Batterien
Veröffentlicht auf 19. Oktober 2020 |
von Joe Wachunas
19. Oktober 2020 durch Joe Wachunas
Die Nutzung der Energie in unseren Autobatterien zur Stromversorgung unserer Häuser in Notfällen und unseres Stromnetzes in Zeiten höchster Nutzung hat sich wie der heilige Gral angefühlt, in dem sich Elektrofahrzeuge, erneuerbare Energien und effiziente Gebäude kreuzen. Vor ein Webinar Meine gemeinnützige Organisation beschäftigt sich diese Woche mit diesem Thema. Ich dachte, ich würde eines der Unternehmen auf dem neuesten Stand der Vehicle-to-Grid-Technologie (V2G) fragen, wo die Dinge in diesem wichtigen Sektor stehen. Ich habe Marc Trahand von interviewt Nuvve über ihre Arbeit mit elektrischen Schulbussen und wenn er sieht, dass V2G zu Verbrauchern in den USA kommt.
Forth: Marc, erzähl uns, warum Vehicle to Grid gut mit elektrischen Schulbussen funktioniert.
Marc Trahand: Nuvves Fokus in den USA liegt auf der Förderung von V2G-Technologien durch elektrische Schulbusse. Diese Anwendung von V2G ist ideal und weltweit einzigartig. Schulbusse bringen Kinder morgens zur Schule und bringen sie nachmittags zurück und sind daher lange geparkt. Wenn Sie dies mit großen Batterien und großen Ladegeräten (derzeit 60 kW und sehr bald 120 kW) kombinieren, steht den Versorgungsunternehmen eine enorme Menge an Strom und Energie zur Verfügung. Es ist wie das ideale Aushängeschild für V2G. Das war ein Schwerpunkt hier in den USA, aber Nuvves ursprünglicher Ausflug in V2G war mit normalen, leichten Nutzfahrzeugen.
Nuvve betreibt seit vier Jahren V2G in Dänemark
Viertens: Erzählen Sie uns von einem Tag im Leben eines typischen Schulbusses, der in einem V2G-Programm verwendet wird.
Marc: Die Fahrmuster sind mit Schulbussen wirklich vorhersehbar. Das Fahren ist offensichtlich das Hauptziel dieser Busse. Daher stellen wir jederzeit sicher, dass die Batterien die Energie haben, die sie zum Fahren benötigen. Im Falle eines Schulbusses haben die Fahrer, wenn sie morgens eintreffen, das Fahrzeug für den Tag vorgeladen. Es kann 100% sein, wenn der Schulbus an diesem Tag weit fährt, aber es kann nicht 100% sein – es ist nicht erforderlich, eine Batterie zu überladen, wenn an diesem Tag nur 20 Meilen gefahren werden. Dieser Schulbus wird wahrscheinlich um 10 Uhr morgens wieder im Depot sein und kann von 10 Uhr bis gegen 14 Uhr Netzdienste anbieten, wenn er wieder ausfährt, um die Kinder von der Schule nach Hause zu bringen. Die meisten Busse sind um 16 oder 17 Uhr wieder im Depot. Zu diesem Zeitpunkt müssen die Busse angeschlossen werden, und dann übernimmt unsere Software automatisch.
Viertens: Werden die Busse bei ihrer Rückkehr genügend Energie haben, um das Stromnetz in Spitzenzeiten mit Strom zu versorgen?
Marc: Es kommt wirklich darauf an, welchen Service du machen willst. Manchmal helfen Sie dabei, Energie durch Nachfrageantwort wieder ans Netz zu bringen, und manchmal ist der Energiebedarf in diesen Märkten sehr hoch, und Sie müssen sicherstellen, dass Ihr Bus dafür vorinstalliert ist. Eine andere Art von Service, bei dem Sie nicht viel Energie benötigen, ist beispielsweise die Frequenzregelung, bei der Sie eine Stromkapazität für das Netz bereitstellen und dafür bezahlt werden, aber nicht unbedingt viel Energie verbrauchen. Einige der Batterien, die diesen Service anbieten – beispielsweise innerhalb von zwei Stunden – variieren im tatsächlichen Ladezustand nur um 4 bis 5 Prozent. Und Sie wissen nicht, ob es steigen oder fallen wird – Sie folgen nur der Frequenz, Sie folgen den Anweisungen des Netzbetreibers, was Sie bereitstellen sollen.
Schulbusse als große Batterien, mit denen Bezirke Geld sparen und Versorgungsunternehmen Spitzenlasten ausgleichen können.
Viertens: Welche Dienste werden V2G-Anbieter in Zukunft anbieten?
Marc: Es kommt darauf an, wo du bist. In Kalifornien, wo die Energiemärkte nicht wirklich offen sind, geht es eher um Optimierung hinter dem Zähler, Nachfragegebühren und Nutzungsdauer. Aber Sie wechseln in andere Bundesstaaten – wie heute in Delaware führen wir hauptsächlich Frequenzregulierungen durch, weil wir dort Zugang zu den Märkten haben. Es hängt also wirklich vom Status und manchmal sogar vom Dienstprogramm ab, was Sie tun sollen und was Sie tun dürfen.
Wir arbeiten auch stark auf der Regulierungsseite, um zu versuchen, die Regeln zu ändern, damit wir Zugang zu Märkten haben. Die Versorgungsunternehmen werden mit Sicherheit zurückschieben. Sie mögen das nicht, weil sie Kraftwerke besitzen oder daran beteiligt sind und keinen Wettbewerb wollen. Aber nach und nach werden sie den Nutzen von V2G erkennen. Auch hier haben verschiedene Versorgungsunternehmen unterschiedliche Reifegrade. Systembetreiber können auch viel von V2G profitieren, da wir ihnen viel Wert bieten können.
Es gibt drei Ebenen, auf denen wir helfen können. Es gibt auf der Ebene des Parkplatzes Gebäude, an die Gebäude angeschlossen sind, dann gibt es die Verteilung, in der wir bei lokalen Spitzen helfen und die Lasten bestimmter Transformatoren verringern können, und dann auf der Systemebene, wo wir die Last während der Spitzenzeiten verringern und zurückschieben aus und machen Frequenzregelung für Betreiber. Es gibt also drei echte Ebenen.
Wir glauben, dass der große Teil im Versorgungsverteilungssystem liegen wird, aber es ist noch nicht der ausgereifte Teil. Die ausgereiften Teile befinden sich an den anderen Enden, der Zählerseite und der Systembedienerseite.
Viertens: Wo sehen Sie in Zukunft elektrische Schulbusse – sehen Sie, dass sie V2G in großem Maßstab einführen?
Marc: Auf jeden Fall, und wir arbeiten daran, Komplettpakete für Schulbezirke anbieten zu können. Das Paket beinhaltet viele Dinge, einschließlich der Finanzierung eines Schulbusses. Durch die direkte Zusammenarbeit mit dem Autohersteller und den Versorgungsunternehmen kann der Schulbus zum Mietvertrag werden. Diese Schulbusse sind teuer, Schulbezirke sind bargeldlos und ein neuer Elektrobus kostet 300.000 US-Dollar. Wenn wir Schulbezirke Einnahmen aus dem Netz erzielen können, indem wir in Zeiten hoher Nachfrage Strom zurückverkaufen, wird dies dazu beitragen, die Kosten für die Elektrifizierung ihrer Busflotten zu senken, und wäre ideal. Wir versuchen, den elektrischen Schulbus auf den gleichen Preis wie einen Diesel-Schulbus zu bringen und den Schulbezirken nach Möglichkeit die Zahlung mit monatlichen Zahlungen anstelle einer großen Auszahlung zu ermöglichen. Zu den Paketen, die wir zusammenstellen, gehören der Bus, die Ladegeräte, Unterstützung bei Installation, Wartung und in einigen Fällen bei der Arbeit mit den OEMs eine Finanzierungsoption für den Bus. Die Idee ist, die Kosten für die Gemeinde zu senken, damit sie auf saubere Busse zugreifen können.
Viertens: Wenn Sie in Ihre Kristallkugel schauen, sehen Sie Vehicle to Grid vorwiegend als Flottensache oder als für Verbraucher verfügbar an?
Marc: Anfangs haben wir mit Flotten und leichten Nutzfahrzeugen begonnen. Das hat am meisten Sinn gemacht. Sie haben einen Parkplatz und verlegen die Verkabelung überall. Außerdem waren die ersten V2G-Ladegeräte wirklich groß, sie waren nicht für die Installation zu Hause geeignet, sie waren einfach zu groß, wie 5 Fuß groß und 300 Pfund, und niemand will das in seinem Haus. Die neue Technologie ist viel kleiner – wir sprechen von Kisten an der Wand, die 20 Pfund wiegen werden. Wenn wir diese also im Jahr 2021 erhalten und mit den ersten Versuchen in Europa beginnen, können wir sie in die Garagen der Menschen stellen. Hierfür besteht definitiv eine Nachfrage. Viele Häuser in den USA sind jedoch einphasig. Wenn Sie etwas mit mehr als 7 kW einsetzen, werden Sie wahrscheinlich die Sicherungen durchbrennen. Daher müssen wir vorsichtig sein, welche Produkte wir den Verbrauchern anbieten.
Die kostenlose Technologie zum Aufladen zu Hause ist V2G am Arbeitsplatz. Wenn man ein Elektroauto benutzt, lädt man es im Idealfall bei der Arbeit auf, fährt es nach Hause und schiebt es, was auch immer Energie übrig hat, zurück ins Haus, denn das ist der Höhepunkt des Abends. Nach der Ankunft zu Hause bleibt noch viel Energie in den Autos übrig, und die Verbraucher können diese für das Stromnetz nutzen und dafür entschädigt werden. Während der Nacht können Sie Ihr Auto dann für andere Nebendienstleistungen nutzen und Ihr Auto wird Ihnen Geld verdienen, während es dort steht.
Wie reagieren Sie auf die Besorgnis über eine Verschlechterung der Batterie beim Aufladen von Fahrzeug zu Netz?
Das ist eine gute Frage, die wir ziemlich oft bekommen. Der Schlüssel zur Batterieverschlechterung dreht sich wirklich um die Anwendungsfälle. Lithium-Ionen-Batterien arbeiten nicht gerne oben oder unten. Wenn Sie sich in der Mitte der Batterie befinden, können Sie Schwankungen vornehmen, ohne die Batterie wirklich zu beschädigen. Wir arbeiten eng mit Autoherstellern zusammen, um diese Parameter zu verstehen. Je mehr Informationen wir von der Batterie erhalten können, desto besser geht es uns – wie Batterietemperatur, maximale Laderate und Entladung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Zusammenarbeit mit Autoherstellern hilft uns, ein besseres und sichereres Fahrzeug für die Batterie ins Netz zu bringen.
Wir haben auch Studien veröffentlicht. Ich habe zum Beispiel eine Studie mit Honda veröffentlicht, die zeigte, dass die größten Probleme, die eine Verschlechterung der Lithium-Ionen-Batterie verursachen, das Fahren, das regenerative Bremsen, das schnelle Laden und nur das regelmäßige Altern in dieser Reihenfolge waren. Wir haben ihnen alle Profile gegeben, die wir für V2G verwendet haben. Sie haben ihre beschleunigten Verschlechterungsprotokolle und automatischen Simulationen durchlaufen und in den 8 Jahren, in denen die Garantie für den Akku gilt, eine Verschlechterung von 2% festgestellt. Sie sagten uns, dass V2G nur 2% zusätzlich zu der erwarteten Verschlechterung von 10% benötigt, dass sie damit einverstanden sind und die Batteriegarantie auch dann abdecken, wenn Sie es für V2G verwenden. Wir haben das mit Nissan, Mitsubishi und PSA in Europa gemacht, und alle kommen mit den gleichen Antworten zurück, dass sie in Ordnung sind, um die Garantie abzudecken.
Und die Chemie wird immer besser. Die Nissan Leafs, mit denen wir seit 4 bis 5 Jahren arbeiten, haben eine Batterie, die vor Jahren entwickelt wurde und heutzutage wirklich archaisch ist – sie ist nicht einmal flüssigkeitsgekühlt. Wenn Sie sich also die zukünftigen Batterien ansehen, werden wir Batterien fahren, die viel besser sind.
Stellen Sie sich mehr Autohersteller vor, die bereit sind, die Batteriegarantie durch V2G-Aufladung abzudecken?
Oh ja. Ähnlich verhält es sich mit Blue Bird Buses auf der Hochleistungsseite. Jetzt sind sie natürlich alle etwas vorsichtig, weil sie nicht wissen, worauf sie sich einlassen. Für einige von ihnen ist es das erste Mal, dass sie Elektrofahrzeuge verkaufen, daher sind sie bei allem vorsichtig. Sie sehen in V2G jedoch eine Möglichkeit, die Kosten für Elektrofahrzeuge zu senken, wodurch sie mehr Fahrzeuge verkaufen können.
Wie sehen Sie die Trends bei V2G sowohl auf der Flotten- als auch auf der Verbraucherseite in den nächsten 10 Jahren?
Das Laden von V2G unterstützte das Netz während der letzten Stromausfälle in Kalifornien
Ich denke, dass dies Stück für Stück in viele verschiedene Systeme eingebettet wird. In unserer Vereinbarung mit Versorgungsunternehmen in Europa sehen wir, dass sie die von uns bereitgestellte V2G-Technologie kommerzialisieren. Wenn Sie einen Elektrofahrzeug und ein Ladegerät von ihnen kaufen, ist V2G darin eingebettet, sodass diese intelligenten Algorithmen in Ladetechnologien eingebettet werden. Nuvve wird einige dieser Algorithmen weiterhin hinter den Kulissen steuern, aber von der Verbraucherseite aus wird es zu einem regulären Angebot, das wahrscheinlich am häufigsten vom Dienstprogramm stammt. In einigen Fällen kann es mit dem Autohersteller kommen. Einer unserer Investoren, Toyota, bittet uns, beispielsweise V2G-Algorithmen direkt in seine Fahrzeuge einzubetten. Während wir heute hart daran arbeiten, viele V2G-Demonstrationsprojekte einzurichten, wird V2G in Zukunft in Ladesysteme eingebettet sein, sei es über einen Autohersteller oder ein Versorgungsunternehmen.
Wenn Sie mehr erfahren möchten, treten Sie Forth bei Webinar zum Aufladen von V2G am Dienstag, dem 20. Oktober, als Teil von Oregon Woche des nachhaltigen Bauens.
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Über den Autor
Joe Wachunas lebt in Portland, Oregon, und arbeitet für den gemeinnützigen Forth, der den Elektrotransport fördert. Er engagiert sich auch bei Electrify Now, weil er glaubt, dass die Elektrifizierung von Transport bis zu Haushalten der schnellste Weg zu einer gerechten, sauberen Energiezukunft ist. Und natürlich leben Joe und seine Familie in einem vollelektrischen Haus und fahren einen Elektrofahrzeug.