Energilagring på fyra hjul
Hur kan man spara överskottsenergi från förnybara energikällor? Ett alternativ kan vara smarta energihanteringssystem. Volkswagen är i full gång med att utveckla tekniken.
Förnybar energi anses vara den mest hållbara lösningen för framtidens energianvändning. Ibland genererar solceller och vindkraftverk så mycket energi att det blir överskott. Var kan den energin lagras? En lösning är ett smart energihanteringssystem som inkluderar elbilar. Volkswagen arbetar med teknik som behövs för att göra verklighet av dessa system.
Energiomställningen är i full gång vilket innebär att energi från förnybara källor blir alltmer vanligt. Energi från vatten, sol och vind kommer att gå om kol som den viktigaste energikällan. Detta trots att den största utmaningen inte är avklarad, svårigheten att kontinuerligt få tillgång på energi från dessa källor. Vinden blåser när det blåser, solen skiner när den skiner. Ovanpå detta uppkommer extrema händelser som exempelvis kraftiga höststormar, där det är mycket svårt att förutsäga hur stormen kommer att utvecklas och hur intensiv den blir. Det bästa skulle vara om man kunde lagra överskottsenergin för senare användning.
En möjlig lösning på lagringsproblematiken kan hittas på våra vägar: elbilar och deras batterier. Den underliggande idén är känd under namnet ”vehicle-to-grid”, eller förkortat V2G. När elbilar är inkopplade på laddningsstationer länkas de på ett intelligent sätt in i elnätet och energihanteringssystem (EMS) koordinerar automatiskt in- och utförsel av energi.
Allt som ägarna av elbilar behöver göra är att ansluta laddningskontakten.
”För operatörerna i elnätet är det viktigt att kunna kontrollera beteendet hos de olika anslutningsplatserna med sina respektive elmätare”, förklarar Dr. Gunnar Bärwaldt, Volkswagens expert på integration mellan fordon och elnät. Det är speciellt avgörande om nivån på förbrukning eller produktionen skiljer sig från det förväntade. Till exempel om det inte blir soligt som förväntat eller inte blåser lika mycket som väderleksrapporten har förutspått. För att hålla nätverket stabilt måste operatörerna kunna reagera på dessa förändringar. Det är där som EMS i en framtid kommer in.
Ett typiskt scenario hos en familj kan vara följande: En solpanel är monterad på taket, en värmepump håller huset varmt och i garaget står bilen inkopplad i laddboxen. Det smarta datorstödda systemet EMS koordinerar alla apparater som är kopplade till det lokala elnätet. ”Om exempelvis mindre energimängd är tillgänglig än förväntat, så kommer bilen att laddas med en mindre mängd och värmepumpen kanske stängs av tillfälligt”, förklarar Gunnar. Om det å andra sidan finns ett överskott på energi kan bilen laddas med en högre energinivå. Volkswagen arbetar också med teknik som skulle göra det möjligt för elbilar att inte bara laddas i hemmet, utan kunna återföra energi till huset för att tillfälligt täcka energibehovet. Företaget har redan genomfört ett framgångsrikt pilotprojekt med Fraunhofer-institutet. De första modellerna med möjlighet att återföra energi skulle kunna rulla av bandet i början av nästa årtionde. ”Möjligheten med återförande av energi skulle innebära ännu bättre integration av förnybar energi” säger Gunnar.
För att EMS ska kunna fungera på ett pålitligt sätt måste alla i elnätet kunna kommunicera med varandra. ”Volkswagen har infört den enhetliga kommunikationsstandarden EEBUS, som gör att hushållsapparater och applikationer kan koppla upp sig mot varandra för effektivisering av energianvändningen genom ett energihanteringssystem. "Tanken är att göra laddningstekniken och hushållstekniken så kompatibel som möjligt”, förklarar Gunnar.
Initiativet med EEBUS syftar till att skapa ett standardiserat språk som överbryggar gränser mellan både branscher och länder, så att alla hushållsapparater ska kunna prata med varandra. Ett energispråk som fritt kan användas av alla maskiner oavsett tillverkare eller använd teknik. Inom bara några år kommer vi att kunna erbjuda nästa steg i utvecklingen mot automatiserad kommunikation mellan elbilar och laddningsplatser då Volkswagen inför standarden ISO 15118 i elbilarna. Det är en standard som definierar specifikationer för fordon-till-nät-kommunikation för laddning av elbilar, det som kallas ”plug and charge”. Men som i en framtid också kommer att möjliggöra det omvända, att bilen överför energi tillbaka in i elnätet.
Smart energihantering ger förare av elbilar en försäkran om att de kommer att nå sin destination – oavsett om solen skiner eller en höststorm är under uppsegling.
Allt som ägarna till elbilar behöver göra är att stoppa in kontakten. EMS-systemet kommer i samarbete med bilen ta hand om resten. Samma gäller för faktureringsprocessen hos leverantörerna som kommer att betala för tjänsten som elbilarna kommer att erbjuda. Gunnar jämför EMS med en leverantörslåda fylld med erbjudanden, där det som passar bilen bäst kommer att väljas. ”Algoritmen i bilen kommer att avgöra om priset för att återföra energi är lämpligt”, förklarar han.
Elbilar kan ha en växlande funktion i energiövergången – men kommer leverantörerna i elnätet att ha förtur? Gunnar mildrar eventuell oro: ”Naturligtvis är det en utmaning att utjämna kortsiktiga flaskhalsar. I dessa fall kommer EMS exempelvis att säga, ”Under följande tio minuter kommer du inte att kunna ladda på den planerade energinivån, men därefter får du maximalt med kraft igen”. Så förare kan känna sig säkra på att de kommer att uppnå den förinställda miniminivån. Laddningsprocessen, som till stor del kommer att vara osynlig för kunderna, kommer att maximera användarnas förhållande mellan kostnad och vinst utan något extra besvär eller olägenhet. Kan det finnas någon som inte gillar det?
Framtida teknik från Volkswagen. Batteriet måste vara så litet och lätt som möjligt för att maximera prestandan i ID.R Pikes Peak, den elektriska racerbilen. Ingenjörerna från Volkswagen Motorsport kombinerade det allra senaste lättviktsbatteriet av litium-jon-typ med återladdningsteknik från elbilar i produktionen. Racerbilen får cirka 20 procent av energin som behövs från återvunnen energi genom bromskraftåtervinning.
Illustrationer: Yannic Hefermann
