Com o rápido crescimento do mercado de veículos de nova energia 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 pilhas de carregamento bidirecionais para realizar a transmissão de energia do veículo para a rede. Por meio dessa tecnologia, os veículos elétricos podem fornecer energia à rede durante períodos de alta carga e recarregar durante períodos de baixa carga, 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 interna visando especificamente a tecnologia V2G - "Opiniões de Implementação sobre o Fortalecimento da Integração e Interação de Veículos de Nova Energia e Redes Elétricas". Com base nas anteriores "Opiniões Orientadoras sobre a Construção Adicional de um Sistema de Infraestrutura de Carregamento de Alta Qualidade" emitidas pelo Gabinete Geral do Conselho de Estado, as opiniões de implementação não apenas esclareceram a definição de tecnologia interativa veículo-rede, mas também apresentaram metas e estratégias específicas, e planejaram usá-las no Delta do Rio Yangtze, Delta do Rio das Pérolas, Pequim-Tianjin-Hebei-Shandong, Sichuan e Chongqing e 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, e atualmente existem 3,98 milhões de pontos de recarga no país, representando apenas 0,025% do número total de pontos de recarga existentes. Além disso, a tecnologia V2G para interação veículo-rede também é relativamente madura, e a aplicação e a pesquisa dessa tecnologia não são incomuns internacionalmente. Como resultado, há grande espaço para melhorias na popularidade da tecnologia V2G nas cidades.
Como piloto nacional de cidade de baixo carbono, Pequim está promovendo o uso de energia renovável. Os enormes veículos de nova energia e a infraestrutura de carregamento da cidade lançaram as bases para a aplicação da tecnologia V2G. Até o final de 2022, a cidade havia construído mais de 280.000 estações de carregamento 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 Paper Research Institute realizaram recentemente uma pesquisa sobre os setores de energia urbana, eletricidade e pilhas de carregamento.
Estacas de carregamento bidirecionais exigem altos custos de investimento inicial
Pesquisadores descobriram que, se a tecnologia V2G for popularizada em ambientes urbanos, ela poderá efetivamente aliviar o problema atual de "pilhas de carregamento difíceis de encontrar" nas cidades. A China ainda está nos estágios iniciais de aplicação da tecnologia V2G. Como apontou o responsável por uma usina de energia, em teoria, a tecnologia V2G é semelhante a permitir que celulares carreguem baterias externas, mas sua aplicação prática requer gerenciamento de bateria e interação com a rede mais avançados.
Pesquisadores investigaram empresas de estações de recarga em Pequim e descobriram que, atualmente, a maioria das estações de recarga em Pequim são estações de recarga unidirecionais, que só podem carregar veículos. Para promover estações de recarga bidirecionais com funções V2G, enfrentamos atualmente vários desafios práticos:
Em primeiro lugar, cidades de primeiro escalão, como Pequim, enfrentam escassez de terrenos. Construir estações de recarga com funções V2G, seja por meio de arrendamento ou compra de terrenos, significa um investimento de 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 do investimento na construção de estações de carregamento é relativamente alto, incluindo o custo do equipamento, do espaço para aluguel e da fiação para conexão à rede elétrica. Esses investimentos geralmente levam pelo menos 2 a 3 anos para serem recuperados. Se a modernização for baseada nas estações de carregamento existentes, as empresas podem não ter incentivos suficientes antes que os custos sejam recuperados.
Anteriormente, relatos 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. O segundo, se o fornecimento de energia dos veículos elétricos estiver inoperante, isso pode afetar a estabilidade da rede.
A perspectiva tecnológica é otimista e tem grande potencial a longo prazo.
O que a aplicação da tecnologia V2G significa para os proprietários de automóveis? Estudos relevantes mostram que a eficiência energética de pequenos bondes 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 é geralmente de 60 a 80 kWh (60 a 80 quilowatts-hora de eletricidade), e um carro elétrico pode carregar cerca de 80 quilowatts-hora de eletricidade. No entanto, o consumo de energia do veículo também inclui ar-condicionado, etc. Em comparação com o estado ideal, a distância percorrida será reduzida.
O responsável pela empresa de estações de carregamento mencionada está otimista em relação à tecnologia V2G. 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 elétrica a cada vez. Calculado com base nos preços de eletricidade para carregamento que os pesquisadores observaram no estacionamento subterrâneo de um shopping center no East Fourth Ring Road, em Pequim, o preço de carregamento fora do horário de pico é de 1,1 yuan/kWh (os preços de carregamento são mais baixos nos subúrbios) e o preço de carregamento durante o horário de pico é de 2,1 yuan/kWh. Supondo que o proprietário do carro carregue fora do horário de pico todos os dias e forneça energia à rede elétrica durante o horário de pico, com base nos preços atuais, o proprietário do carro pode obter um lucro de pelo menos 50 yuans por dia. "Com possíveis ajustes de preço da rede elétrica, como a implementação de preços de mercado durante o horário de pico, a receita dos veículos que fornecem energia às estações de carregamento pode aumentar ainda mais."
O responsável pela usina elétrica mencionada destacou que, por meio da tecnologia V2G, os custos com perdas de bateria devem ser considerados quando 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 aproximadamente RMB 55.000).
Para as empresas de estações de carregamento, à medida que o número de veículos de nova energia continua a aumentar, a demanda do mercado por tecnologia V2G também crescerá. Quando veículos elétricos transmitem energia para a rede por meio de estações de carregamento, as empresas de estações de carregamento podem cobrar uma determinada "taxa de serviço de plataforma". Além disso, em muitas cidades da China, as empresas investem e operam estações de carregamento, e o governo fornecerá subsídios correspondentes.
Cidades locais estão gradualmente promovendo aplicações V2G. Em julho de 2023, a primeira estação de demonstração de carregamento V2G da cidade de Zhoushan foi oficialmente colocada em operação, e o primeiro pedido de transação em 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 Automóveis de Passageiros, está otimista quanto ao potencial da tecnologia V2G. Ele disse aos pesquisadores que, com o avanço da tecnologia de baterias elétricas, a vida útil da bateria pode ser aumentada para 3.000 vezes ou mais, o que equivale a cerca de 10 anos de uso. Isso é extremamente importante para cenários de aplicação em que veículos elétricos são frequentemente carregados e descarregados.
Pesquisadores estrangeiros chegaram a conclusões semelhantes. O ACT da Austrália concluiu recentemente um projeto de pesquisa de dois anos sobre tecnologia V2G, denominado "Transformando Veículos Elétricos em Serviços de Rede (REVS)". O projeto demonstra que, com o desenvolvimento em larga escala da tecnologia, espera-se que os custos de carregamento V2G sejam significativamente reduzidos. Isso significa que, a longo prazo, à medida que o custo das instalações de carregamento diminui, o preço dos veículos elétricos também diminuirá, 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 energia.
É necessária a cooperação da rede elétrica e uma solução orientada para o mercado.
No nível técnico, o processo de realimentação dos veículos elétricos na 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 movidos a novas energias envolve "alta carga e baixo consumo de energia". A maioria dos proprietários de veículos movidos a novas energias está acostumada a carregar entre 19h e 23h, que coincide com o horário de pico da carga elétrica residencial. A carga chega a 85%, o que intensifica o pico de carga e traz um impacto maior à rede de distribuição.
Do ponto de vista prático, quando veículos elétricos retornam energia elétrica para a rede, um transformador é necessário para ajustar a tensão 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 da pilha de recarga para o bonde envolve a transmissão de energia elétrica de uma tensão mais alta para uma mais baixa, enquanto a transmissão de energia do bonde para a pilha de recarga (e, portanto, para a rede) requer um aumento de uma tensão mais baixa para uma mais alta. Em termos de tecnologia, é mais complexo, envolvendo a conversão de tensão e garantindo a estabilidade da energia elétrica e a conformidade com os padrões da rede.
O responsável pela referida usina destacou que a rede elétrica precisa realizar um gerenciamento preciso de energia para os processos de carga e descarga de vários 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 fios da rede elétrica existentes não são grossos o suficiente para suportar um grande número de estações de recarga. Isso é equivalente ao sistema de tubulação de água. A tubulação principal não consegue fornecer água suficiente para todos os ramais e precisa ser refeita. Isso exige muita fiação. Altos custos de construção.” Mesmo que as estações de recarga sejam instaladas em algum lugar, elas podem não funcionar corretamente devido a problemas de capacidade da rede.
O trabalho de adaptação correspondente precisa ser avançado. Por exemplo, a potência das pilhas de carregamento lento é geralmente de 7 quilowatts (7 kW), enquanto a potência total dos eletrodomésticos em uma residência média é de cerca de 3 quilowatts (3 kW). Se uma ou duas pilhas de carregamento estiverem conectadas, a carga pode ser totalmente carregada e, mesmo que a energia seja usada fora do horário de pico, a rede elétrica pode ser estabilizada. No entanto, se um grande número de pilhas de carregamento estiver conectado e a energia for usada nos horários de pico, a capacidade de carga da rede pode ser excedida.
O responsável pela referida usina afirmou que, sob a perspectiva da energia distribuída, a mercantilização da eletricidade pode ser explorada para solucionar o problema de promover o carregamento e o descarregamento de veículos movidos a novas energias na rede elétrica no futuro. Atualmente, a energia elétrica é vendida por empresas de geração de energia para empresas da rede elétrica, que a distribuem aos usuários e empresas. A circulação em vários níveis aumenta o custo geral do fornecimento de energia. Se usuários e empresas puderem comprar eletricidade diretamente das empresas de geração de energia, isso simplificará a cadeia de fornecimento de energia. "A compra direta pode reduzir os elos intermediários, reduzindo assim o custo operacional da eletricidade. Também pode incentivar as empresas de estações de carregamento a participarem mais ativamente do fornecimento de energia e da regulamentação 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 de Internet de Veículos, as estações de carregamento de ativos sociais podem ser conectadas à plataforma de Internet de Veículos para simplificar as operações dos operadores sociais. Atingir o limiar, reduzir os custos de investimento, alcançar uma cooperação vantajosa com a plataforma de Internet de Veículos e construir um ecossistema industrial sustentável.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Horário da publicação: 10 de fevereiro de 2024
