Elektrische auto's kunnen uw huis van stroom voorzien via voertuig-naar-huis (V2H) slim opladen

Is het niet vervelend als je zo minder betaald krijgt voor de zonne-energie die je aan het net levert? - en een paar uur later dezelfde elektriciteit moet kopen tegen een veel duur tarief? Zou het niet beter zijn om de elektriciteit tijdelijk op te slaan op je EV en deze later zelf te gebruiken?

Dat is precies de use case van smart-to-home (V2H) opladen. Tot nu toe gebruiken mensen speciale opslagbatterijen zoals (Tesla Powerwall); maar met behulp van de V2H-ladertechnologie kan de batterij van uw elektrische auto ook zo'n energieopslag worden en als noodstroomvoorziening !.

Het vervangen van statische (muurbatterijen) door een meer geavanceerde bewegende batterij (EV) klinkt geweldig !. Maar hoe werkt het in het echt ?, Heeft het geen invloed op de levensduur van de batterij van EV ?, hoe zit het met de batterijgarantie van EV-fabrikanten? en is het echt commercieel levensvatbaar? In dit artikel worden mogelijk antwoorden op enkele van deze vragen onderzocht.

Hoe werkt Vehicle-to-home (V2H)?

 Onderstaande korte video toont V2H in het echte leven met een Nissan Leaf die stroom levert voor de elektriciteitsbehoeften van een huis.



Overdag laden zonnepanelen op het dak de batterij in de EV op en later 's avonds ontlaadt de EV via de V2H-lader. De batterij van het elektrische voertuig (hier, Nissan Leaf) slaat energie op, deelt deze en hergebruikt waar nodig.

Deze V2H-technologie is slechts een van de verschillende niveaus van voertuig-tot-rasterintegraties; Bij V2H draait alles om eigen verbruik, niet te verwarren met Vehicle-to-Grid (V2G) waardoor de EV ook geld kan verdienen aan het net. (Lees ook:  verschillende mogelijkheden om elektrische voertuigen te integreren in het stroomnet: V1G, V2G, V2B en V2H ).

Voordelen / gebruik van V2H 

“Kan ik mijn huis van stroom voorzien met een elektrische auto?”, “Kan EV-batterij mijn huis van stroom voorzien ?,“ Kan ik mijn Nissan Leaf gebruiken om mijn huis van stroom te voorzien? ”, Dit waren de meest gezochte zinnen op internet, toen Pacific Gas en Electric Co. heeft de stroomtoevoer naar 800.000 huizen in Noord- en Centraal-Californië uitgeschakeld om Wildfire in oktober 2019 te voorkomen.

En het antwoord is technisch gezien “Ja”, met de Vehicle-to-Home-technologie kunt u uw huis van stroom voorzien met uw elektrische auto en wat meer gebruiksscenario's / voordelen behandelen, die hieronder worden vermeld.

1. EV als noodstroomvoorziening voor thuis:

Zelfs in goed ontwikkelde landen kunnen onverwachte stroomstoringen optreden als gevolg van eenvoudige storingen in infrastructuur / apparatuur of grote natuurlijke calamiteiten. Recente stroomuitval door wildvuur in Californië is een voorbeeld.

Onder deze omstandigheden kunnen de elektrische voertuigen die voertuig-naar-huis (V2H) ondersteunen, fungeren als noodstroomvoorziening. Tijdens de Tohoku-aardbeving en tsunami in 2011 stuurde Nissan 66 BEV's ( Nissan Leaf ) naar de noordoostkust van Japan, die vele dagen als primaire stroomvoorziening diende !.

2. Verlaag het elektriciteitsverbruik tijdens piekuren

Aangezien het aantal elektrische voertuigen constant toeneemt en al deze EV's tegelijkertijd worden aangesloten voor opladen, kunnen ze de piekvraag op het net vergroten, wat bijdraagt ​​aan overbelasting en de noodzaak voor upgrades op distributieniveau.

EV's die V2H ondersteunen, bieden de flexibiliteit om elektriciteit te leveren tijdens piekuren (waardoor piektijden en boetes worden bespaard) en de leiding te nemen wanneer de elektriciteitstarieven goedkoop zijn.

3. Mogelijkheid om grote huishoudelijke apparaten tegelijkertijd te gebruiken

Veel moderne huizen in oude steden hebben niet de mogelijkheid om het netwerk te upgraden, dus beperkt tot huishoudelijke apparaten met een kleine capaciteit. Zelfs als ze grote exemplaren kopen, kunnen ze ze niet tegelijkertijd gebruiken.

Ik heb minstens een paar huizen in Amsterdam gezien, waar je de afwasmachine en droger niet tegelijkertijd kunt gebruiken, hoewel deze huizen de best mogelijke beladingsbedrading per fase hebben. Elektrische voertuigen met V2H kunnen in deze gevallen als buffer fungeren om de extra capaciteit te bieden, zonder dat een upgrade van de netaansluiting nodig is.

4. Effectief gebruik van natuurlijke energie en zelfvoorzienend leven

Vehicle-to-home biedt een perfecte combinatie van twee van de meest veelbelovende technologieën - elektrische mobiliteit en zonne-energie. Door de door zonnepanelen gegenereerde energie op te slaan in de batterijen van elektrische auto's en deze opnieuw te gebruiken voor thuisverbruik, kan niet alleen onbalans in het net worden voorkomen, maar helpt het ook bij het leiden van een milieuvriendelijke levensstijl.

Is Vehicle-to-home (V2H) commercieel haalbaar?

Op dit moment installeren de meeste smart home-eigenaren zonnepanelen en accu's waarmee ze het zelfverbruik van zonne-energie kunnen verhogen. Een typische batterij voor thuisopslag (4 - 7 kWh) kost ongeveer $ 5000. Dit zijn de kosten die u bespaart, aangezien de batterij van de EV de opslag wordt; het is niet nodig om te investeren in een afzonderlijke opslagbatterij en de dure installatie.

Bovendien hebben typische thuisopslagbatterijen een capaciteit van slechts 4 tot 12 kWh, terwijl een elektrisch voertuig een grotere capaciteit heeft van minimaal 10 tot 100 kWh-batterijen. Dat betekent dat u huishoudelijke apparaten langer kunt gebruiken, zelfs tot een week.

Er zijn tal van casestudy's en proefprojecten die de commerciële levensvatbaarheid van voertuig-naar-huis (V2H) en voertuig-tot-net (V2G) bidirectionele heffingen valideren. De resultaten van elk rapport variëren echter enorm; sommigen van hen tonen een winstgevende onderneming, en sommigen beschouwen de bidirectionele heffing gewoon als een mislukking.

 Dat gezegd hebbende, er is geen standaardberekening die de impact van V2H kan aantonen; u moet de kosten altijd berekenen op basis van hoe u de V2H-technologie wilt gebruiken. Als u het alleen als noodstroomvoorziening wilt gebruiken, zijn de kosten van batterijverslechtering minimaal. Maar als u van plan bent om uw EV te vervangen als de belangrijkste batterijopslag om met zonnepanelen te werken, kunnen de kosten van batterijverslechtering aanzienlijk zijn.

Het is ook noodzakelijk om na te denken over hoeveel tijd de auto thuis beschikbaar zal zijn (overdag om op te laden via zonnepanelen en 's nachts om te ontladen naar huishoudelijke apparaten). En hoeveel belasting / capaciteit u wilt opladen met de EV-batterij.

Zal de V2H / V2G de levensduur van de EV-batterij niet verminderen?

Sinds het begin is de degradatie van de batterij en dus de economische levensvatbaarheid van bidirectionele V2H / V2B / V2X-processen altijd ter discussie geweest.

De snelheid van achteruitgang van de EV-batterij is afhankelijk van hoe u ze gebruikt. Er zijn meerdere factoren, zoals hoe vaak en hoeveel u ontlaadt (ontlaadstroom), bij welke temperatuur, - tot welke capaciteitsdoorvoer, bij welke laadstatus (SoC) van de batterij en de ontladingsdiepte (DoD), de afbraak bepalen van de batterij.

(a) - (b) als een functie van temperatuur en laadstatus; en batterijverslechtering tijdens fietsen (c) - (d) als een functie van schommeling in laadstatus en stroom (Ref: Science-direct  Uddin et al., 2017a ).

Stel dat de degradatiesnelheid van de batterij veel hoger zal zijn bij extreme SoC (<20% of> 80%) dan bij ontladen in 30-60% van SoC. Opladen / ontladen bij extreme temperaturen (zowel koud als warm) zal de batterij sneller verslechteren dan bij kamertemperatuur. Samen met een slim batterijbeheersysteem met intelligente "optimalisatie-algoritmen", kan de V2H echter helpen om de degradatie van de batterij en de voordelen in evenwicht te houden.

 Kortom: Vehicle-to-home V2H, of elke andere vorm van ontladen / opladen van de batterij zal de levensduur van de batterij van de elektrische auto verslechteren. Dus misschien, "hoeveel is de degradatie" en "of het de voordelen waard is die u krijgt?" Zouden de vragen en analyses moeten zijn die u misschien moet doen.

Welke EV-fabrikanten ondersteunen V2H?

Voor zover ik weet, zijn Nissan (Leaf & e-NV200), Renault (Zoe) en Mitsubishi (Outlander) de enige batterij-elektrische voertuigen die voertuig-naar-huis-technologie ondersteunen.

Brandstofcelvoertuigen (FCV) ondersteunen ook V2H: 

Toyota MIRAI en Honda Clarity bieden ook V2H-oplossingen door elektriciteit te genereren met behulp van waterstof en elektriciteit te leveren aan huizen. Zowel de MIRAI als CLARITY zijn in staat om 9 KW elektriciteit te leveren, die een typisch huishouden tot 6-7 dagen van stroom kan voorzien !.

V2H-compatibele laders en technologieën:

CHAdeMO Vs CCS : Zoals u kunt zien in de bovenstaande lijst met EV's (Nissan, Renault, Mitsubishi, Toyota en Honda), bieden voorlopig alleen de Japanse elektrische voertuigen, dus CHAdeMO snellaadconnectoren bieden V2H-mogelijkheden. Als ISO 15118-20, de nieuwere interface voor voertuig-tot-net-communicatie-interface die uitkomt, kan dit de V2H-mogelijkheden ook uitbreiden naar de CCS-snellaadconnectoren.

DC versus AC V2H-laders: u merkt misschien ook dat niet veel V2H-laders die AC-opladen ondersteunen. Dit komt omdat de implementatie van V2H of elke andere vorm van voertuig-naar-integratie gemakkelijker is met DC-laders, dan normaal AC-opladen.

Elektrische voertuigen hebben een stroomomvormer nodig die de gelijkstroom (DC) die in hun batterijen is opgeslagen, omzet in de wisselstroom (AC) die in het net kan worden ingevoerd.

➤ In het geval van DC- (ont-) laders bevindt deze DC-AC-stroomomvormer zich in de laadstations. Daarom kunnen de locatieafhankelijke netcodes worden geprogrammeerd in de controller van het laadstation dat de stroomtoevoer naar en van de beheertraster.

➤ In het geval van (AC-disc-) opladen bevindt deze DC-AC-stroomomvormer die de stroomtoevoer beheert zich "aan boord", dat is in de EV. Dit betekent dat het externe laadstation de EV moet voorzien van alle benodigde locatiespecifieke informatie over hoe energie aan het net kan worden teruggeleverd. Voor een gedetailleerde uitleg, bekijk deze pagina op V2G duidelijkheid (Credits: Dr. Marc Mültin)

Regelgeving en normen rond deze communicatie met netcodes is nog niet duidelijk; hoop dat het ISO 15118 communicatieprotocol dit probleem ook aanpakt met AC-ontlading.

Hoe zit het met de batterijgarantie van EV-fabrikanten?

Als gevolg van de verslechtering van de levensduur van de batterij is de garantie van de autofabrikant voor de batterij een van de belangrijkste factoren die de V2H-oplossingen (of bidirectionele V2G-oplossingen) hebben geblokkeerd.

De fabriekswijde EV-fabrieksgarantie is ongeveer 160.000 km rijden met een resterende resterende capaciteit van 70% gedurende acht jaar (referentieverklaringen van Nissan, Renault, BMW en Tesla). Nissan is echter de enige EV-OEM die heeft verklaard dat het gebruik van V2H / V2G de garantie op de autoaccu niet ongeldig maakt.

Omdat de EV-makers meer inzicht hebben in de mogelijkheden en het veilige werkbereik van hun batterijen, kunnen ze betere batterijbeheersystemen voor hun EV ontwerpen, die garantietermijnen garanderen, inclusief V2H-operaties. Honda-Europe en BMW testen naar verluidt V2H-ladermogelijkheden, maar weten niet zeker wanneer / of ze een commerciële oplossing zoals Nissan Leaf zullen uitbrengen.