Com o rápido crescimento do novo mercado de veículos energéticos da China, a aplicação da tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) tornou-se cada vez mais importante para a construção de estratégias nacionais de energia 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. Através desta tecnologia, os veículos eléctricos podem fornecer energia à rede durante períodos de carga elevada e carregar durante períodos de carga baixa, 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 Novos Veículos e Redes Energéticas”. Com base nas anteriores “Opiniões de Orientação sobre a Construção 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 objetivos específicos e estratégias, e planejou 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 pilhas de carregamento com funções V2G no país, e atualmente existem 3,98 milhões de pilhas de carregamento no país, representando apenas 0,025% do número total de pilhas de carregamento existentes. Além disso, a tecnologia V2G para interação veículo-rede também está relativamente madura, e a aplicação e pesquisa desta tecnologia não são incomuns internacionalmente. Como resultado, há grande espaço para melhorias na popularidade da tecnologia V2G nas cidades.
Como cidade-piloto nacional de baixo carbono, Pequim está a promover a utilização de energias renováveis. Os enormes veículos de energia nova e a infraestrutura de carregamento da cidade lançaram as bases para a aplicação da tecnologia V2G. Até ao final de 2022, a cidade construiu mais de 280.000 pilhas 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 com a viabilidade da operação real e a construção da infra-estrutura correspondente. Tomando Pequim como amostra, pesquisadores do The Paper Research Institute conduziram recentemente uma pesquisa sobre indústrias relacionadas à energia urbana, eletricidade e pilhas de carregamento.
Pilhas de carregamento bidirecionais exigem altos custos de investimento inicial
Os pesquisadores aprenderam 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 destacou o responsável por uma usina, em teoria, a tecnologia V2G é semelhante a permitir que telefones celulares carreguem bancos de energia, mas sua aplicação real requer gerenciamento de bateria e interação com a rede mais avançados.
Os pesquisadores investigaram empresas de pilhas de carregamento em Pequim e descobriram que, atualmente, a maioria das pilhas de carregamento em Pequim são pilhas de carregamento unidirecionais que só podem carregar veículos. Para promover pilhas de carregamento bidirecionais com funções V2G, enfrentamos atualmente vários desafios práticos:
Em primeiro lugar, as cidades de primeiro nível, como Pequim, enfrentam uma escassez de terrenos. Construir estações de carregamento com funções V2G, seja alugando ou comprando terrenos, significa investimento de longo prazo e custos elevados. Além do mais, é difícil encontrar terrenos adicionais disponíveis.
Em segundo lugar, levará tempo para transformar as pilhas de carregamento existentes. O custo de investimento na construção de pilhas de carregamento é relativamente elevado, incluindo o custo de equipamento, espaço de aluguer e cablagem para ligação à rede eléctrica. Esses investimentos geralmente levam pelo menos 2 a 3 anos para serem recuperados. Se a modernização se basear nas pilhas de cobrança existentes, as empresas poderão não ter incentivos suficientes antes de os custos serem 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. Em segundo lugar, se o fornecimento de energia dos veículos eléctricos estiver ligado à rede fora de serviço, isso pode afectar a estabilidade da rede.
A perspectiva tecnológica é otimista e tem grande potencial no longo prazo.
O que a aplicação da tecnologia V2G significa para os proprietários de automóveis? Estudos relevantes mostram que a eficiência energética dos pequenos eléctricos é de cerca de 6km/kWh (ou seja, um quilowatt-hora de electricidade pode percorrer 6 quilómetros). 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 referida empresa de pilhas de carregamento está otimista em relação à tecnologia V2G. Ele ressaltou que um veículo de nova energia pode armazenar 80 quilowatts-hora de eletricidade quando totalmente carregado e pode fornecer 50 quilowatts-hora de eletricidade à rede a cada vez. Calculado com base nos preços de cobrança da eletricidade que os pesquisadores observaram no estacionamento subterrâneo de um shopping center no East Fourth Ring Road, Pequim, o preço de cobrança fora dos horários de pico é de 1,1 yuan/kWh (os preços de cobrança são mais baixos nos subúrbios), e o preço de cobrança durante os horários de pico é de 2,1 yuans/kWh. Supondo que o proprietário do carro carregue todos os dias fora dos horários de pico e forneça energia à rede durante os horários 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 preços da rede elétrica, como a implementação de preços de mercado durante os horários de pico, a receita dos veículos que entregam energia às pilhas de carregamento pode aumentar ainda mais.”
O responsável pela referida central destacou que através da tecnologia V2G, os custos de perda de bateria 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 aproximadamente 55.000 RMB).
Para as empresas de pilhas de carregamento, à medida que o número de novos veículos energéticos continua a aumentar, a procura do mercado pela tecnologia V2G também crescerá. Quando os veículos elétricos transmitem energia à rede através de pilhas de carregamento, as empresas de pilhas de carregamento podem cobrar uma certa “taxa de serviço de plataforma”. Além disso, em muitas cidades da China, as empresas investem e operam pilhas de carregamento, e o governo fornecerá os subsídios correspondentes.
As cidades nacionais 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 uso e o primeiro pedido de transação no 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 National Passenger Car Market Information Joint Association, está otimista quanto ao potencial da tecnologia V2G. Ele disse aos pesquisadores que com o avanço da tecnologia de baterias de energia, o ciclo de vida da bateria pode ser aumentado em 3.000 vezes ou mais, o que equivale a cerca de 10 anos de uso. Isto é extremamente importante para cenários de aplicação onde os veículos elétricos são frequentemente carregados e descarregados.
Pesquisadores estrangeiros fizeram descobertas semelhantes. O ACT da Austrália concluiu recentemente um projeto de pesquisa de tecnologia V2G de dois anos chamado “Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)”. Mostra que, com o desenvolvimento em larga escala da tecnologia, espera-se que os custos de carregamento V2G sejam significativamente reduzidos. Isto significa que, a longo prazo, à medida que o custo das instalações de carregamento diminui, o preço dos veículos eléctricos também diminuirá, reduzindo assim os custos de utilização a longo prazo. As conclusões também poderiam ser particularmente benéficas para equilibrar a entrada de energia renovável na rede durante os períodos de pico de energia.
Necessita da cooperação da rede eléctrica e de uma solução orientada para o mercado.
A nível técnico, o processo de realimentação dos veículos eléctricos para a rede eléctrica aumentará a complexidade da operação global.
Xi Guofu, diretor do Departamento de Desenvolvimento Industrial da State Grid Corporation of China, disse certa vez que carregar veículos com novas energias envolve “alta carga e baixa potência”. A maioria dos proprietários de veículos de energia nova está habituada a carregar entre as 19h00 e as 23h00, o que coincide com o período de pico da carga elétrica residencial. Chega a 85%, o que intensifica o pico de carga de energia e traz maior impacto à rede de distribuição.
De uma perspectiva prática, quando os veículos eléctricos realimentam energia eléctrica para a rede, é necessário um transformador para ajustar a tensão para garantir a compatibilidade com a rede. Isso significa que o processo de descarga do veículo elétrico precisa corresponder à tecnologia do transformador da rede elétrica. Especificamente, a transmissão de energia da pilha de carregamento para o eléctrico envolve a transmissão de energia eléctrica de tensão mais alta para tensão mais baixa, enquanto a transmissão de energia do eléctrico para a pilha de carregamento (e, portanto, para a rede) requer um aumento de um tensão mais baixa para uma tensão mais alta. Em tecnologia é mais complexo, envolvendo conversão de tensão e garantindo a estabilidade da energia elétrica e o cumprimento dos padrões da rede.
O responsável pela referida central destacou que a rede elétrica necessita de 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 fios da rede elétrica existentes não são grossos o suficiente para suportar um grande número de pilhas de carregamento. Isto é equivalente ao sistema de tubulação de água. O tubo principal não consegue fornecer água suficiente para todos os ramais e precisa ser reconectado. Isso requer muita religação. Altos custos de construção.” Mesmo que as pilhas de carregamento estejam 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 (7KW), enquanto a potência total dos eletrodomésticos em uma residência média é de cerca de 3 quilowatts (3KW). Se uma ou duas pilhas de carregamento estiverem conectadas, a carga pode ser totalmente carregada e, mesmo se a energia for usada fora dos horários de pico, a rede elétrica pode se tornar mais estável. No entanto, se um grande número de pilhas de carregamento estiver conectado e a energia for utilizada em horários de pico, a capacidade de carga da rede poderá ser excedida.
O responsável pela referida central disse que na perspectiva da energia distribuída, a mercantilização da electricidade pode ser explorada para resolver o problema de promoção da carga e descarga de novos veículos energéticos para a rede eléctrica no futuro. Actualmente, a energia eléctrica é vendida pelas empresas de produção de energia às empresas da rede eléctrica, que depois a distribuem aos utilizadores e empresas. A circulação multinível aumenta o custo geral da fonte de alimentação. Se os utilizadores e as empresas puderem comprar electricidade directamente às empresas de produção 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. Pode também promover as empresas de pilhas de carregamento a participarem mais activamente no fornecimento de energia e na regulação da rede eléctrica, o que é de grande importância para o funcionamento eficiente do mercado energético e para a promoção da tecnologia de interligação 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 of Vehicles, as pilhas de carregamento de ativos sociais podem ser conectadas à plataforma Internet de Veículos para simplificar as operações dos operadores sociais. Construir o limite, reduzir os custos de investimento, alcançar uma cooperação vantajosa para todos com a plataforma da Internet de Veículos e construir um ecossistema industrial sustentável.
Susana
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Horário da postagem: 10 de fevereiro de 2024
