Figylem! Ez a cikk 6 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Már többször emlegettük az elektromosautó-töltőállomásokkal foglalkozó cikkeinkben az okos töltési megoldásokat. Néhány kommunikációs szabvánnyal foglalkozó témában is felrejlett ez a meglehetősen jövőbe mutató technológia, ami már a „spájzban van”, azaz a nem is annyira jövőbeli megoldás. Nézzük meg közelebbről, mit is jelent pontosan a V2G.
A V2G egy mozaikszó, amely az angol Vehicle To Grid kifejezést takarja. Nincs még szabatos magyar megfelelője, de az értelme az, hogy az elektromos autóból érkezik energia a villamos hálózat felé. Ez pontosan azt jelenti, amit a szavak takarnak, vagyis ebben az esetben az elektromos autó nem felvesz energiát, hogy feltöltse az akkumulátorait, hanem a feltöltött tárolóegységeiből energiát vesz ki és továbbít az elosztó hálózat felé, a folyamat az alábbi ábrán látható.
V2G (Vehicle To Grid) egyszerűsített sematikus ábra.
Miért van erre szükség?
Igazából nincs rá szükség, de a technológia erre ma már lehetőséget ad, és az energiaelosztás folyamatos decentralizálódása, valamint a villamos hálózat okosodása (smart grid) megteremtette ezt a megközelítést is. Sőt, ha kicsit jobban belegondolunk, akkor a megújulóenergia-források megjelenésével és azok elterjedésével valóban szükség lesz V2G megoldásra, mert sok esetben a megújuló energiák termelése megbízhatatlan, nehezen kiszámítható és folyamatosan ingadozó (felhősödés, széláramlatok változása). Ezen hullámok „kisimítására” tökéletesen alkalmas az akkumulátoros villamosenergia-tárolás, majd a megújuló energia csökkenéskor az onnan történő kivétel. Mindaddig, amíg az utakon elérhetők lesznek a hagyományos technológiák, illetve megjelennek újabbak és más megoldások, addig V2G visszatöltés elképzelhető lesz az elektromos autókon kívül hagyományos belső égésű motorral és akkumulátorral felszerelt (hibrid és konnektoros hibrid), valamint üzemanyagcellás (hidrogén üzemű) autókból is, csak gondoskodni kell azok hálózatra való csatlakoztathatóságáról.
Elektromos autón kívüli más technológiák is szolgáltathatnak energiát a hálózatba.
Jó ez az autó tulajdonosának?
Természetesen igen, hiszen a visszatáplált energiáért pénzt kap, egyébként pedig sok esetben az autó (függetlenül attól, hogy milyen típusú) rengeteg időt tölt parkolással és állással. Ilyenkor hasznosabban is töltheti az időt a visszatöltéssel. Ha a statisztikákat nézzük, akkor az autók nagy átlagban akár az idejük 90%-ában is állhatnak, és adott energiaár mellett több százezer forint hasznot is hozhat a tulajdonosának. Természetesen az akkumulátor élettartamát figyelembe kell venni, mert a folyamatos merítés és töltés degradálja a tárolóeszközt, de ez a mai okos rendszerek esetében könnyedén programozható. Egy dániai kísérleti projekt során volt olyan Nissan Leaf autó, amely évi 1500 USD összeget termelt gazdájának. Számos cég állt össze csoportokba, hogy kísérletezzen a visszatöltéssel, szabvány is született a technológiáról, tehát biztosak lehetünk abban, hogy néhány éven belül kezd elterjedni. Ehhez természetesen át kell majd alakítani a most elérhető és már legyártott töltőállomásokat is, hiszen ezek nem alkalmasak a visszatáplálás fogadására, vezérlésére és hálózat felé közvetítésére.
Műszaki részletek
A V2G megoldás kommunikációs szabványa rendkívül bonyolult és sok résztvevős rendszert alkot, ezért az ISO szabványosítási testület vállalta a feladatot, és megalkotta az ISO 15118:2013 szabványt, amelyet 2016-ban változtattak, és megújítása várható 2019 májusában. A megoldásban gondoskodni kell az azonosításról, a különböző kommunikációs szabványok összehangoltságáról, a töltés vezérléséről, a terheléselosztásról, a fizettetésről, a kiberbiztonságról és még sok minden másról. Segít még majd a későbbiekben az IEC 63110 szabvány is, amely a töltési és visszatöltési infrastruktúrát írja le, de ez még előkészítés alatt van, és csak 2019-ben várható a megjelenése.
Az ISO szabvány figyelembe veszi a PLC (power line communication), azaz a villamos vezetékeken keresztüli kommunikációs lehetőségeket, amely megbízható és költséghatékony megoldás az adatátvitelre a töltés vagy a visszatöltés közben. Itt is megjelenik a manapság olyan divatos mesterséges intelligencia (artificial intelligence) és a mélytanulás (deep learning), amely segít az okos villamos hálózaton a költséghatékony töltési útvonalak kiszámításában. Az ISO 15118 szabvány tehát több kommunikációs és más protokollt fog össze. Érdemes kezdeni az IEC 61851 kommunikációs protokollal, amelyről már korábbi számainkban is írtunk. Ez biztosítja az autó és a töltőállomás közötti pilotvezetékeken keresztüli rendkívül egyszerű és biztonságos analóg elektronikai kommunikációt, egyenáramú feszültségszintek módosítása segítségével – PWM jel.
Autóállapot
Feszültség
Töltőállapot
Töltési lehetőség
A
12 V
Autó nincs csatlakoztatva
Nem lehetséges
B
9 V
Autó csatlakoztatva
Nem lehetséges
C
6 V
Töltés lehetséges, nincs szükség szellőztetésre
Lehetséges
D
3 V
Töltés lehetséges, szükség van szellőztetésre
Lehetséges
E
0 V
Autó nincs csatlakoztatva – hálózatoldali helyzet
Nem lehetséges
F
–12 V
Autó nincs csatlakoztatva – töltőoldali helyzet
Nem lehetséges
Egyszerű és biztonságos analóg elektronikai kommunikáció az egyenáramú feszültségszintek módosításával.
A PLC kommunikáció ennél sokkal sokrétűbb és nagyobb mennyiségű adatátvitelt tesz lehetővé, és alternatívát jelent a vezeték nélküli kommunikációs megoldásokhoz képest. Az ISO szabvány szerint tehát a töltőállomás és az autó vezérlőegysége PLC kommunikáción cserélnek egymás között adatokat. A dokumentum 9 fejezete leírja a pontos kommunikációt és annak fizikai rétegeit is. Két csoportba osztja a résztvevőket, az elsődleges és másodlagos szereplők. Értelemszerűen az elsődleges aktorok az autó maga és a töltő-/visszatöltő-állomás, azok minden részelemével (fedélzeti töltő, kijelző, kontaktor, mérők), míg a másodlagos aktorok az egyéb résztvevők (e-mobilitás elszámolóház, flottakezelők, autógyártók, energiaelosztórendszer-üzemeltető, töltőállomás-üzemeltetető, energiakereskedő stb.). Az ISO rendszer felépítése a számítástechnikában ismert OSI rendszert használja:
Kommunikációs technológiai réteg azaz az adatkapcsolati réteg, amely PLC és analóg kommunikációt használ.
Hálózati rétegben IP-címeken keresztül történik az azonosítás TCP/IP protokollon keresztül.
A szállítási rétegben meghatározunk pont-pont kapcsolatot és műsorszórást, amikor a kiküldött információ minden résztvevőt érint.
A munkamenetréteg meghatározza a kommunikációs adatstruktúrát.
A megjelenítési réteg pedig az üzenet formátumát adja meg.
Végül pedig az alkalmazási réteg pedig a töltőállomás és az autó közötti töltési szcenáriókat tartalmazza a töltési folyamat kezdetétől, az azonosításon, töltési terv meghatározásán keresztül egészen a töltés leállításáig.
A szabvány felsorol számos adatot, amelyet kicserélnek a résztvevők, amely egészen részletes, például tartalmazza azok firmware, szoftver és driver adatait is.
Az interakció a V2G rendszer és a villamos átviteli hálózat között több protokollon megtörténhet, használhatnak a felek IEC 61850 vagy OCPP vagy IEC 62056 DLMS/COSEM protokollt. Ezzel a kommunikációval már lehetővé válik (és minden bizonnyal ez lesz a következő, nagyon közeli változás az e-mobilitásban) az autó és az autótulajdonos közvetlen autentikációja. Így nem kell majd applikációkon, regisztrációkon vagy telefonálásokon keresztül adatokat megadni, hanem az autóban elmentett információk (név, lakcím, bankkártyaszám) közvetlenül elérhetők lesznek a töltőállomás számára. Természetesen gondoskodni kell a megfelelő kiber-biztonságtechnikai védelmekről az adatátvitel és tárolás során. Továbbá egyéb, hozzáadottérték-szolgáltatás is köthető majd a töltéshez, például olyan információk, hogy a töltőállomás éppen szabad-e, mikor szabadul fel leghamarabb vagy a töltőállomás lefoglalása távolról.
Ne felejtsük el, a modernkori elektromos autózás gyakorlatilag néhány évre tekint vissza csupán (ha valaki nem tudná, akkor álljon itt, hogy az autómobilitás az 1800-as évek végén elektromos autók fejlesztésével indult, és csak az 1920-as években váltott át belső égésű motoros technológiává). Néhány korábbi próbálkozás után, valamikor 2009-ben kezdte meg az akkori kis start-up cég az első tisztán elektromos autóját sorozatban gyártani (persze akkor még manufakturális eszközökkel), amelyet Roadsternek nevezett el, a céget pedig Teslának hívják azóta is. Tehát alig 10 éve indult ez a régi/új iparág, de már azóta is nagyot fordult és fejlődött a technológia, a jövő pedig mindenképp az elektromos autóé, az önvezető megoldásoké és az okoshálózatoké. Így tehát az oda-vissza töltés biztosan szerepet fog játszani a jövő energiaelosztási rendszerében és az autók töltésében.
