De overgang van onze transportinfrastructuur naar een volledig elektrisch model is een dringende taak. Toch legt het een ongekende vraag op ons elektriciteitsnet. Alleen al om 100 mijl te rijden, gebruikt de gemiddelde elektrische auto (EV) de dezelfde hoeveelheid elektriciteit die nodig is om een typisch Amerikaans huis een dag van stroom te voorzien.
Volgens een studie van het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) zou de groeiende vraag van plug-in elektrische voertuigen en vele andere technologieën die elektriciteit nodig hebben, de belasting van onze elektriciteitsnetten tegen 2050 met wel 38% kunnen verhogen. Energiebedrijven en overheid bureaus werken er hard aan om aan deze vraag te voldoen, maar het is een uitdagende taak.
Maar wat als elektrische voertuigen een deel van de oplossing voor dit probleem kunnen zijn? Dat is precies het idee achter voertuig-naar-net-technologie, dat een belangrijk onderdeel is van onze transitie naar een volledig elektrische transportsector.
Vehicle-to-grid, of V2G, technologie is slimme oplaadtechnologie waarmee autobatterijen kunnen teruggeven aan het elektriciteitsnet. In wezen behandelt het deze batterijen met hoge capaciteit niet alleen als hulpmiddelen om EV's van stroom te voorzien, maar ook als back-up-opslagcellen voor het elektriciteitsnet.
Dit type opstelling maakt gebruik van bidirectionele laadstations om energie van en naar aangesloten voertuigen te duwen en te trekken op basis van de vraag naar elektriciteit op een bepaald moment. Het maakt deel uit van een groter initiatief dat bekend staat als voertuig-netintegratie. Deze extra energie kan worden gebruikt om huizen, gebouwen en uiteindelijk alles wat op het elektriciteitsnet is aangesloten van stroom te voorzien.
Hoewel het basisconcept van V2G-opladen eenvoudig genoeg klinkt, vereist de implementatie ervan een complexe reeks slimme technologie. Laadstations moeten zijn uitgerust met software die communiceert met het centrale netwerk om op elk moment de algehele systeemvraag te beoordelen.
Die software is gebaseerd op eenvoudige technologie die al een tijdje bestaat - denk aan de energiebedrijven die al jaren daluren aanbieden. Maar V2G-technologie gaat verder dan alleen het beoordelen van de piekvraag en het aanmoedigen van consumptie tijdens de daluren, om indien nodig daadwerkelijk extra energie uit geconnecteerde voertuigen te halen.
Pecan Street, een onderzoeksorganisatie voor transportelektrificatie en V2G die samenwerkt met energiebedrijven om deze technologie te implementeren, schat dat één plug-in elektrisch voertuig een enkel huis twee tot vijf uur van stroom kan voorzien, of vijf huizen ongeveer een uur. Het enige dat nodig is, is V2G-technologie.
Het implementeren van voertuig-naar-net-technologie heeft veel voordelen, maar laten we eens kijken naar de drie belangrijkste.
Hoewel de toegenomen vraag naar elektriciteit die door EV's wordt gegenereerd een probleem is, ligt de echte uitdaging in hoe die vraag de hele dag door ebt en vloeit. Als de meeste EV-stuurprogramma's zijn aangesloten tijdens werkuren - op hetzelfde moment dat de energievraag voor verwarming en koeling, zakelijke behoeften en meer het hoogst zijn - kan het systeem gemakkelijk overbelast raken.
Zoals eerder vermeld, was een oplossing voor dit probleem dat energiebedrijven klanten met lagere tarieven aanmoedigden om stroom buiten de piekuren te gebruiken. Dit compenseert de vraag en verlicht de druk op het systeem. Met V2G-technologie kunnen bedrijven hun capaciteit echter uitbreiden om aan de piekvraag te voldoen.
Dit uitgebreide, bidirectionele net biedt een efficiënter model voor stroomdistributie. Een studie toonde bijvoorbeeld aan dat zonder enige V2G-infrastructuur, de introductie van 1 miljoen EV's in de Guangzhou-regio in China het verschil tussen piek- en dallaadtijden met 43% zou verminderen. Met V2G zou die vermindering oplopen tot 50%.
Hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon spelen een cruciale rol in een duurzame economie. Deze bronnen zijn echter intermitterend en inconsistent. Een efficiënt elektriciteitsnet moet in staat zijn om energie van hen op te vangen wanneer deze beschikbaar is en deze op te slaan voor distributie wanneer dat nodig is.
Terwijl bestaande systemen hernieuwbare energie kunnen opslaan zodra deze binnenkomt, kan een golf van energie - zeg maar harde wind - betekenen dat de opslagcapaciteit van het systeem maximaal is, waardoor waardevolle energie misloopt. Uitgebreide opslag via aangesloten EV-batterijen biedt meer ruimte om deze waardevolle energie op te vangen.
Alle bovenstaande voordelen leiden tot een andere:kostenstabiliteit. Veel van de prijsvolatiliteit voor nutsbedrijven komt neer op eenvoudige vraag en aanbod. Hoe meer belasting er op het systeem komt, hoe meer het de kosten kan opdrijven. Wanneer het energieaanbod beter in staat is de vraag in evenwicht te houden en aan de vraag te voldoen, ontstaat er prijsstabiliteit.
Uit een casestudy bleek bijvoorbeeld dat een enkele V2G-oplader het bedrijf dat hem installeerde tot $ 1.900 per jaar aan energierekeningen zou kunnen besparen. Het Colorado Energy Office schat dat met een V2G-systeem elke EV gedurende zijn levensduur $ 600 zou opleveren aan voordelen voor belastingbetalers van nutsbedrijven.
Ondanks deze voordelen is er nog een lange weg te gaan voordat we een betrouwbare bidirectionele EV-laadinfrastructuur hebben. De meeste bestaande voertuigen en laadstations zijn unidirectioneel, dus ombouwen zal een aanzienlijke investering vergen.
Er is ook geen consistente reeks voorschriften voor de integratie van voertuignetwerken - elke staat heeft zijn eigen mix van regels of het ontbreken daarvan. Dit maakt een landelijke uitrol van dergelijke technologie moeilijk. Verder ontbreekt het aan duidelijke prikkels voor huishoudelijke en zakelijke klanten om over te stappen op slimmere laadsystemen.
Om effectief over te stappen naar een echt geïntegreerd voertuignetwerksysteem, moet het aanpakken van deze obstakels een topprioriteit zijn.
Elektrische voertuigen en EV-laadstations genereren nu al een aanzienlijk investeringsrendement voor consumenten, bedrijven en de economie als geheel. Vehicle-to-grid-technologie tilt deze investering en de mogelijke terugverdientijd naar een hoger niveau. De implementatie ervan is van cruciaal belang om onze transitie naar elektrisch rijden op wereldschaal te versnellen.
