs zum Speicher wird. Es ist nicht erforderlich, in einen separaten Akku zu investieren. Die Installation ist außerdem kostspielig.

Darüber hinaus haben typische Heimakkus eine Kapazität von nur 4 bis 12 kWh, während ein Elektrofahrzeug eine größere Kapazität von mindestens 10 bis 100 kWh hat. Das heißt, Sie können Haushaltsgeräte länger verwenden, sogar bis zu einer Woche.

Es gibt zahlreiche Fallstudien und Pilotprojekte, die die wirtschaftliche Realisierbarkeit des bidirektionalen Ladens von Fahrzeug zu Haus (V2H) und Fahrzeug zu Netz (V2G) validieren. Die Ergebnisse der einzelnen Berichte sind jedoch sehr unterschiedlich. Einige von ihnen weisen ein profitables Geschäft auf, andere schließen die bidirektionale Aufladung lediglich als Fehlschlag ab.

 Allerdings gibt es keine Standardberechnung, die die Auswirkungen von V2H belegen könnte. Sie sollten die Kosten immer danach berechnen, wie Sie die V2H-Technologie einsetzen möchten. Wenn Sie es nur als Notstromversorgung verwenden möchten, sind die Kosten für den Batterieabbau minimal. Wenn Sie jedoch beabsichtigen, Ihr Elektrofahrzeug als Hauptbatteriespeicher für Solarmodule zu verwenden, können die Kosten für die Verschlechterung der Batterie erheblich sein.

Es muss auch überlegt werden, wie viel Zeit das Auto zu Hause zur Verfügung steht (tagsüber zum Laden von Sonnenkollektoren und nachts zum Entladen von Haushaltsgeräten). Und wie viel Ladung / Kapazität möchten Sie mit der EV-Batterie aufladen?

Wird V2H / V2G die Lebensdauer der EV-Batterie nicht verkürzen?

Seit Anbeginn war die Verschlechterung der Batterie und damit die Wirtschaftlichkeit des bidirektionalen Betriebs von V2H / V2B / V2X immer umstritten.

Die Abnutzungsrate der EV-Batterie hängt davon ab, wie Sie sie verwenden. Es gibt verschiedene Faktoren, wie z. B. wie oft und wie viel Sie entladen (Entladestrom), bei welcher Temperatur, - bis zu welchem ​​Kapazitätsdurchsatz, bei welchem ​​Ladezustand (SoC) der Batterie und bei welcher Entladungstiefe (DoD), die Degradation bestimmen der Batterie.

(a) - (b) in Abhängigkeit von Temperatur und Ladezustand; und Batterieverschlechterung während des Zyklus (c) - (d) als Funktion des Schwankens des Ladezustands und des Stroms (Ref: Science-direct  Uddin et al., 2017a ).

Angenommen, die Batterieverschlechterungsrate ist bei extremen SoC-Werten (<20% oder> 80%) viel höher als beim Entladen bei 30-60% SoC. Das Laden / Entladen bei extremen Temperaturen (sowohl kalt als auch warm) verschlechtert den Akku schneller als bei Raumtemperatur. In Verbindung mit intelligenten Batteriemanagementsystemen, die intelligente „Optimierungsalgorithmen“ ausführen, könnte der V2H jedoch dazu beitragen, die Verschlechterung der Batterie im Vergleich zu den Vorteilen auszugleichen.

 Kurz gesagt: Fahrzeug-zu-Haus-V2H oder jede andere Form des Entladens / Aufladens der Batterie verringert die Lebensdauer der Batterie des Elektrofahrzeugs. Vielleicht sollten „Wie hoch ist die Verschlechterung?“ Und „Ist es den Nutzen wert, den Sie erhalten?“ Die Fragen und Analysen sein, die Sie möglicherweise durchführen müssen.

Welche EV-Hersteller unterstützen V2H?

Soweit ich weiß, sind Nissan (Leaf & e-NV200), Renault (Zoe) und Mitsubishi (Outlander) die einzigen batterieelektrischen Fahrzeuge, die die Fahrzeug-zu-Haus-Technologie unterstützen.

Brennstoffzellenfahrzeuge (FCV) unterstützen auch V2H: 

Toyota MIRAI und Honda Clarity bieten auch V2H-Lösungen, indem sie mit Wasserstoff Strom erzeugen und Haushalte mit Strom versorgen. Sowohl der MIRAI als auch der CLARITY sind in der Lage, 9 KW Strom zu liefern, der einen typischen Haushalt für bis zu 6-7 Tage mit Strom versorgen kann.

V2H-fähige Ladegeräte und Technologien:

CHAdeMO Vs CCS : Wie Sie aus der obigen Liste der Elektrofahrzeuge (Nissan, Renault, Mitsubishi, Toyota und Honda) ersehen können, bieten derzeit nur die japanischen Elektrofahrzeuge mit CHAdeMO-Schnellladeanschlüssen V2H-Funktionen. Da jedoch ISO 15118-20, der neuere Standard für Fahrzeug-zu-Netz-Kommunikationsschnittstellen, herauskommt, kann dies die V2H-Funktionalität auch auf die CCS-Schnellladesteckverbinder ausweiten.

Gleichstrom- / Wechselstrom-V2H-Ladegeräte: Möglicherweise stellen Sie auch fest, dass nicht viele V2H-Ladegeräte Wechselstrom-Ladegeräte unterstützen. Dies liegt daran, dass die Implementierung von V2H oder einer beliebigen Form der Integration von Fahrzeugen mit Gleichstromladegeräten einfacher ist als das normale Laden mit Wechselstrom.

Elektrofahrzeuge benötigen einen Stromrichter, der den in ihren Batterien gespeicherten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt, der in das Netz eingespeist werden kann.

➤ Bei Gleichstrom- (Ent-) Ladegeräten befindet sich dieser Gleichstromwandler in den Ladestationen. Daher können die ortsabhängigen Netzcodes in die Steuerung der Ladestation programmiert werden, die den Stromfluss zu und von der verwaltetGitter.

➤ Im Falle eines (Wechselstrom-) Ladevorgangs befindet sich dieser Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler, der den Stromfluss verwaltet, „an Bord“, dh im EV. Dies bedeutet, dass die externe Ladestation dem Elektrofahrzeug alle erforderlichen standortspezifischen Informationen zur Rückspeisung von Energie ins Netz liefern muss. Eine ausführliche Erklärung finden Sie auf dieser Seite bei V2G (Quelle: Dr. Marc Mültin). Die

Bestimmungen und Standards für die Kommunikation zu diesen Grid Codes sind noch nicht klar. Ich hoffe, das ISO 15118-Kommunikationsprotokoll behebt dieses Problem auch bei Wechselstromentladungen.

Wie wäre es mit der Batteriegarantie der EV-Hersteller?

Infolge der Verkürzung der Batterielebensdauer ist die Garantie des Autoherstellers für Batterien einer der Hauptfaktoren, die die bidirektionalen V2H-Lösungen (oder alle bidirektionalen V2G-Lösungen) blockiert haben.

Die branchenweite Herstellergarantie für Elektrofahrzeuge beträgt rund 160.000 km bei einer verbleibenden Kapazität von mindestens 70% für acht Jahre (Referenzgarantieerklärungen von Nissan, Renault, BMW und Tesla). Nissan ist jedoch der einzige EV-Erstausrüster, der erklärt hat, dass bei Verwendung von V2H / V2G die Garantie für die Autobatterie nicht erlischt.

Da die Hersteller von Elektrofahrzeugen mehr Einblick in die Fähigkeiten und den sicheren Betriebsbereich ihrer Batterien haben, können sie ein besseres Batteriemanagementsystem für ihren Elektrofahrzeug entwickeln, das eine Garantiezeit einschließlich V2H-Betrieb garantiert. Berichten zufolge testen Honda-Europe und BMW die Funktionen von V2H-Ladegeräten, sind sich jedoch nicht sicher, wann / ob sie eine kommerzielle Lösung wie Nissan Leaf herausbringen werden.