مقررات تازه آلمان مسیر استفاده از باتری خودروهای برقی به‌عنوان ذخیره‌ساز انرژی برای خانه و شبکه را هموار کرده است. در این مدل، خودرو فقط مصرف‌کننده برق نیست؛ می‌تواند برق را ذخیره کند، در زمان مناسب به خانه برگرداند یا در چارچوب V2G به شبکه تحویل دهد.
- ظرفیت باتری به‌تنهایی تعیین نمی‌کند خانه چند ساعت روشن می‌ماند؛ تلفات تبدیل، حداقل State of Charge و توان خروجی نیز تعیین‌کننده‌اند.
- V2H و V2G با V2L یکسان نیستند؛ V2L برای تغذیه مستقیم تجهیزات خارجی است، در حالی که V2H خانه و V2G شبکه را هدف قرار می‌دهد.
- فرسایش باتری قابل مدیریت است اما صفر نیست؛ عمق تخلیه، دما، نرخ شارژ و تخلیه و میزان چرخه‌های اضافی روی Degradation اثر دارند.
آلمان چگونه راه را برای استفاده از باتری خودرو باز کرد؟
در ۱ اکتبر ۲۰۲۶، Bundesnetzagentur، نهاد تنظیم‌کننده انرژی آلمان، مقررات جدیدی با عنوان MiSpeL یا Market Integration of Storage and Charging Points تصویب کرد.
هدف این مقررات، رفع مانعی بود که پیش‌تر استفاده هم‌زمان از برق خورشیدی و برق شبکه در ذخیره‌سازها را برای برخی دارندگان سامانه‌های خورشیدی یارانه‌ای دشوار می‌کرد. طبق مقررات جدید، نقاط شارژ دوطرفه خودرو نیز می‌توانند مانند ذخیره‌ساز انرژی در بازار برق مشارکت کنند.
در عمل، صاحب خودروی برقی می‌تواند برق ارزان شبکه یا برق تولیدشده توسط پنل خورشیدی را در باتری خودرو ذخیره کند و بعداً آن را برای مصرف خانه استفاده کند یا در شرایط مشخص به شبکه بازگرداند. برای تفکیک جریان برق خورشیدی، برق شبکه و انرژی ذخیره‌شده، چارچوب جدید از اندازه‌گیری‌های ۱۵ دقیقه‌ای استفاده می‌کند.
یک دوره انتقالی نیز تا ۳۰ سپتامبر ۲۰۲۷ در نظر گرفته شده است. در این دوره، کاربران برای اجرای این مدل به هماهنگی با اپراتورهای شبکه و اندازه‌گیری نیاز دارند تا زیرساخت‌های فناوری اطلاعات و صورتحساب آماده شوند.
V1G، V2L، V2H و V2G چه تفاوتی دارند؟
عبارت «شارژ هوشمند» یا «شارژ دوطرفه» به یک فناوری واحد اشاره نمی‌کند. تفاوت اصلی این سیستم‌ها در این است که انرژی فقط وارد خودرو می‌شود یا می‌تواند از باتری خودرو نیز خارج شود.
Smart Charging یا V1G؛ فقط شارژ هوشمند
در V1G، برق فقط از شبکه به خودرو می‌رود. باتری خودرو برق را به شبکه یا خانه پس نمی‌دهد.
تفاوت V1G با شارژ معمولی در نحوه کنترل زمان و شدت شارژ است. سیستم می‌تواند خودرو را در زمانی شارژ کند که برق ارزان‌تر است، تولید خورشیدی بیشتر است یا فشار روی شبکه کمتر است.
بنابراین V1G را می‌توان «شارژ هوشمند یک‌طرفه» دانست. این فناوری به شارژر دوطرفه نیاز ندارد.
Vehicle-to-Load یا V2L؛ خودرو به‌عنوان پاوربانک بزرگ
V2L ساده‌ترین شکل استفاده از برق ذخیره‌شده خودرو برای مصرف‌کننده خارجی است. خودرو برق را مستقیماً برای وسایلی مانند لپ‌تاپ، ابزار برقی، تجهیزات کمپینگ یا لوازم خانگی فراهم می‌کند.
Hyundai IONIQ 5 نمونه‌ای است که قابلیت V2L آن در منابع رسمی Hyundai تأیید شده و می‌تواند از طریق مبدل مربوط، برق مورد نیاز تجهیزات خارجی را تأمین کند. Hyundai برای این قابلیت توان حداکثر ۳.۶ کیلووات را اعلام کرده است.
در V2L الزاماً خانه به شبکه برق خودرو متصل نمی‌شود. بنابراین V2L را نباید با V2H یا V2G یکی دانست.
Vehicle-to-Home یا V2H؛ باتری خودرو برای خانه
در V2H، انرژی باتری خودرو به سیستم برق خانه بازمی‌گردد. در نتیجه خودرو می‌تواند در زمان قطعی برق نقش منبع پشتیبان داشته باشد یا در شرایط عادی بخشی از مصرف خانه را تأمین کند.
Nissan سال‌هاست مفهوم V2H را در اکوسیستم Nissan ENERGY دنبال می‌کند و در منابع رسمی خود توضیح می‌دهد که خودرو می‌تواند از طریق شارژ دوطرفه انرژی مورد نیاز خانه را تأمین کند. دفترچه رسمی Nissan LEAF نیز V2H را در مجموعه V2X قرار می‌دهد.
BMW نیز برای نسل جدید خودروهای Neue Klasse قابلیت شارژ دوطرفه را توسعه داده است. BMW اعلام کرده که BMW iX3 می‌تواند انرژی باتری را از طریق تجهیزات مناسب به برق خانه یا شبکه بازگرداند.
Vehicle-to-Grid یا V2G؛ باتری خودرو وارد شبکه می‌شود
V2G یک گام فراتر از V2H است. در این حالت، انرژی باتری خودرو می‌تواند به شبکه برق بازگردد.
کاربرد اصلی V2G این است که خودرو در زمان مناسب شارژ یا تخلیه شود تا بین عرضه و تقاضای برق تعادل ایجاد شود. برای مثال، خودرو می‌تواند در دوره‌ای که برق فراوان و ارزان است شارژ شود و در زمان افزایش تقاضا بخشی از انرژی را به شبکه برگرداند.
BMW در سال ۲۰۲۶ یک راهکار تجاری V2G در آلمان را با همکاری E.ON معرفی کرده است. این راهکار برای BMW iX3 از BMW Wallbox Professional و تعرفه مخصوص V2G استفاده می‌کند.
برای V2H و V2G چه تجهیزاتی لازم است؟
Bidirectional Charger؛ شارژر دوطرفه
Bidirectional Charger یا شارژر دوطرفه اجازه می‌دهد انرژی هم به باتری خودرو وارد شود و هم از باتری خارج شود.
شارژر معمولی عمدتاً مسیر «شبکه به خودرو» را مدیریت می‌کند. در سیستم دوطرفه، مسیر معکوس نیز کنترل می‌شود. همین تفاوت، یکی از الزامات اصلی V2H و V2G است.
BMW برای راهکار V2G خود در آلمان از BMW Wallbox Professional استفاده می‌کند. این شرکت اعلام کرده است که Wallbox دوطرفه مورد استفاده در این راهکار برای شارژ و بازگرداندن انرژی طراحی شده است.
Inverter؛ تبدیل برق باتری به برق قابل استفاده
باتری خودرو انرژی را به شکل DC ذخیره می‌کند، در حالی که بخش بزرگی از تجهیزات خانه با برق AC کار می‌کنند.
Inverter یا مبدل، وظیفه تبدیل DC و AC را بر عهده دارد. بسته به معماری سیستم، این تبدیل می‌تواند داخل خودرو، شارژر یا تجهیزات انرژی خانه انجام شود.
به همین دلیل، وقتی از «۷۵ کیلووات‌ساعت ظرفیت باتری» صحبت می‌کنیم، نمی‌توان فرض کرد تمام این انرژی بدون هیچ تلفات و محدودیتی به پریزهای خانه می‌رسد.
Smart Meter؛ اندازه‌گیری جریان برق
Smart Meter میزان برق ورودی و خروجی خانه را اندازه‌گیری می‌کند و به سیستم اجازه می‌دهد بفهمد در هر لحظه خانه چقدر برق مصرف می‌کند و چه مقدار انرژی از شبکه، پنل خورشیدی یا خودرو دریافت می‌شود.
در چارچوب جدید آلمان، اندازه‌گیری ۱۵ دقیقه‌ای برای تفکیک جریان‌های مختلف انرژی اهمیت دارد.
Home Energy Management System یا HEMS
Home Energy Management System یا HEMS مغز مدیریتی خانه است. این سیستم می‌تواند اطلاعات Smart Meter، پنل خورشیدی، شارژر خودرو و مصرف‌کننده‌های خانه را کنار هم قرار دهد و تصمیم بگیرد چه زمانی خودرو شارژ یا تخلیه شود.
برای مثال، HEMS می‌تواند زمانی که پنل خورشیدی برق بیشتری از مصرف خانه تولید می‌کند، انرژی اضافه را به خودرو بفرستد. در ساعات بعد، همان انرژی می‌تواند برای مصرف خانه مورد استفاده قرار گیرد.
BMW و SOLARWATT نیز اعلام کرده‌اند که HEMS می‌تواند به‌عنوان حلقه ارتباطی میان خودرو و سیستم انرژی خانه عمل کند و جریان انرژی را هماهنگ و بهینه کند.
باتری ۷۵ kWh چند ساعت می‌تواند برق خانه را تأمین کند؟
ظرفیت ۷۵ kWh در نگاه اول عدد بزرگی به نظر می‌رسد. اما برای محاسبه زمان واقعی تأمین برق خانه، باید چند محدودیت را در نظر گرفت.
فرض کنیم یک خودروی فرضی باتری ۷۵ kWh دارد. برای محافظت از باتری، سیستم اجازه نمی‌دهد باتری تا صفر درصد تخلیه شود و حداقل ۲۰ درصد State of Charge را نگه می‌دارد.
در این صورت انرژی قابل استفاده نظری برابر است با:
۷۵ × ۰.۸ = ۶۰ kWh
حالا اگر بازده کلی تبدیل و انتقال انرژی را به‌صورت فرضی ۹۰ درصد در نظر بگیریم:
۶۰ × ۰.۹ = ۵۴ kWh
بنابراین در این مثال، حدود ۵۴ kWh انرژی مفید به مصرف خانه می‌رسد.
اگر مصرف ضروری خانه ۱.۵ kW باشد
اگر یخچال، روشنایی، روتر، سیستم گرمایش یا سرمایش محدود و سایر تجهیزات ضروری در مجموع به‌طور متوسط ۱.۵ کیلووات توان نیاز داشته باشند:
۵۴ ÷ ۱.۵ = ۳۶ ساعت
یعنی در شرایط کاملاً فرضی، باتری می‌تواند حدود ۳۶ ساعت این سطح از مصرف را پوشش دهد.
اگر مصرف به ۲ یا ۳ kW برسد
- مصرف متوسط ۲ kW: حدود ۲۷ ساعت
- مصرف متوسط ۳ kW: حدود ۱۸ ساعت
- مصرف متوسط ۵ kW: حدود ۱۰.۸ ساعت
این اعداد پیش‌بینی عملکرد یک خودروی واقعی نیستند؛ صرفاً نتیجه محاسبه بر اساس باتری فرضی ۷۵ kWh، حداقل شارژ ۲۰ درصد و بازده فرضی ۹۰ درصد هستند.
Power Limit چرا به اندازه ظرفیت باتری مهم است؟
اینجا تفاوت kWh و kW اهمیت پیدا می‌کند.
kWh مقدار انرژی ذخیره‌شده است؛ kW سرعت تحویل آن انرژی را نشان می‌دهد.
ممکن است باتری ۷۵ kWh انرژی کافی برای چندین ساعت مصرف خانه داشته باشد، اما اگر سیستم V2H توان خروجی محدودی داشته باشد، نمی‌توان هم‌زمان وسایل پرمصرفی مانند اجاق برقی، آبگرمکن و سیستم گرمایش را با حداکثر توان روشن کرد.
برای همین در طراحی V2H باید هم ظرفیت انرژی و هم توان لحظه‌ای سیستم بررسی شود. Ford برای F-150 Lightning در راهکار Intelligent Backup Power توان خروجی ۹.۶ kW را اعلام کرده است؛ این عدد نمونه خوبی از تفاوت «ظرفیت باتری» و «توان قابل تحویل» است.
Battery Cycling چه اثری بر عمر باتری دارد؟
هر بار که باتری شارژ و تخلیه می‌شود، مقداری از عمر مفید آن مصرف می‌شود. اما این موضوع به معنای آن نیست که هر بار استفاده از V2H یا V2G به‌تنهایی آسیب قابل توجهی ایجاد می‌کند.
شدت اثر به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ از جمله عمق تخلیه یا Depth of Discharge، دما، نرخ شارژ و تخلیه، شیمی سلول‌ها، میزان انرژی عبوری و مدت زمان قرار گرفتن باتری در وضعیت‌های مختلف شارژ.
بنابراین اگر سیستم هوشمند به‌جای تخلیه‌های عمیق و مکرر، محدوده شارژ و تخلیه را مدیریت کند، شرایط حرارتی را کنترل کند و باتری را در محدوده مناسب نگه دارد، نتیجه می‌تواند با حالتی که خودرو هر روز از ۱۰۰ به صفر و دوباره به ۱۰۰ درصد می‌رسد بسیار متفاوت باشد.
در واقع، یکی از دلایل اهمیت کنترل نرم‌افزاری در V2G همین است. BMW نیز در راهکار تجاری V2G خود اعلام کرده است که سیستم‌های حفاظتی هوشمند، باتری را در محدوده عملیاتی مناسب نگه می‌دارند.
آیا گارانتی خودرو استفاده از باتری برای خانه را محدود می‌کند؟
پاسخ برای همه خودروها یکسان نیست. مهم‌ترین نکته این است که داشتن گارانتی باتری لزوماً به معنای تأیید تمام انواع استفاده دوطرفه از باتری نیست.
شرایط گارانتی به مدل، بازار، سال تولید، نوع سیستم V2X و دستورالعمل سازنده بستگی دارد. بنابراین قبل از نصب V2H یا V2G باید متن گارانتی و دفترچه خودرو همان بازار بررسی شود.
برای نمونه، Nissan در دفترچه رسمی LEAF مشخص کرده است که قابلیت V2X فقط در خودروهایی وجود دارد که با گزینه شارژ و تخلیه V2X تولید شده‌اند. همین دفترچه می‌گوید شارژ و تخلیه V2X می‌تواند چند بار در روز انجام شود، هرچند در دمای بالای باتری برای حفاظت از آن توان محدود خواهد شد.
در سوی دیگر، Ford برای F-150 Lightning پوشش اجزای خودروهای برقی را تا ۸ سال یا ۱۰۰ هزار مایل اعلام کرده و در این دوره حفظ حداقل ۷۰ درصد ظرفیت اولیه باتری را ذکر می‌کند. این یک شرط گارانتی مشخص برای باتری است، نه مجوز عمومی برای هر نوع چرخه V2G.
Hyundai نیز برای IONIQ 5 گارانتی باتری ولتاژ بالا را تا ۸ سال یا ۱۶۰ هزار کیلومتر اعلام کرده است. در دفترچه رسمی این خودرو، استفاده از V2L همراه با محدودیت‌هایی مانند حداقل سطح شارژ، حداکثر توان قابل ارائه و حفاظت حرارتی توضیح داده شده است.
بنابراین هنگام بررسی V2X باید سه سؤال جداگانه پرسید: آیا خودرو سخت‌افزار لازم را دارد؟ آیا نرم‌افزار خودرو این قابلیت را فعال می‌کند؟ و آیا سازنده استفاده موردنظر را در شرایط گارانتی پوشش می‌دهد؟
نمونه‌های واقعی از خودروسازان
BMW iX3؛ نمونه V2H و V2G
BMW قابلیت شارژ دوطرفه را برای BMW iX3 جدید تأیید کرده است. این خودرو می‌تواند با تجهیزات مربوط انرژی را به خانه یا شبکه بازگرداند و BMW در سال ۲۰۲۶ راهکار تجاری V2G آن را در آلمان با همکاری E.ON عرضه کرده است.
Nissan LEAF؛ نمونه قدیمی‌تر V2X
Nissan از جمله خودروسازانی است که مدت‌هاست روی اتصال خودرو، خانه و شبکه کار کرده است. این شرکت در منابع رسمی خود V2L، V2H و V2G را در چارچوب Nissan ENERGY معرفی کرده و دفترچه LEAF نیز قابلیت V2X را توضیح می‌دهد.
Hyundai IONIQ 5؛ نمونه V2L
در مورد Hyundai IONIQ 5، قابلیت V2L به‌صورت رسمی اعلام شده است. این خودرو می‌تواند از انرژی باتری برای تأمین برق تجهیزات خارجی استفاده کند و Hyundai توان خروجی حداکثر ۳.۶ kW را برای این قابلیت اعلام کرده است.
Ford F-150 Lightning؛ نمونه V2H
Ford برای F-150 Lightning قابلیت Intelligent Backup Power را معرفی کرده است. این سیستم با Ford Charge Station Pro و Home Integration System می‌تواند در زمان قطع برق خانه را از باتری خودرو تغذیه کند و Ford توان خروجی ۹.۶ kW را اعلام کرده است.
پس V2H و V2G دقیقاً چه چیزی را تغییر می‌دهند؟
- V1G: خودرو هوشمندانه‌تر شارژ می‌شود، اما برق به شبکه یا خانه بازنمی‌گردد.
- V2L: خودرو مانند یک منبع برق قابل حمل، تجهیزات خارجی را تغذیه می‌کند.
- V2H: باتری خودرو می‌تواند برق خانه را تأمین کند.
- V2G: باتری خودرو می‌تواند علاوه بر خانه، به شبکه برق نیز انرژی بازگرداند.
برای رسیدن از V1G به V2H یا V2G فقط بزرگ‌تر کردن باتری کافی نیست. خودرو، شارژر دوطرفه، مبدل، کنتور هوشمند، سیستم مدیریت انرژی خانه، نرم‌افزار خودرو و قوانین شبکه باید با یکدیگر هماهنگ باشند.
سؤالات متداول درباره V2H و V2G
آیا هر خودروی برقی می‌تواند برق خانه را تأمین کند؟
خیر. خودرو باید از قابلیت تخلیه دوطرفه پشتیبانی کند و تجهیزات لازم مانند شارژر دوطرفه و سیستم اتصال به خانه نیز وجود داشته باشد.
آیا باتری ۷۵ kWh می‌تواند یک خانه را یک روز کامل روشن نگه دارد؟
در یک سناریوی فرضی بله، اما مدت واقعی به مصرف خانه، حداقل شارژ باتری، تلفات تبدیل و توان خروجی سیستم بستگی دارد. با فرض‌های این مقاله، ۵۴ kWh انرژی مفید قابل استفاده محاسبه شد.
آیا V2G باتری خودرو را خراب می‌کند؟
چرخه‌های اضافی می‌توانند به فرسایش باتری کمک کنند، اما شدت آن به عمق تخلیه، دما، نرخ توان، شیمی باتری و میزان انرژی عبوری بستگی دارد. کنترل هوشمند می‌تواند این اثر را مدیریت کند.
آیا V2H به پنل خورشیدی نیاز دارد؟
خیر. V2H می‌تواند برای تأمین برق خانه از انرژی ذخیره‌شده خودرو استفاده کند. پنل خورشیدی می‌تواند یک منبع اضافی برای شارژ خودرو باشد.
تفاوت اصلی V2H و V2G چیست؟
V2H انرژی باتری خودرو را برای خانه به کار می‌گیرد؛ V2G امکان تبادل انرژی میان خودرو و شبکه برق را نیز فراهم می‌کند.
جمع‌بندی
باتری خودرو برقی می‌تواند در آینده نقش یک ذخیره‌ساز متحرک انرژی را ایفا کند. مقررات جدید آلمان نیز با رفع برخی موانع بازار، استفاده از خودروهای برقی برای ذخیره و بازگرداندن انرژی را عملی‌تر کرده است.
اما V2H و V2G صرفاً به معنای «وصل کردن خودرو به پریز خانه» نیستند. شارژر دوطرفه، Inverter، Smart Meter، HEMS، محدودیت توان، حداقل شارژ و الزامات سازنده همگی بخشی از این زنجیره‌اند.
اگر قصد خرید یا استفاده از یک خودروی برقی برای تأمین برق خانه را دارید، فقط ظرفیت باتری را مقایسه نکنید؛ قابلیت V2X، توان خروجی، تجهیزات مورد نیاز و شرایط رسمی گارانتی همان مدل را نیز بررسی کنید.
