2020 első felében a megújuló energiák első ízben járultak hozzá több, mint ötven százalékkal a német villamosenergia-portfolióhoz, ezen arány emelkedésével azonban mindinkább előtérbe kerül a szél- és napenergia kiaknázásának egyik alapvető dilemmája is: az áramtermelés mértéke nem mindig állandó. A napfényes és a szeles időszakokban gyakran nem bizonyul elegendőnek a tárolókapacitás az így előállított azon energiamennyiség számára, amit épp nem tud felvenni a hálózat.
A forgalomba helyezett elektromos gépkocsik számának növekedtével azonban a mobil energiatároló eszközök is gyarapodnak, ami komoly lehetőséget rejt – amennyiben intelligensen kihasználhatóvá válik tárolókapacitásuk. Az Audi és a Hager Group ezért olyan közös kutatási és megoldás-koncepciót fejleszt, amely pénzügyileg is ösztönző és az áramellátás biztonságát is növeli – vagyis a kétirányú töltést. „Az elektromos mobilitás révén még szorosabbá válik az autóipar és az energiagazdaság kapcsolata. Az Audi e-tron akkumulátora nagyjából egy hétig láthatna el önállóan egy egygenerációs családi házat, mi pedig ezt a potenciált akarjuk a jövőben kiaknázhatóvá tenni, illetve az elektromos autót egyfajta négykerekű villamosenergia-tárolóként az energiaátmenet részévé fejleszteni" – mutatott rá Martin Dehm, az Audi kétirányú töltés projektjének műszaki vezetője.
Az elektromos autó, mint rugalmas energiatároló
Az ötlet éppoly egyszerű, mint amilyen zseniális: az elektromos autó nagyfeszültségű akkumulátora nem csupán tölthető az otthoni falitöltő (Wallbox) segítségével, hanem egyfajta decentralizált tárolóeszközként a ház felé is adhat le energiát. Amennyiben az ügyfél napelem-rendszerrel is rendelkezik, az elektromos autó átmeneti tárolóként is szolgálhat a helyben fejlesztett öko-áram számára. Amikor pedig már nem süt a nap, a gépkocsi visszatáplálhatja az általa tárolt villamosenergiát a házba. A Vehicle-to-Home (V2H) néven is ismert, otthoni kétirányú töltés technikája egyaránt óriási lehetőségeket rejt a háztulajdonos áramköltségeinek mérséklése, illetve a hálózati stabilitás növelése terén. További bővítési lépcsőként egy otthoni energiatárolóval együttműködésben akár a csaknem teljeskörű energiafüggetlenség, illetve áramkimaradás esetén az áramellátás fokozott biztonsága is megvalósítható. „Az elektromos gépkocsik akkumulátorainak kihasználása a klímavédelem szolgálatában, illetve az elektromosáram-költségek egyidejű mérséklésére olyan vízió, amelyet már a kezdetektől igen vonzónak találtunk, s amihez az Audi személyében ideális partnerre leltünk" – fejtette ki Ulrich Reiner, a Hager Group projektvezetője.
Hogy is működik?
Ami azonban elméletben egyszerűen hangzik, a gyakorlatban magasszintű műszaki intelligenciát igényel, valamint az infrastruktúra és a jármű részéről egyaránt a különböző technikai komponensek összehangolt együttműködését teszi szükségessé. A kutatási projekt során egy szériaközeli töltéstechnikával felszerelt Audi e-tron modellt használtak. A tisztán elektromos hajtásrendszerű Audi egy akár 12 kW töltőteljesítményt is lehetővé tévő, egyenáramú falitöltővel (DC-Wallbox), valamint egy 9 kWh kapacitású, rugalmasan bővíthető otthoni tárolóval működött együtt az elektromos teszthálózatban. A tároló további rugalmasságot biztosíthat az esetleges sorozatgyártású alkalmazásban, de nem feltétlenül szükséges a kétirányú töltéshez. A teljes hálózat egyenáramú kialakításának köszönhetően a napelemrendszer (PV) és a jármű közötti kapcsolat nem igényel feszültségátalakítót (inverter), így különösen hatékony megoldás.
A kétirányú töltésnél elsősorban azon felhasználások állnak a középpontban, ahol a háztulajdonosok a saját napelem-rendszerükkel kedvező költségszinten fejlesztett elektromos árammal végzik a töltést. Ennek során az elektromos autó tárolhatja el a PV-rendszerből érkező azon áramfelesleget, amit épp nem használnak fel a ház fogyasztói. Ha az ügyfél változó tarifarendszer szerint fizet, a magasabb árfekvésű időszakokban akár a ház teljes áramellátását az elektromos autó veheti át, majd éjszaka és a mérsékelt tarifájú periódusok során immár kedvező árú elektromos árammal érheti el a jármű ismét a kívánt töltési célértékét (State of Charge; SOC). A puszta költségoptimalizáción túl a kétirányú töltés az áramellátás biztonságát is szolgálja, áramkimaradás esetén ugyanis a rendszer a jármű nagyteljesítményű magasfeszültségű akkumulátoráról is elláthatja a házat, sőt – úgynevezett stand-alone üzemben – akár egy hálózati csatlakozás nélküli épületet is önállóan üzemeltethet.
Így épül be a mindennapokba
Nagy hangsúlyt fektetnek a fejlesztők a mindennapos használhatóságra. „Számunkra a mobilitás megőrzése áll a középpontban, hogy az ügyfeleknek ne kelljen korlátozniuk igényeiket a kétirányú töltés mindennapos használatához" – jellemzi Martin Dehm a fejlesztés célját. „Az intelligens töltésmenedzsment az akkumulátor optimális kihasználását szabályozza, maximalizálva ezzel a teljes rendszer gazdaságosságát. Az ügyfelek számára meglehetősen egyszerű a kezelés, elegendő felcsatlakoztatni autójukat, a továbbiak pedig már automatikusan zajlanak."
A Hager Group szakembereivel folytatott közös kutatási projekt két alapvető dolgot is igazolt: a saját PV-rendszerrel rendelkező vásárlók kedvező költségszint és szén-dioxid-kibocsátás mellett alakíthatják mobilitásukat, miközben az elektromos hálózatot is tehermentesítik. A megoldás ugyancsak pozitív hatása, hogy az Audi elektromos autók vásárlói ily módon fontos hozzájárulásukkal segíthetik elő az energiaátmenet sikerét. A nagyfeszültségű akkumulátorok intelligens kihasználása mindemellett egy már eddig is rendelkezésre álló, ám csupán mobilitási célokra igénybe vett forrás hosszú távon fenntartható alkalmazási lehetőségeivel is szolgál.
