خودرو به شبکه (V2G) بالاخره استانداردها، خودروها و شرکت‌های برق لازم برای کار کردن را پیدا کرد

خودرو به شبکه (V2G) یک دهه ایده جذاب بوده و تقریباً به همین مدت هم واقعیت حاشیه‌ای داشته. نیسان لیف از ۲۰۱۳ در ژاپن شارژ دوطرفه CHAdeMO داشت. اما بیشتر این سال‌ها V2G یک فناوری نمایشی باقی ماند: از نظر فنی کار می‌کرد اما از نظر تجاری عقیم بود، چون نه پروتکل‌های لازم وجود داشت، نه خودروهای مناسب و نه ساختارهای بازار شرکت‌های برق.

در ۲۰۲۵–۲۰۲۶ سه چیز با هم جمع شد: پروتکل‌های ارتباطی استاندارد (ISO 15118-20)، نسل دوم خودروها با سخت‌افزار بومی دوطرفه و شرکت‌های برق با چارچوب‌های قانونی و انگیزه‌های مالی برای پرداخت واقعی به صاحبان EV بابت خدمات شبکه.

پروتکلی که کار را انجام می‌دهد

V2G فقط به سخت‌افزاری که جریان دوطرفه را ممکن کند نیاز ندارد. خودرو، شارژر و اپراتور شبکه باید با هم ارتباط برقرار کنند تا ظرفیت موجود را ببینند، فرمان‌های اعزام بگیرند و تسویه حساب کنند. استانداردی که این را ممکن می‌کند ISO 15118-20 است که در ۲۰۲۲ نهایی شد و در ۲۰۲۵ به استقرار تجاری رسید.

اضافهٔ مهم نسبت به ISO 15118-2 قبلی، Bidirectional Power Transfer (BPT) است: پروتکل‌های رسمی برای این که خودرو وضعیت شارژ و ظرفیت موجودش را گزارش کند، فرمان‌های اپراتور شبکه را بگیرد و برق را درخواستی تحویل دهد. ارتباط از طریق کابل شارژ با Power Line Communication (PLC) انجام می‌شود. خودرو انرژی در دسترس و برنامهٔ ترجیحی شارژ/تخلیه را منتشر می‌کند. اپراتور خودرو را به عنوان یک منبع انرژی توزیع‌شده اعزام می‌کند - در اصل یک باتری شبکه با چرخ.

ISO 15118-20 از شارژ دوطرفه AC و DC پشتیبانی می‌کند و شامل احراز هویت Plug and Charge (PnC) هم هست، بنابراین خودرو خودش را به شارژر و اپراتور شبکه معرفی می‌کند بدون این که اپ یا کارت RFID جداگانه‌ای لازم باشد. این اتوماسیون سرتاسری همان چیزی است که V2G را از یک آزمایش دستی به یک فناوری عملی تجاری تبدیل می‌کند.

خودروهایی که واقعاً می‌توانند این کار را انجام دهند

نیاز سخت‌افزاری برای V2G یک اینورتر داخلی است که بتواند دوطرفه کار کند - برق AC یا DC را از شبکه برای شارژ بگیرد و DC را از باتری دوباره به AC یا DC برای صادرات تبدیل کند. این با قابلیت خودرو به خانه (V2H) یا خودرو به بار (V2L) متفاوت است که برق را بدون همگام‌سازی با شبکه تحویل می‌دهد.

خودروهای تأییدشدهٔ V2G در ۲۰۲۵–۲۰۲۶ عبارتند از:

Ford F-150 Lightning: Intelligent Backup Power فورد با اینورتر داخلی ۱۹.۲ کیلووات. فورد برنامه‌های آزمایشی V2G فعالی با Pacific Gas & Electric در کالیفرنیا و OVO Energy در بریتانیا دارد. باتری بزرگ ۹۸ کیلووات ساعت F-150 Lightning آن را به یک منبع باارزش برای شبکه تبدیل می‌کند - یک کامیون با ظرفیت کامل معادل مصرف سه روز یک خانه معمولی انرژی ذخیره می‌کند.

Hyundai Ioniq 5 و Ioniq 6، Kia EV6: در پیکربندی‌های V2G در بازارهای منتخب اروپا با شارژرهای DC سازگار در دسترس هستند. هیوندای در صدور گواهی V2G از بیشتر خودروسازان جلوتر بوده و گارانتی‌های خود را برای پوشش صریح استفادهٔ V2G در بازارهای تأییدشده به‌روز کرده است.

Volkswagen ID.4 (2025+): فولکس‌واگن از طریق به‌روزرسانی نرم‌افزاری در ۲۰۲۵ قابلیت شارژ دوطرفه را برای بازارهای دارای زیرساخت شبکه سازگار اضافه کرد - نشان می‌دهد که به‌روزرسانی‌های OTA می‌توانند قابلیت V2G را به سخت‌افزار موجود اضافه کنند.

Nissan Leaf (CHAdeMO): هنوز اولین خودروی V2G در ژاپن است که از طریق CHAdeMO کار می‌کند. افول CHAdeMO در آمریکای شمالی ارتباط آن را خارج از ژاپن و بخشی از اروپا محدود کرده است، جایی که استاندارد کانکتور هنوز پوشش شارژر قابل توجهی دارد.

Tesla: نه هنوز. تسلا V2H را از طریق Powerwall ارائه می‌دهد اما V2G به معنای پروتکل ISO 15118-20 را فعال نکرده است. با توجه به تمایل تسلا به یکپارچگی عمودی و پروتکل‌های اختصاصی، این یک شکاف قابل توجه در اکوسیستم V2G است - و فرصتی برای رقبا.

شرکت‌های برق برای چه چیزی پول می‌دهند

جریان‌های ارزش V2G پیچیده‌تر از فروش برق با قیمت اوج هستند. باارزش‌ترین خدمات عبارتند از:

تنظیم فرکانس: شبکه‌ها باید دقیقاً ۵۰ هرتز (اروپا) یا ۶۰ هرتز (آمریکای شمالی) را حفظ کنند. با نوسان تولید تجدیدپذیر به دلیل پوشش ابر و سرعت باد، فرکانس منحرف می‌شود. اپراتورهای شبکه برای دارایی‌هایی که بتوانند در عرض چند ثانیه برق جذب یا تحویل دهند تا فرکانس را تصحیح کنند، پول می‌دهند. یک ناوگان EV با قابلیت V2G که در ۵۰۰ میلی‌ثانیه واکنش نشان دهد از نظر فنی برای این خدمت ایده‌آل است.

کاهش تقاضای اوج: شرکت‌های برق برای جلوگیری از ساخت نیروگاه‌های پیک (توربین‌های گازی که بیشتر سال بیکار هستند اما در ساعات اوج باید کار کنند) هزینه ظرفیت می‌دهند. ناوگانی از EVها که در زمان اوج تابستان بین ۳ تا ۷ عصر تخلیه شوند می‌توانند بسته به قوانین بازار، در برخی ایالت‌های آمریکا ۱۰۰ تا ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلووات در سال در بازارهای ظرفیت درآمد داشته باشند.

رفع تراکم محلی: در مناطقی با شبکه‌های توزیع محدود، V2G می‌تواند از اضافه‌بار ترانسفورماتور در ساعات اوج جلوگیری کند و هزینه‌های گران به‌روزرسانی زیرساخت شبکه را به تأخیر بیندازد. این موضوع به‌ویژه در مناطقی با پذیرش بالای EV که تقاضای شارژ به ترانسفورماتورهای محلی فشار می‌آورد، مهم است.

در کالیفرنیا، آزمایش V2G شرکت OhmConnect با نیسان لیف و هیوندای به شرکت‌کنندگان در زمان هشدارهای انعطاف‌پذیری به ازای هر کیلووات ساعت ۰٫۴۰ تا ۰٫۷۵ دلار پرداخت کرد - که به طور معناداری بالاتر از نرخ استاندارد برق خرده‌فروشی ۰٫۲۸ تا ۰٫۳۵ دلار در منطقه PG&E است. در بریتانیا، برنامه Powerloop شرکت Octopus Energy از ۲۰۲۲ به صاحبان EV برای صادرات V2G پرداخت می‌کند، با نرخ‌های متغیر بسته به شرایط تقاضای شبکه.

مسئلهٔ تخریب باتری

نگرش دائمی درباره V2G این است که چرخه‌های اضافی شارژ-تخلیه باتری را سریع‌تر تخریب می‌کند و هزینه‌ای ایجاد می‌کند که بخشی یا تمام درآمد V2G را خنثی می‌کند. تحقیقات در این زمینه دقیق‌تر شده است.

مطالعه‌ای از دانشگاه وارویک در ۲۰۲۴ نشان داد که V2G مدیریت‌شده - اعزام در یک پنجرهٔ محدود وضعیت شارژ ۳۰ تا ۸۰ درصد به جای چرخش بین ۰ تا ۱۰۰ درصد - تخریب تقویمی کمتری نسبت به الگوهای رانندگی معمولی EV ایجاد کرد. مکانیزم: باتری‌ها وقتی در وضعیت شارژ بالا (بالای ۸۰ درصد) نگه داشته شوند سریع‌تر تخریب می‌شوند و الگوریتم‌های V2G مدیریت‌شده باتری را در محدوده‌ای پایین‌تر و پایدارتر در طول خدمت شبکه نگه می‌دارند.

متغیر کلیدی استراتژی اعزام است. الگوریتم‌های V2G آگاه از تخریب که از وضعیت شارژ بالا و دمای بالا اجتناب می‌کنند می‌توانند V2G را برای سلامت باتری نسبت به شارژ مدیریت‌نشده خنثی یا کمی مثبت کنند. به‌روزرسانی گارانتی هیوندای و نیسان برای پوشش صریح استفاده از V2G در بازارهای تأییدشده قوی‌ترین سیگنال است که خودروسازان ریسک تخریب را مدل‌سازی کرده و از نتیجه راضی هستند.

تصویر قانونی

V2G در مقیاس تجاری به سه چیز از قانون‌گذاران نیاز دارد: استانداردهای اتصال (شرکت‌های برق باید اتصالات دوطرفه را بپذیرند)، ساختارهای تعرفه (غرامت در سطح خرده‌فروشی یا دسترسی به بازار برای صادرات V2G) و قوانین تجمیع (EVها باید بتوانند در نیروگاه‌های مجازی تجمیع شوند که در بازارهای عمده‌فروشی پیشنهاد دهند).

کالیفرنیا از نظر پیشرفت در آمریکا جلوتر است. Rule 21 کمیسیون خدمات عمومی کالیفرنیا (CPUC) اتصال برای EVها را پوشش می‌دهد. برنامهٔ خودتولیدی (Self-Generation Incentive Program) اکنون به تجهیزات V2G نیز تسری یافته است. همکاری نیروگاه مجازی (Virtual Power Plant Partnership) که در ۲۰۲۳ اعلام شد، مسیری بازار را برای تجمیع‌کنندگان EV برای پیشنهاد در بازارهای عمده‌فروشی فراهم می‌کند.

در اتحادیه اروپا، بخشنامهٔ بهره‌وری انرژی ۲۰۲۳ از کشورهای عضو می‌خواهد دسترسی غیرتبعیض‌آمیز بازار را برای منابع انرژی توزیع‌شده از جمله خودروهای V2G تضمین کنند. دفتر خودروهای آلایندگی صفر بریتانیا از طریق برنامه‌های نمایشی خود استقرار شارژرهای V2G را در مقیاس تأمین مالی کرد.

تصویر ۲۰۳۰

BloombergNEF تخمین می‌زند تا ۲۰۳۰ حدود ۴۰ میلیون خودروی دارای قابلیت V2G در جهان وجود داشته باشد که ۸۰۰ گیگاوات ساعت ذخیره قابل دسترسی را نشان می‌دهد - تقریباً برابر با کل ذخیره باتری در مقیاس شبکه که تا ۲۰۲۴ در جهان نصب شده است. پیامدها برای پایداری شبکه، اقتصاد نیروگاه‌های پیک و یکپارچه‌سازی تجدیدپذیر قابل توجه است: ناوگانی از EVها که در میانه‌روز انرژی خورشیدی مازاد را جذب کرده و در اوج عصر تحویل می‌دهند، یک سیستم ذخیره توزیع‌شده است که از قبل وجود دارد و مصرف‌کنندگان از قبل برایش پول می‌دهند.

محدودیت دیگر فناوری نیست. لایه هماهنگی است: هماهنگ کردن همزمان شرکت‌های برق، خودروسازان، تولیدکنندگان شارژر، تجمیع‌کنندگان و قانون‌گذاران روی پروتکل‌ها و ساختارهای بازار یکسان. ISO 15118-20 پایه فنی است. ساختار تجاری اکنون روی آن در حال ساخته شدن است و آزمایش‌های ۲۰۲۵–۲۰۲۶ اثبات مفهومی هستند که تعیین می‌کنند این فناوری چقدر سریع مقیاس می‌شود.