Çift yönlü şarj: E-arabayı bir elektrik depolama ünitesi olarak kullanma

Çift yönlü şarj devrim niteliğinde bir konsepttir. Sadece elektrikli otomobilleri kullanma şeklimizi temelden değiştirme potansiyeline sahip olmakla kalmıyor, aynı zamanda enerji sistemimizi de dönüştürüyor.

Bu nedenle konu e-mobilite meraklıları arasında her Aralık ayında “Last Christmas” şarkısı kadar popülerdir - kelimenin tam anlamıyla ondan kaçamazsınız. Ancak, çift yönlü şarjın temel tanımı hakkında bilgi araştırmaya çalışırsanız, tehlikeli kaynaklara sahip çok sayıda Wikipedia makalesi ile karşılaşacaksınız.

Konuya biraz ışık tutmanın zamanı geldi diyoruz. Bu kapsamlı makalede, çift yönlü şarj hakkında bilmeniz gereken her şeyi, nasıl çalıştığını, sunduğu faydaları ve arkasındaki teknolojileri bulacaksınız.

Çift yönlü, “iki yönde” veya “her iki yönde” anlamına gelir. Örneğin elektrikli arabaları şarj ederken, bu, akımın her iki yönde de olabileceği anlamına gelir.

Çift yönlü şarj, elektriğin her iki yönde de, yani şebekeden araca ve araçtan şebekeye geri akabileceği anlamına gelir. Bu nedenle elektrikli otomobiliniz sadece elektrikle şarj edilmekle kalmaz, aynı zamanda elektriği serbest bırakabilir ve böylece bir enerji deposu olarak hizmet verebilir.

Önceki blog yazılarımızdan birinde açıkladığımız gibi, bir elektrikli otomobil şarj edilirken alternatif akım (AC) her zaman doğru akıma (DC) dönüştürülür. Şebekeden gelen akım her zaman alternatif akım iken, aracınızın aküsü tarafından emilen akım her zaman doğru akımdır. 

Elektrikli aracınızı şarj ettiğinizde, şebekeden gelen alternatif akım doğru akıma dönüştürülür. Bu dönüşüm ya DC şarj istasyonlarında olduğu gibi şarj istasyonunun kendisinde ya da AC şarj istasyonu kullanıyorsanız araçta gerçekleşir. Ancak, elektrik artık araçtan eve veya şebekeye geri beslenecekse, ters bir dönüşüm sürecinden geçmesi gerekir ve bu da bir invertör ve uygulamaya bağlı olarak, yani elektriği ev aletleriniz için mi kullanmak istediğinize veya kamu şebekesine geri beslemek isteyip istemediğinize bağlı olarak, yasal gereklilikleri de karşılayan uygun teknik çözümler gerektirir.

Öte yandan, bir PV sistemi tarafından üretilen enerji başlangıçta doğru akım olarak üretilir. Teorik olarak, bir DC şarj istasyonu bir aküyü doğrudan ve ek bir dönüştürme olmadan şarj edebilir. Ancak, çift yönlü Wallbox Quasar'ın yaklaşık 6.000 Euro'luk fiyatında olduğu gibi, ilgili maliyetler genellikle faydalardan daha ağır basmaktadır.

Normal AC şarj istasyonları/duvar kutuları enerjiyi geri dönüştüremezken, çift yönlü DC ve AC şarj istasyonları enerjinin otomobil sınıfı elektrikten (doğru akım) normal ev elektriğine (alternatif akım) geri dönüştürülmesini sağlar. Bu şekilde, araç aküsünde depolanan enerjiyi evinize güç sağlamak için kullanabilir veya bir kısmını şebekeye geri verebilirsiniz.

Çift yönlü şarj, kullanıcılar ve enerji sistemimiz için bir dizi avantaj sunmaktadır:

• Enerji talebinin daha iyi kontrol edilmesi: Elektrikli otomobiller için çift yönlü şarj istasyonları, otomobilin depoladığı enerjiyi kullanarak ve böylece yoğun zamanlarda aşırı yüklenmeyi önleyerek yerel enerji talebini dengelemeye yardımcı olur.

• Şebeke dengeleme: Elektrik talebinin özellikle yüksek olduğu zamanlarda, elektrikli araçlarda depolanan enerji, yoğun yükleri telafi etmek için kamu şebekesine beslenebilir.

• Daha düşük şarj maliyetleri: Elektrikli araç sahipleri, elektrikli araçlarını elektriğin özellikle ucuz olduğu zamanlarda, örneğin geceleri şarj ederek ve daha sonra elektrik fiyatlarının tekrar yükseldiği gün boyunca (örneğin sabahları) kamu şebekesine geri besleyerek daha düşük elektrik maliyetlerinden faydalanabilirler. Geniş bir kullanıcı yelpazesi bundan kesinlikle faydalanabilir.

• CO2 ayak izinin azaltılması: Çift yönlü şarj, enerjinin daha verimli kullanılmasına yardımcı olur ve iklimin korunmasında önemli bir bileşendir.

• Kamu şebekesinden daha fazla bağımsızlık: Bir PV sisteminiz varsa, çift yönlü şarj size kamu şebekesinden bağımsızlığınızı artırma fırsatı sunar. Artan PV, elektrikli arabanızın aküsünde depolanabilir ve gerektiğinde yeniden kullanılarak şebekeye olan bağımlılığınızı azaltabilir.

Çift yönlü şarj birçok amaca hizmet edebilir. Örneğin, ev aletlerinize güç sağlamak, elektriği şebekeye satmak veya Hyundai' nin yaptığı gibi izole bir ren geyiği çiftliğine güç sağlamak için kullanabilirsiniz.

İşte çift yönlü şarjın üç çeşidi:

Bu, bugüne kadar çift yönlü şarjın en gelişmiş yöntemidir. Düşük tüketimli cihazları şarj etmek için elektrikli aracınızın bataryasındaki elektriği kullanmanıza olanak tanır.

Ailenizle birlikte bir kamp tatili geçirdiğinizi ve sabahları kahve makinesini V2L işlevleriyle doğrudan aracınıza bağlayarak iki fincan kahve hazırladığınızı hayal edin. Araçtan yüke çift yönlü şarjı kullanmak için, elektrikli arabada kahve makinesini bağlayabileceğiniz normal topraklı bir prize ihtiyacınız var. Ya da aracınızın tip 2 şarj portu için Hyundai'nin IONIQ 5 ve IONIQ 6 için sunduğu gibi bir adaptöre ihtiyacınız vardır. Maksimum çıkış sadece 3,7 kW olmasına rağmen, bu bir kahve makinesi, saç kurutma makinesi veya su ısıtıcısını çalıştırmak için yeterlidir.

V2G teknolojisi ile elektrikli araçlar, talebin düşük olduğu zamanlarda elektrik toplayabilir ve yoğun zamanlarda bunu kamu şebekesine geri besleyebilir. 

İnsanların işten eve geldiklerini, klimalarını açtıklarını, ışıkları yaktıklarını ve belki de serinletici bir smoothie yapmak için blender'ı çalıştırdıklarını hayal edin. Bunu, akşamdan kalma olanın kamu elektrik şebekesi olduğu bir “elektrik partisi” gibi düşünebilirsiniz. Basitçe söylemek gerekirse, tüm bölgedeki elektrik şebekesi yüksek yükten muzdarip. 

Çözüm nedir? Elektrik talebi yüksek olduğunda, e-arabalar şebekeye elektrik besleyebilir ve böylece merkezi olmayan bir enerji kaynağı olarak hareket edebilir. Tersine, yoğun olmayan zamanlarda şarj edilebilirler.

Bu durumda çift yönlü şarjın amacı şebeke istikrarına katkıda bulunmak ve ek enerji santrallerine olan ihtiyacı azaltmaktır. Şebekeye geri akan enerjinin maksimum gücü henüz belirlenmemiştir, ancak üreticilerden biri olan sun2wheel, her iki yönde de maksimum 10 kW güce sahip çift yönlü DC şarj cihazları için ön siparişler sunmaktadır.

Çift yönlü AC şarj cihazlarının piyasaya çıkması çok yavaş. Buna ek olarak, AC şarj cihazı sipariş etmek şu anda hala zor.

V2H, elektrikli otomobilinizin araç aküsünden evinize veya başka bir binaya elektrik sağlamasına olanak tanır. V2G'ye benzer şekilde, bu işlem elektrikli otomobilin yerleşik şarj cihazında bir doğru akımdan alternatif akıma dönüştürücü içerir. Aradaki fark, bu durumda enerjinin belirli bir binanın elektrik sistemine beslenmesidir.

Bu nedenle pratik bir uygulama, konut binalarındaki enerji tüketiminin optimize edilmesidir. Örneğin, elektrikli arabanızı geceleri TV'niz, blender'ınız ve çamaşır makineniz uykudayken ve elektrik talebi düşükken şarj edebilirsiniz. Daha sonra depolanan enerjiyi, elektrik tüketiminin daha yüksek olduğu gün boyunca kendi eviniz için kullanabilirsiniz. Bu şekilde, sadece elektrik şebekesinin istikrarına katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda dalgalanan elektrik fiyatları nedeniyle çok fazla para tasarrufu sağlarsınız.

Bir başka seçenek de fazla fotovoltaik gücü çift yönlü bir şarj cihazıyla birleştirmek olabilir. Bu şekilde, elektrik üretebilir, aracınızda depolayabilir ve en yoğun yük zamanlarında şebekeye elektrik beslediğiniz için şebeke operatöründen bir bonus alabilirsiniz. Bu şimdilik teorik bir konsept olarak kalsa da oldukça umut verici.

Şu anda piyasada çift yönlü şarj için gerekli donanıma sahip bir dizi elektrikli otomobil bulunmaktadır. Ancak, uygun yazılım veya uygun fiyatlı bir wallbox olmadan, bundan pek bir şey elde edemezsiniz.

Kaynak: ADAC

Örneğin VW ID.5, teknik olarak 77 kilovat saat kapasiteyle araçtan eve şarj için donatılmıştır, ancak şu anda uygun, uygun fiyatlı AC duvar kutuları yoktur ve VW şu anda çift yönlü şarjı 4000 saat veya 10.000 kWh ile sınırlamaktadır. Yani aracınızı bir depolama birimi olarak kullanır ve ev aletleriniz için günde 11 saat elektrik çekerseniz, örneğin PV elektrik üretmediğiniz zamanlarda, çift yönlü şarj bir yıl sonra kapatılacaktır. Bu şu anda kârlı değildir. Bunun nedeni, araçtan şebekeye ve araçtan eve özellikleri vaat eden DC şarj istasyonları da dahil olmak üzere az sayıdaki çift yönlü şarj istasyonunun bazen son derece pahalı ve özel haneler için oldukça karşılanamaz olmasıdır. Bazılarının maliyeti 20.000 €'dan fazladır, bu da erken benimseyenler için maliyetli bir kumar haline getirmektedir, çünkü bu pahalı şarj istasyonlarının birkaç yıl içinde teknoloji olgunlaştığında en son özelliklere sahip olmadıkları için modası geçmiş olarak kabul edilip edilmeyeceğini kim bilebilir?

Buna ek olarak, otomobil üreticileri teknoloji için ampirik değerler toplamak üzere giderek daha fazla pilot proje yürütüyor. Örneğin Hyundai şu anda IONIQ 5'te özelleştirilmiş yazılım kullanarak “gerçek” araçtan şebekeye veya araçtan eve şarjı test ediyor ve Nissan da veri toplamakla meşgul. i-rEzEPT projesinin bir parçası olarak, on üç Nissan Leaf aracı Ekim 2020'den bu yana özel evlerde kullanılıyor. Bununla birlikte, Japon otomobil üreticisi şarj bağlantısı olarak CHAdeMO'ya dayandığından, Avrupa'da pratik uygulama tartışmalıdır. Bunun nedeni, CHAdeMO bağlantılarının Avrupa'da giderek tükeniyor olması. Bu ülkede bunun için duvar kutusu yok.

go-e'nin yeni wallbox'ı ile çift yönlü şarj mümkün. Sonbahar 2024'te piyasaya sürülmesi beklenen go-e Charger PRO, ISO 15118 V2X hazır ve Plug & Charge hazırdır ve bu nedenle donanım tarafında çift yönlü şarj için hazırdır. Plug & Charge donanım tarafında da hazırdır ve gelecekte şarj işlemini RFID veya uygulama aracılığıyla etkinleştirmenize gerek kalmadan şarj işlemlerinin yetkilendirilmesini, etkinleştirilmesini ve faturalandırılmasını sağlayacaktır. Yeni bir şarj çağı başlayabilir.

Neredeyse her e-mobilite konferansında bahsedilmesine rağmen çift yönlü şarj hala biraz gerçekçi görünmüyor. Bu konu bir süredir gündemde ama şimdiye kadar neler yapıldı?

Çift yönlü şarjın pratikte kullanıldığı bazı örneklere bir göz atalım:

Tesla & Powershare

Tartışmalı tasarımıyla Cybertruck, tüm çift yönlü şarj seçeneklerini sunuyor. Elektrikli araç sahipleri, Cybertruck'a entegre edilmiş prizler aracılığıyla elektronik cihazlarına güç sağlayabiliyor. Araçta iki adet 120 V priz (20 A'e kadar), iki adet 120 V priz (20 A'e kadar) ve bir adet 240 V priz (40 A'e kadar) bulunmaktadır. Diğer elektrikli araçların 9,6 kW'a kadar şarj edilmesi de mümkündür. Cybertruck, 11,5 kW'a kadar çıkışla evde acil durum güç kaynağı bile sağlayabilir.

Nissan ABD'de

Otomobil üreticisi, Nissan LEAF ile kullanılmak üzere Fermata Energy FE-20 çift yönlü şarj cihazını piyasaya sürdü. LEAF artık FE-20 şarj cihazını kullanarak bataryasını şarj edebiliyor ya da enerjiyi bir binaya veya elektrik şebekesine geri gönderebiliyor.

Hyundai IONIQ 5 & 6

Bir dizi elektrikli otomobil halihazırda araçtan yüke özelliğine sahiptir. Örneğin Hyundai Ioniq 5 / 6 sahipleri için, bir kahve makinesine elektrik sağlamak veya hatta elektrikli bir bisikleti şarj etmek için tip 2 sokete özel bir V2L adaptörü bağlamak yeterlidir.

Gördüğünüz gibi, çift yönlü şarjı destekleyen elektrikli otomobillerin sayısı ve uygun şarj cihazlarının sayısı çok düşük ve dramatik bir şekilde artıyor gibi görünmüyor. Bunun nedeni nedir? Bunun birkaç nedeni var: 

• Öne çıkan yasal sorunlar: Şebekeye geri beslenen elektrik nasıl vergilendirilmelidir? Sonuçta, bir elektrikli araç sahibi, aracını işvereninin ofisinde uygun bir vergi oranıyla ve hatta ücretsiz olarak şarj edebilir ve daha sonra bir ücret karşılığında evde şebekeye geri besleyebilir.

• Çift yönlü şarj, araç aküsünün kullanım ömrünü kısaltır: Enerjinin araç aküsünü fark etmeden terk etmesi söz konusu değildir. Sürekli şarj ve deşarj aküyü eskitir, bu da daha erken değiştirilmesine neden olabilir. Bu, akü en azından bu aşamada tam olarak geri dönüştürülemeyeceği veya yeniden kullanılamayacağı için önemli miktarda gereksiz atık anlamına gelecektir. Ayrıca, bir elektrikli otomobilin bataryası aracın en pahalı bileşenlerinden biridir. Çift yönlü şarj sırasında bataryanın kullanım ömrünü kim garanti ediyor ve bataryanın zamanından önce değiştirilmesi gerekirse ne olacak? Bu durumda potansiyel olarak gerekli olan erken batarya değişiminin maliyetlerini kimin karşılayacağı hala tamamen belirsizdir. Araç üreticisi mi, şebeke operatörü mü, elektrik sağlayıcısı mı yoksa araç sahibi mi? Bu belirsizlikler çözülene kadar, çift yönlü şarjın pratikte uygulanması büyük zorluklarla karşı karşıyadır.

• Normal bir akıllı duvar kutusu yeterlidir: Birçok elektrikli araç sahibi çift yönlü şarjla ilgileniyor çünkü bu, elektrik kesintileri karşısında şaşırmamalarını ve elektrik için daha az ödeme yapmalarını sağlayan bir güvenlik ağı gibi. Ancak, bu umut verici teknolojinin henüz tam olarak gelişmediğinin farkına varmak önemlidir. V2H ve V2G yetenekleri vaat eden bazı çift yönlü şarj istasyonları ön sipariş için mevcut olsa da (henüz piyasada olmasa da), bazıları 20.000 Euro'dan fazla olan yüksek bir fiyat etiketi ile geliyorlar ve bu da onları erken benimseyenler için pahalı bir kumar haline getiriyor. Ve kim bilir, belki de birkaç yıl içinde, teknoloji olgunlaştığında, bu şarj cihazları, çift yönlü şarjın gelişmesiyle birlikte gelecek bazı özelliklere sahip olmadıkları için modası geçmiş olarak kabul edilecektir. Ancak iyi haber şu ki, şebekeye aşırı yüklenmeyi önlemek için şarj akımını kontrol eden akıllı bir duvar kutusu ile birçok çift yönlü şarj işlevi gereksiz hale geliyor.

• Teoride pratikte olduğundan daha karlı görünüyor: Çift yönlü şarj söz konusu olduğunda, çoğu insan kazanılacak para olduğundan bahsetmeden şebeke istikrarından bahsediyor. Odanın ortasında bir fil varmış gibi hissedersiniz. Teorik olarak, daha pahalı olduğunda şebekeye geri elektrik satarak bundan kar edebilirsiniz. Ancak bundan önce, pahalı bir çift yönlü şarj cihazı satın almanız ve bu tür şarjı da destekleyen bir elektrikli otomobil seçmeniz gerekir. Buna ek olarak, araç aküsünün daha erken değiştirilmesi gerekebilir. Ve en önemlisi, bu tür şarj için gerekli bileşenler henüz tam olarak geliştirilmediği için bunların hiçbiri henüz mümkün değil.

Çift yönlü şarjın heyecan verici potansiyeline rağmen, şu anda daha basit ve daha hızlı bir çözüm var: go-e Şarj Cihazımız gibi dinamik yük yönetimine ve esnek elektrik tarifelerine sahip akıllı bir duvar kutusu.

go-e Charger, özellikle go-e Controller veya başka bir uyumlu enerji yönetim sistemi (EMS) ile birlikte çok sayıda pratik avantaj sunar:

• Güvenilir güç kaynağı: Dinamik yük dengeleme, eşit güç dağılımı sağlar ve güç kesintilerini önler.

• Maliyet verimliliği: Esnek elektrik tarifeleri, elektriğin en ucuz olduğu zamanlarda aracınızı şarj ederek şarj maliyetlerini azaltmaya yardımcı olur.

• Şebeke istikrarı: Yük kaydırma ve puant tasarrufu daha istikrarlı bir şebekeye katkıda bulunur. Ayrıca, fazla fotovoltaik şarjı kullanmak ve fazla güneş enerjisini elektrikli aracınızın aküsüne beslemek için go-e Şarj Cihazını ve go-e Kontrol Cihazını veya başka bir EMS'yi kullanabilirsiniz.

• Daha fazla kolaylık: Özel bir uygulama aracılığıyla hem go-e Charger`i hem de go-e Kontrol Cihazını kolayca kontrol edebilirsiniz. Buna ek olarak, kombinasyon otomatik faz değiştirme, enerji izleme ve sorunsuz bir şarj deneyimi için binanızdaki elektrik akışı üzerinde tam kontrol sunar.

Çift yönlü şarjın çözmeyi amaçladığı sorun yük dengelemesidir. Ve şu anda elektrik şebekesi için en büyük zorluklardan biri, genellikle aynı anda gerçekleşen elektrikli araçların toplu şarjıdır. Birçok insan işten eve geliyor ve arabalarını şarj etmeye başlıyor. Bu da elektrik şebekesine ağır bir yük bindiriyor.

Elektrikli bir aracı şarj etmek için harcanan enerji, çoğu insanın evinde bulunan çamaşır makinesi, klima veya diğer ev aletlerinden daha yüksektir.

go-e Charger Gemini ve Gemini flex gibi akıllı wallbox'lar, durumu kontrol altına almak için statik yük dengelemesini etkinleştirir. Statik yük dengeleme ile şarj cihazınızın ayarlarında önceden tanımlanmış sınır değerler uygulanır. Örneğin, siz (veya elektrikçiniz) maksimum güç tüketimini 10 kW olarak ayarlayabilirsiniz. Aynı anda birden fazla şarj istasyonuyla şarj ediyorsanız bunu mutlaka dikkate almalısınız. Bu şekilde yükü eşitler ve şebekenin bir kerede sağlayabileceğinden daha fazlasını tüketmemeye çalışırsınız.

Ancak asıl sihir, go-e Charger go-e Kontrol Cihazına veya başka bir uyumlu enerji yönetim sistemine bağladığınızda gerçekleşir.

go-e Controller, bağlı go-e Charger Cihazlarının şarj gücünü otomatik olarak yönetir ve gerçek zamanlı olarak mevcut elektrik yüküne göre ayarlar. Dinamik yük dengeleme ile sistem, evinizdeki elektrik talebinde ani bir artış olması durumunda, örneğin birkaç cihaz veya bir elektrikli ısıtıcı açıldığında, evinizin elektrik şebekesinin sabit kalmasını ve aşırı yüklenmemesini sağlamak için şarj gücünü geçici olarak azaltabilir. En yüksek talep azalır azalmaz, şarj gücü otomatik olarak tekrar artırılabilir.

Bir başka çözüm de yük kaydırmadır. Bu, şarj işlemini elektrik talebinin düşük olduğu zamanlar için planladığınız anlamına gelir - genellikle geceleri.