Sind bidirektionale Ladegeräte für Elektrofahrzeuge bereit für den Heimmarkt? – Tech

Die meisten Hause elektrisch Kfz-Ladegeräte sind geschickt darin, Strom aus dem Netz zu nehmen und an Ihr Auto zu liefern, aber was wäre, wenn das Fahrzeug auch bei Stromausfällen automatisch die Lichter anlassen und die Stromkosten ausgleichen könnte, indem es den Strom in Zeiten hoher Nachfrage an seine Quelle zurückleitet?

Eine wachsende Zahl von Unternehmen, darunter die Autohersteller GM und Ford, preisen die Vorteile des bidirektionalen Ladens für Verbraucher an. Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass die Vorteile über den einzelnen Elektrofahrzeugbesitzer hinausgehen.

Zum Beispiel ein 2018 Environmental Research Letters Papier vom Lawrence Berkeley National Laboratory sagte, dass in Kalifornien, wo es den größten Einsatz von Elektrofahrzeugen in den USA gibt, „erhebliche Kapitalinvestitionen von bis zu mehreren Milliarden Dollar vermieden werden können, wenn Elektrofahrzeuge anstelle von stationären Speichern verwendet werden“.

Vehicle-to-Grid (V2G) und Vehicle-to-Home (V2H) Laden – auch bidirektionales Laden genannt – sind seit langem Gegenstand von Demonstrationsprogrammen. Erst vor kurzem hat sich die Technologie als eine mögliche nützliche Ergänzung zu den mehr als 80 % bis 85 % des Aufladens von Elektrofahrzeugen herausgestellt, die zu Hause stattfinden.

Und mit einer Flut von Elektrofahrzeugen, die auf den Markt kommen, verschärft sich der Wettlauf um die Einführung des bidirektionalen Ladens.

Betreten Sie den Aftermarket

Mindestens zwei Aftermarket-Anbieter sagen, dass sie bald bidirektionale Heimprodukte auf dem US-Markt haben werden, einer später in diesem Jahr und der andere im Jahr 2023.

Da einige Autohersteller jedoch proprietäre bidirektionale Ladesysteme entwickeln, stellt sich die Frage, ob die Lösungen der Anbieter sich daran anschließen können – zumindest zunächst. Es ist zu diesem Zeitpunkt keine Gewissheit, aber es scheint, dass die Autohersteller dies wollen, und Diskussionen über die Kompatibilität sind im Gange.

Shawn McLaughlin, CEO von Colorado mit Sitz Emporia Energiesagte in einem Interview, dass es in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 in den USA ein bidirektionales 240-Volt-Heimladegerät zu einem Preis von weniger als 1.500 US-Dollar zum Verkauf anbieten wird.

Emporia arbeitet mit BREK Elektronik, ein Pionier in der Entwicklung von Siliziumkarbid (SiC)-Transistoren, auf dem Wechselrichter für sein bidirektionales Ladegerät. Das Unternehmen verkauft derzeit einen $ 399 48-Ampere-Heimladegerät und ein Smart-Home-Energiemanagementsystemneben anderen Produkten.

McLaughlin sagte, dass der Erhalt der Zertifizierung vom globalen Marktführer für elektrische Sicherheit UL die größte Hürde sei, um das Produkt auf den Markt zu bringen. Wie angeboten, wird es in das Energiemanagementsystem integriert, um Funktionen wie das angehaltene Laden zu ermöglichen, wenn die Klimaanlage eingeschaltet wird.

„Wir sind super aufgeregt“, sagte McLaughlin. „Es ist noch früh, aber dies ist eine natürliche Weiterentwicklung der Technologie – es handelt sich hauptsächlich um Pilotprogramme. Die meisten großen Autohersteller haben angekündigt, dass sie das bidirektionale Laden von Elektrofahrzeugen in irgendeiner Form oder Weise unterstützen werden, darunter Volkswagen, Ford, Chevrolet, Kia und Rivian. Es entwickelt sich, während wir sprechen, und der Schlüssel wird sein, auf welche Weise jeder Hersteller es unterstützt.“

Er sagte, Tesla sei in Bezug auf V2H und V2G „ruhig“, aber er geht davon aus, dass die Technologie schließlich in das Laden des Unternehmens integriert wird.

McLaughlin sagte, dass Emporia seine bidirektionale Technologie um das Kommunikationsprotokoll ISO 15118-20 aufbaut, das sich „in der abschließenden Überprüfung befindet“. EIN Website-Zeitplan zeigt es in der Genehmigungsphase. McLaughlin sagte, dass sein Ladegerät in der Lage sein wird, 240 Volt mit 11,5 Kilowatt Leistung zu empfangen und an das Haus zurückzugeben.

Wallbox North America, ein Zweig eines niederländischen Unternehmens, sagte, dass es bevorsteht Quasar 2 bidirektionales Ladegerät wird „voll kompatibel mit in Nordamerika verkauften Elektrofahrzeugen“ sein. Das Unternehmen sagte, Quasar 2 werde bei einem Stromausfall automatisch übernehmen und ein Haus länger als drei Tage mit Strom versorgen. Wallbox hat kürzlich seine $699 eingeführt 240-Volt-48-Ampere-Pulsar-Plus-Ladegerät (kann auf Sprachbefehle von Alexa und Google Home reagieren) auf dem US-Markt.

Frühe Stufen

Man muss sich nur die Anzahl der Produkte auf dem Markt ansehen, um zu erkennen, dass sich die Branche für bidirektionales Laden noch in einem sehr frühen Stadium befindet.

Wallbox hat den Quasar 1 im Wert von 3.600 US-Dollar in Europa verkauft, aber Sprecherin Elyce Behrsin lehnte es ab, eine tatsächliche Verkaufszahl anzugeben.

Sie sagte, Quasar 1 sei mit bidirektionalen CHAdeMO-Fahrzeugen kompatibel, darunter der Nissan Leaf und der ENV-200, der Mitsubishi Outlander Plug-in-Hybrid und der Kia Soul. Sie sagte, dass der 11,5-Kilowatt-Quasar 2, der das vorherrschende Combined Charging System (CCS)-Protokoll verwenden wird, „im vierten Quartal dieses Jahres“ auf den US-Markt kommen wird.

Die Liste der Elektrofahrzeuge auf dem US-Markt ist lang und wächst, und Wallbox sagte, dass es bereit sein wird, sich mit ihnen zu synchronisieren.

„Wir arbeiten mit nordamerikanischen Versorgungsunternehmen, Autoherstellern und anderen Partnern zusammen, um Quasar und unsere bidirektionale Ladetechnologie zu testen und zu validieren, um die Kompatibilität mit regionalen elektrischen Standards und mit in Nordamerika verkauften EV-Marken und -Modellen sicherzustellen“, sagte das Unternehmen. „In der Tat hängt ein Teil des zukünftigen Erfolgs von Quasar und bidirektionalem Laden davon ab, dass mehr Elektrofahrzeuge bidirektional fähig sind.“

Andere Unternehmen arbeiten am bidirektionalen Laden von Elektrofahrzeugen, darunter Rectifier Technologies, Delta und Nuuve.

Jeff Wandell, Manager für EV-Kommunikation bei der Nissan Motor Corporation, bestätigte, dass das Unternehmen mit Aftermarket-Lieferanten zusammenarbeitet.

„Derzeit gibt es kein von Nissan zertifiziertes, kommerziell erhältliches Produkt auf dem Markt“, sagte er. „Es gibt jedoch Unternehmen, die dabei sind, ihre Geräte – wie Wallbox – zu entwickeln und zu zertifizieren, und hoffen, bald auf den Markt zu kommen. Wir arbeiten aktiv mit einer Reihe dieser Unternehmen zusammen, um diese Technologie voranzutreiben und sie Leaf-Besitzern zur Verfügung zu stellen.“

Chris Martin, ein Sprecher von American Honda, sagte, dass das Unternehmen keine US-Neuigkeiten über das bidirektionale Laden zu teilen habe, aber es werde für die Zukunft untersucht.

Es gibt Entwicklungen in Europa, insbesondere bei den Autoherstellern.

Autohersteller bewegen sich

Honda sagte im Januar dass es mit dem Konsortium V2X Suisse in einem Plan zusammenarbeitet, der 50 Honda-Elektrofahrzeuge mit der Carsharing-Flotte von Mobility in der Schweiz an 40 Standorten platzieren wird. Ausgestattet mit Honda Power Manager-Einheiten werden die Autos „V2G-Energierückgewinnungsfähigkeiten für Mobilität an verschiedenen städtischen und vorstädtischen Standorten in der ganzen Schweiz bereitstellen“. Die E-Autos von Honda können 20 Kilowatt Leistung zurück ins Netz einspeisen, wenn sie an die bidirektionale Station angeschlossen werden.

Ende letzten Jahres, VW hat angerufen bidirektionales Laden „eine bahnbrechende Technologie“, die auf allen ID. Modelle mit 77-Kilowattstunden-Batterien in der Zukunft. Das Unternehmen sagte, dass sein Plan spezielle DC-BiDi-Wallboxen beinhaltet und dass Over-the-Air-Updates verwendet werden können, um das System in bereits ausgelieferten Fahrzeugen nachzurüsten.

Und laut einem Sprecher von Rivian „verfügen alle R1T- und R1S-Fahrzeuge über Vehicle-to-Vehicle (V2V)- und Vehicle-to-Home (V2H)-Fähigkeiten. Während in Rivian-Fahrzeugen bidirektionale Lademöglichkeiten vorhanden sind, sind regulatorische und andere regionale Variablen ein wesentlicher Faktor für potenzielle zukünftige V2G-Anwendungen.“

Andere Autohersteller arbeiten an proprietären Ladesystemen, obwohl sie möglicherweise nicht Plug-and-Play sind.

Der Startup-EV-Hersteller Lucid sagte im Jahr 2020, dass er mit a zusammenarbeite Ladeunternehmen namens QMerit für bidirektionale V2G-Fähigkeit in der Luft. Und Ford wird für den kommenden Elektrolastwagen F-150 Lightning das anbieten, was es Intelligent Backup Power nennt. Ford wird auch mit dem führenden Photovoltaikanbieter Sunrun zusammenarbeiten, um Energiespeicher und Solarenergie für die Stromversorgung von Haushalten zu nutzen. Die 80 Ampere Ford Ladestation Pro wird benötigt werden.

„Beim Lightning funktioniert es nicht mit einem normalen Level-II-Ladegerät“, sagte Sam Abuelsamid, leitender Analyst für E-Mobilität bei Guidehouse Insights in Detroit. „Es gibt nur Notstrom über die DC-Pins aus. Es wurde speziell für die Zusammenarbeit mit einem intelligenten Wechselrichtersystem entwickelt, das einen Transferschalter enthält, um den Strom vom Netz zu trennen und ihn bei Stromausfall vom LKW zu nehmen, damit kein Strom in das Netz zurückfließt. Momentan ist SunRun das einzige Unternehmen, das ein kompatibles Kit anbietet, um dies zu ermöglichen.“

Herausforderungen beim bidirektionalen Laden

Marc Tarpenning, Mitbegründer von Tesla zusammen mit Martin Eberhard, betont, dass die Stromversorgung eines Hauses aus einem Auto kritische Sicherheitsprotokolle erfordert – es ist keine einfache Angelegenheit.

Ohne Schutzmaßnahmen würde „die Spannung, die Sie in Ihr Haus stecken, zum Strommast in Ihrer Straße fließen und die Hochspannungskabel für einen Moment auf 12.000 Volt bringen“, sagte er. „Wenn ein Lineman an diesen Kabeln arbeiten würde, wie während eines Stromausfalls, würden Sie ihn ziemlich sofort töten.“ Er fügte hinzu, dass „das Haus vollständig vom Netz getrennt werden muss, bevor intern Strom angelegt wird. Ihr Elektrofahrzeug könnte also sicherlich Ihr Haus mit Strom versorgen, aber die Energieversorger nehmen die Generatoreinstellungen sehr ernst und stellen sicher, dass sie über ordnungsgemäße Trennschalter verfügen.“

Eine weitere Herausforderung, so Tarpenning, betrifft das intelligente Wechselrichtersystem, auf das Abuelsamid Bezug nimmt. „Der Wechselrichter in Ihrem Auto muss in der Lage sein, mit dem ‚Einschaltstrom‘ fertig zu werden, wenn Sie ein Haus mit Strom versorgen“, sagte Tarpenning. „Für einen Moment zieht das Haus eine riesige Menge Strom, wenn alles zum Leben erwacht. Dies ist kein Problem, wenn der Wechselrichter dafür ausgelegt ist, aber das wird eine Designänderung für die meisten EV-Wechselrichter sein.“

Abuelsamid sagte, dass der Lightning über das ProPower-Bordsystem mit der optionalen 9,6-Kilowatt-Leistung Wechselstrom entnommen werden kann, „aber ich bin mir ziemlich sicher, dass das mit dem Quasar nicht funktionieren wird.“ Hyundai-Modelle, die durch einen Adapter, der in den J1772-Anschluss eingesteckt wird, auf 1,9 Kilowatt begrenzt sind, „könnten mit einem geeigneten Software-Update mit dem Quasar funktionieren“, sagte er. „Ich habe noch keine Details darüber gesehen, wie Lucid seine bidirektionale Fähigkeit implementiert.“

Ryan O’Gorman, Fords leitender Stratege für Energiedienstleistungen, sagte in einer E-Mail: „Derzeit ist der F-150 Lightning nicht mit anderen Optionen kompatibel. Nach unserem Verständnis ist die ISO 15118-20 noch nicht freigegeben. Und wie bei den heute auf dem Markt befindlichen ISO- und SAE-Ladestandards könnte man erwarten, dass Hersteller (wie Ford), die in der Vergangenheit akzeptierte Standards implementiert haben, diese zukünftigen Standards unterstützen, wenn dieser 15118-20-Standard veröffentlicht wird – einschließlich bidirektionaler Kraftübertragung. Daher müsste die Ford Ladestation Pro vorerst mit dem Home Integration System installiert werden, das 2022 bei Sunrun erhältlich ist.“

Abuelsamids Kollege Scott Shepard, leitender Forschungsanalyst für Energie bei Guidehouse, sagte, dass das bidirektionale System von Lucid AC-basiert ist, wobei Lucid auch die bidirektionale AC-Ladeeinheit liefert. Er fügte hinzu, dass Wallbox „mindestens einen V2G-Versuch in Europa unterstützt hat – Powerloop in Großbritannien, betrieben von Octopus Energy“. An diesem vom National Grid unterstützten Versuch sind mehr als 130 Haushalte in Großbritannien beteiligt.