Com o rápido crescimento do mercado de veículos de novas energias na China, a aplicação da tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) tornou-se cada vez mais importante para a construção de estratégias energéticas nacionais e redes inteligentes. A tecnologia V2G transforma veículos elétricos em unidades móveis de armazenamento de energia e utiliza estações de carregamento bidirecionais para realizar a transmissão de energia do veículo para a rede elétrica. Por meio dessa tecnologia, os veículos elétricos podem fornecer energia à rede durante períodos de alta demanda e carregar durante períodos de baixa demanda, ajudando a equilibrar a carga na rede.
Em 4 de janeiro de 2024, a Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma e outros departamentos emitiram o primeiro documento de política nacional direcionado especificamente à tecnologia V2G – “Opiniões de Implementação sobre o Fortalecimento da Integração e Interação de Veículos de Nova Energia e Redes Elétricas”. Com base nas “Opiniões Orientadoras sobre a Construção de um Sistema de Infraestrutura de Recarga de Alta Qualidade” emitidas anteriormente pelo Gabinete Geral do Conselho de Estado, as opiniões de implementação não apenas esclareceram a definição de tecnologia interativa veículo-rede, mas também propuseram metas e estratégias específicas, e planejaram utilizá-las no Delta do Rio Yangtzé, no Delta do Rio das Pérolas, na região de Pequim-Tianjin-Hebei-Shandong, em Sichuan e Chongqing, entre outras regiões com condições maduras, para estabelecer projetos de demonstração.
Informações anteriores mostram que existem apenas cerca de 1.000 pontos de recarga com funções V2G no país, enquanto que atualmente existem 3,98 milhões de pontos de recarga no país, representando apenas 0,025% do total existente. Além disso, a tecnologia V2G para interação veículo-rede também é relativamente madura, e a aplicação e pesquisa dessa tecnologia são comuns internacionalmente. Consequentemente, há um grande potencial de crescimento na popularização da tecnologia V2G nas cidades.
Como projeto piloto nacional de cidade de baixo carbono, Pequim está promovendo o uso de energia renovável. A enorme quantidade de veículos de nova energia e a infraestrutura de recarga da cidade criaram as bases para a aplicação da tecnologia V2G (Vehicle-to-Grid). Até o final de 2022, a cidade havia construído mais de 280.000 pontos de recarga e 292 estações de troca de baterias.
No entanto, durante o processo de promoção e implementação, a tecnologia V2G também enfrenta uma série de desafios, principalmente relacionados à viabilidade da operação real e à construção da infraestrutura correspondente. Tomando Pequim como exemplo, pesquisadores do Instituto de Pesquisa de Papel realizaram recentemente um levantamento sobre as indústrias de energia urbana, eletricidade e pontos de recarga.
Estacas de carregamento bidirecional exigem altos custos de investimento inicial.
Pesquisadores descobriram que, se a tecnologia V2G for popularizada em ambientes urbanos, poderá aliviar efetivamente o problema atual da dificuldade em encontrar pontos de recarga nas cidades. A China ainda está nos estágios iniciais de aplicação da tecnologia V2G. Como apontou o responsável por uma usina elétrica, em teoria, a tecnologia V2G é semelhante a permitir que celulares carreguem baterias portáteis, mas sua aplicação prática requer um gerenciamento de baterias mais avançado e maior interação com a rede elétrica.
Pesquisadores investigaram empresas de pontos de recarga em Pequim e descobriram que, atualmente, a maioria dos pontos de recarga na cidade são unidirecionais, ou seja, carregam apenas veículos. Para promover pontos de recarga bidirecionais com funcionalidade V2G (Vehicle-to-Grid), enfrentamos diversos desafios práticos:
Em primeiro lugar, as cidades de primeira linha, como Pequim, enfrentam uma escassez de terrenos. Construir estações de carregamento com funções V2G, seja por meio de arrendamento ou compra de terrenos, significa investimento a longo prazo e custos elevados. Além disso, é difícil encontrar terrenos adicionais disponíveis.
Em segundo lugar, a transformação das estações de carregamento existentes levará tempo. O custo de investimento para a construção dessas estações é relativamente alto, incluindo o custo de equipamentos, aluguel de espaço e fiação para conexão à rede elétrica. Esses investimentos geralmente levam pelo menos 2 a 3 anos para serem recuperados. Se a modernização for baseada em estações de carregamento já existentes, as empresas podem não ter incentivos suficientes antes que os custos sejam recuperados.
Anteriormente, reportagens da mídia afirmavam que, atualmente, a popularização da tecnologia V2G nas cidades enfrentaria dois grandes desafios: o primeiro é o alto custo inicial de construção. Em segundo lugar, se a alimentação dos veículos elétricos for conectada à rede elétrica de forma irregular, isso poderá afetar a estabilidade da rede.
A perspectiva tecnológica é otimista e apresenta grande potencial a longo prazo.
O que a aplicação da tecnologia V2G significa para os proprietários de carros? Estudos relevantes mostram que a eficiência energética de pequenos veículos elétricos é de cerca de 6 km/kWh (ou seja, um quilowatt-hora de eletricidade pode percorrer 6 quilômetros). A capacidade da bateria de pequenos veículos elétricos geralmente varia de 60 a 80 kWh (60 a 80 quilowatts-hora de eletricidade), e um carro elétrico pode ser carregado com cerca de 80 quilowatts-hora de eletricidade. No entanto, o consumo de energia do veículo também inclui o ar condicionado, etc. Comparado ao estado ideal, a autonomia será reduzida.
O responsável pela empresa de pontos de recarga mencionada anteriormente está otimista em relação à tecnologia V2G (Vehicle-to-Grid). Ele destacou que um veículo de nova energia pode armazenar 80 quilowatts-hora de eletricidade quando totalmente carregado e fornecer 50 quilowatts-hora de eletricidade à rede a cada recarga. Calculando com base nos preços da eletricidade para recarga observados por pesquisadores no estacionamento subterrâneo de um shopping center na Quarta Avenida Circular Leste, em Pequim, o preço da recarga fora do horário de pico é de 1,1 yuan/kWh (os preços são mais baixos nos subúrbios), e o preço durante o horário de pico é de 2,1 yuan/kWh. Supondo que o proprietário do carro carregue o veículo fora do horário de pico todos os dias e forneça energia à rede durante o horário de pico, com base nos preços atuais, ele pode obter um lucro de pelo menos 50 yuans por dia. "Com possíveis ajustes de preços da rede elétrica, como a implementação de preços de mercado durante o horário de pico, a receita proveniente da energia fornecida pelos veículos aos pontos de recarga pode aumentar ainda mais."
O responsável pela usina mencionada destacou que, com a tecnologia V2G, os custos de perda de energia das baterias devem ser considerados quando os veículos elétricos enviam energia para a rede. Relatórios relevantes indicam que o custo de uma bateria de 60 kWh é de aproximadamente US$ 7.680 (equivalente a cerca de RMB 55.000).
Para as empresas de pontos de recarga, à medida que o número de veículos de novas energias continua a aumentar, a demanda de mercado pela tecnologia V2G (Vehicle-to-Grid) também crescerá. Quando os veículos elétricos transmitem energia para a rede elétrica através dos pontos de recarga, as empresas responsáveis por esses pontos podem cobrar uma determinada "taxa de serviço da plataforma". Além disso, em muitas cidades da China, empresas investem e operam pontos de recarga, e o governo oferece subsídios correspondentes.
As cidades do país estão gradualmente promovendo aplicações V2G (veículo para rede). Em julho de 2023, a primeira estação de demonstração de carregamento V2G da cidade de Zhoushan foi oficialmente inaugurada, e o primeiro pedido de transação em um parque na província de Zhejiang foi concluído com sucesso. Em 9 de janeiro de 2024, a NIO anunciou que seu primeiro lote de 10 estações de carregamento V2G em Xangai foi oficialmente colocado em operação.
Cui Dongshu, secretário-geral da Associação Conjunta de Informações do Mercado Nacional de Veículos de Passageiros, está otimista quanto ao potencial da tecnologia V2G (Vehicle-to-Grid). Ele afirmou aos pesquisadores que, com o avanço da tecnologia de baterias de alta potência, a vida útil das baterias pode ser aumentada em 3.000 ciclos ou mais, o que equivale a cerca de 10 anos de uso. Isso é extremamente importante para cenários de aplicação em que os veículos elétricos são frequentemente carregados e descarregados.
Pesquisadores estrangeiros chegaram a conclusões semelhantes. O Território da Capital Australiana (ACT) concluiu recentemente um projeto de pesquisa de dois anos sobre a tecnologia V2G, chamado "Realizando a Integração de Veículos Elétricos à Rede Elétrica (REVS)". O projeto demonstra que, com o desenvolvimento em larga escala dessa tecnologia, espera-se uma redução significativa nos custos de carregamento V2G. Isso significa que, a longo prazo, à medida que o custo das instalações de carregamento diminui, o preço dos veículos elétricos também cairá, reduzindo assim os custos de uso a longo prazo. As descobertas também podem ser particularmente benéficas para equilibrar a entrada de energia renovável na rede durante os períodos de pico de consumo.
É necessária a cooperação da rede elétrica e uma solução orientada para o mercado.
Em termos técnicos, o processo de integração dos veículos elétricos à rede elétrica aumentará a complexidade da operação geral.
Xi Guofu, diretor do Departamento de Desenvolvimento Industrial da State Grid Corporation of China, afirmou certa vez que o carregamento de veículos de novas energias envolve "alta carga e baixa potência". A maioria dos proprietários de veículos de novas energias está acostumada a carregá-los entre 19h e 23h, período que coincide com o pico de consumo de energia elétrica residencial, chegando a 85%, o que intensifica a sobrecarga e impacta significativamente a rede de distribuição.
Do ponto de vista prático, quando os veículos elétricos injetam energia elétrica na rede, é necessário um transformador para ajustar a voltagem e garantir a compatibilidade com a rede. Isso significa que o processo de descarga do veículo elétrico precisa ser compatível com a tecnologia do transformador da rede elétrica. Especificamente, a transmissão de energia do ponto de recarga para o bonde envolve a conversão de energia elétrica de uma voltagem mais alta para uma mais baixa, enquanto a transmissão de energia do bonde para o ponto de recarga (e, portanto, para a rede) requer um aumento de uma voltagem mais baixa para uma mais alta. Tecnicamente, o processo é mais complexo, envolvendo a conversão de voltagem e a garantia da estabilidade da energia elétrica e da conformidade com os padrões da rede.
O responsável pela referida central elétrica salientou que a rede elétrica precisa realizar uma gestão energética precisa para os processos de carga e descarga de múltiplos veículos elétricos, o que não é apenas um desafio técnico, mas também envolve o ajuste da estratégia de operação da rede.
Ele disse: “Por exemplo, em alguns lugares, os cabos da rede elétrica existente não são grossos o suficiente para suportar um grande número de pontos de recarga. Isso é equivalente a um sistema de encanamento de água. O cano principal não consegue fornecer água suficiente para todos os ramais e precisa ser refeito. Isso exige muita fiação nova e altos custos de construção.” Mesmo que os pontos de recarga sejam instalados em algum lugar, eles podem não funcionar corretamente devido a problemas de capacidade da rede.
É necessário avançar nos trabalhos de adaptação correspondentes. Por exemplo, a potência dos pontos de recarga lenta geralmente é de 7 quilowatts (7 kW), enquanto a potência total dos eletrodomésticos em uma residência média é de cerca de 3 quilowatts (3 kW). Se um ou dois pontos de recarga forem conectados, a carga pode ser totalmente suprida e, mesmo que a energia seja utilizada em horários de menor consumo, a rede elétrica pode se tornar mais estável. No entanto, se um grande número de pontos de recarga for conectado e a energia for utilizada em horários de pico, a capacidade de carga da rede pode ser excedida.
O responsável pela usina mencionada afirmou que, sob a perspectiva de energia distribuída, a comercialização da eletricidade pode ser explorada para solucionar o problema da promoção do carregamento e descarregamento de veículos de novas energias na rede elétrica no futuro. Atualmente, a energia elétrica é vendida por empresas geradoras para empresas de distribuição, que, por sua vez, a distribuem para usuários e empresas. Essa circulação em múltiplos níveis aumenta o custo total do fornecimento de energia. Se usuários e empresas puderem comprar eletricidade diretamente das empresas geradoras, isso simplificará a cadeia de fornecimento de energia. “A compra direta pode reduzir os elos intermediários, diminuindo assim o custo operacional da eletricidade. Também pode incentivar as empresas de pontos de recarga a participarem mais ativamente do fornecimento e da regulação da rede elétrica, o que é de grande importância para a operação eficiente do mercado de energia e para a promoção da tecnologia de interconexão veículo-rede.”
Qin Jianze, diretor do Centro de Serviços de Energia (Centro de Controle de Carga) da State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., sugeriu que, aproveitando as funções e vantagens da plataforma Internet dos Veículos (IoV), os pontos de recarga de ativos sociais podem ser conectados a essa plataforma para simplificar as operações dos operadores sociais. Isso permite criar uma barreira de entrada, reduzir os custos de investimento, alcançar uma cooperação vantajosa para ambas as partes com a plataforma IoV e construir um ecossistema industrial sustentável.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Data da publicação: 10 de fevereiro de 2024
