V2G(Vehicle to Grid) 충전은 우리가 EV를 사용하는 방법뿐 아니라 일반적으로 에너지를 사용하는 방법을 관리하는 방식에서 차세대 혁신 중 하나로 간주됩니다. 전력망과 EV 배터리 사이의 효과적인 양방향 인터페이스는 에너지를 덜 사용하고 탄소 배출량을 줄일 수 있는 스마트 에너지 관리를 향한 거대한 발걸음입니다.
본질적으로 이름에서 알 수 있듯이 전기 자동차가 전력망에 연결되는 수단입니다.
전통적으로 전력의 흐름은 중앙에서 생성된 소스에서 플러그 인 EV의 배터리로 흐르는 단방향이었습니다. 충전이 필요한 다른 기기나 장치와 마찬가지로 EV는 완전히 충전될 때까지 전력을 끌어오기만 하면 온보드 충전 관리가 자동으로 전력 공급을 중단합니다. 그런 다음 자동차 배터리는 전력 공급에만 사용하기 위해 끌어온 에너지를 저장합니다.
V2G는 양방향 전력 흐름을 가능하게 합니다. EV는 그리드에서 전력을 끌어와 필요할 때 그리드로 다시 충전 및 방전할 수 있습니다. 이는 그리드의 전체 전력 수요가 높거나 기상 조건으로 인해 태양열 또는 풍력과 같은 재생 에너지가 평소만큼 많은 전력을 생성하지 못하는 경우일 수 있습니다.
현재 그리드로 들어오고 나가는 전력의 수요와 공급은 대규모로 관리됩니다. 필요한 전력의 양은 발전소, 풍력 발전소, 태양열 등으로부터 공급되며, National Grid는 전력 수요가 증가할 때 '가스를 켜거나' 감소할 때 감소할 수 있습니다. 이러한 최고점과 최저점은 널리 알려져 있지만 현재 처리는 정교하기보다는 매우 광범위한 완화 조치로 이루어지며, 이는 가능한 것보다 훨씬 덜 효율적입니다. 이는 에너지 낭비와 배출 측면에서 상당한 비용을 초래합니다.
V2G 기술의 필요성은 여러 가지입니다. 첫째, 도로 위의 EV 수가 증가함에 따라 그리드에 대한 수요가 증가할 것입니다. 연구에 따르면 그리드는 수요를 따라갈 수 있지만 현재의 형태로 그렇게 하는 것이 효율적이라는 것은 아닙니다. 그리고 사실 EV가 잠재적으로 문제를 일으키고 있는 만큼 문제 해결의 중심이 될 수도 있습니다.
V2G 기술은 연결된 EV의 배터리에 저장된 에너지가 필요할 때 그리드로 다시 끌어올 수 있고 그리드에 대한 수요가 적을 때 보충할 수 있음을 의미합니다. 풍력 터빈이나 태양 전지 패널이 효과를 입증하기 위해 화창한 날이 특별히 바람이 많이 불지 않기 때문에 녹색 발전이 낮을 때 EV에서 전력을 끌어오는 것이 필요할 수 있습니다. 또한 사람들이 집에 돌아와 자동차와 전화를 연결하고 주전자를 켤 때 저녁 피크를 부드럽게 할 수 있습니다. 그런 다음 전력 수요가 낮을 때(예:야간) EV에 다시 전력을 공급할 수 있습니다.
V2G는 전력망이 중앙 집중식 탄소 집약적 발전을 증가시키지 않고도 수요와 공급의 최고점과 최저점을 완화하는 데 도움이 됩니다. 또한 최대 효율성을 위해 훨씬 지역화된 규모로 에너지 관리를 수행할 수 있는 스마트 그리드 기술로의 이동에서 중심 요소를 형성할 것입니다.
한마디로 그렇습니다. 그러나 자세히 설명하자면 2015년까지 영국에서 시도되었음에도 불구하고 여전히 매우 제한된 규모로 진행되고 있습니다.
세계 최대의 V2G 시험 사이트는 TfL의 전기 버스를 중심으로 런던에 기반을 두고 있습니다. Bus2Grid 프로젝트는 최대 28대의 전기 버스가 도시 북쪽에 있는 차고에 연결되어 있을 때 배터리에 저장된 전력을 활용합니다. 필요한 경우 그리드에 1메가와트 이상을 반환할 수 있어 안정화에 도움이 됩니다.
현재 이 계획은 비교적 규모가 작으며 리즈 대학, 영국 파워 네트웍스, TfL, 버스 사업자 Go-Ahead London 및 버스 제조업체인 중국 회사 BYD를 비롯한 다양한 기관과 함께 정부의 자금 지원을 받고 있습니다. 사물의 하드웨어 측면을 관리하는 SSE Enterprise는 런던의 전체 버스 차량이 전기로 전환된다면 V2G 측면에서 최대 150,000가구의 전력 균형을 맞출 수 있다고 생각합니다.
개인이 V2G 충전의 혜택을 받을 수 있는 시험 제도도 영국 전역에서 진행되고 있습니다. Orkney는 2019년 초부터 소규모 시험 계획을 운영하고 있습니다. ReFLEX라고 하는 이 시스템은 마이크로 발전(거기 가정의 10%가 자체 전기를 생성함)을 기반으로 하며 필요할 때 그리드의 균형을 유지하기 위해 EV를 '전력 저장고'로 사용합니다.
Western Power Distribution의 프로젝트인 Electric Nation은 최근 V2G가 가능한 Nissan EV 소유자 100명을 모집하여 V2G 시험에 참여하여 개인에게 어떻게 작동하는지 테스트했습니다. 다른 많은 시도와 달리 5개의 서로 다른 전기 공급업체가 참여하고 있어 데이터를 더 잘 보급해야 합니다. CrowdCharge(Electric Nation의 일부)의 CEO인 Mike Potter는 다음과 같이 말했습니다. 광범위한 기반 – 따라서 이 프로젝트가 필요합니다. 이 시험은 V2G의 실제 효과를 연구하고 전기 자동차 충전 관리를 제공하는 스마트 솔루션을 제공할 것입니다.”
Nissan은 유럽의 EDF, 가장 최근에는 영국의 E.ON과 같은 에너지 공급업체와 협력하여 V2G 개발의 최전선에 서 있습니다. . Nissan GB는 E.ON과 협력하여 크랜필드에 있는 유럽 기술 센터에 20개의 V2G 충전기를 설치했습니다. 이 계획을 더욱 광범위하게 시행할 계획입니다.
마지막으로 Octopus Energy는 이미 Nissan LEAF 등의 완전한 V2G 번들을 영국 고객에게 제공하는 데 앞장서고 있습니다. 지난 8월 출시된 Octopus는 고객에게 월박스 V2G 충전기와 새로운 40kWh Nissan LEAF를 월 299파운드에 제공하고 있었습니다. 거래는 고객이 한 달에 최소 12번 오후 6시에서 오전 5시 사이에 자동차를 전원에 연결한 상태로 두는 것이었습니다. 그 야간 시간 동안 Ocotpus는 고객의 자동차에서 에너지를 얻을 수 있었지만 그 대가로 고객은 30파운드의 캐쉬백을 받았습니다.
광범위한 V2G를 지원하는 기술이 이미 존재하지만 모든 EV 및 모든 에너지 공급업체에 적용되지는 않습니다. 폭넓은 보급에 있어 가장 근본적인 한계는 EV가 가지고 있는 충전 연결 유형에 있습니다.
현재 V2G 충전은 CHAdeMO 충전 기술로만 가능합니다. 이 제품의 개발은 기본적으로 양방향 에너지 흐름 기능을 기반으로 하며 회원들은 EV 및 충전기 측 모두에서 정의된 사양, 테스트 기준 및 인증에 따라 작업합니다. 또한 이전 버전과의 호환성이 있으므로 현재 시스템은 미래의 모든 개발과 호환됩니다. 최신 버전의 CHAdeMO 충전은 최대 500kW의 DC 속도로 작동할 수 있으므로 미래에 대비할 수 있습니다.
영국에서 Nissan은 EV에 CHAdeMO 충전을 제공하는 유일한 제조업체입니다.
훨씬 더 널리 사용되는 결합 충전 시스템(CCS)은 현재 양방향 충전이 불가능합니다. 그러나 V2H(Vehicle to Home) 및 V2G 충전이 2025년까지 지원될 수 있도록 개발 계획이 진행 중입니다. CCS를 사용하는 현재 자동차가 V2G를 지원하게 될 것이라는 보장은 없습니다.
보시다시피, CCS가 양방향 충전을 지원하는 것은 여기와 다른 시장 모두에서 효과적인 V2G 네트워크의 광범위한 롤아웃에 걸림돌이 됩니다.
7월에 발표된 National Grid Electricity System Operator's Future Energy Scenarios 보고서에 따르면 2050년까지 영국 가정의 최대 45%가 V2G 서비스를 제공할 것으로 예상됩니다. 이는 가정된 550만 대의 EV에서 최대 38GW의 에너지 유연성을 제공할 수 있습니다. 최상의 시나리오입니다. 최악의 시나리오에서는 이 기능의 10%만 도달할 수 있습니다.
명심해야 할 또 다른 요소는 V2G의 출시가 초기에는 느릴 것이며 뒤처진 개인이 내연 기관에서 EV로 전환하면서 채택이 늦어질 것이라는 점입니다. 보고서에 따르면 이 지연 시간은 5년에서 15년 사이일 수 있습니다. 초기 부진은 양방향 충전을 지원하기 전에 CCS를 개발해야 하기 때문이기도 합니다.
National Grid ESO의 수석 고문인 Marcus Stewart는 다음과 같이 말했습니다. 2050년에는 시나리오 전반에 걸쳐 5%에서 45% 범위가 적용되며 45%는 Net Zero의 '선도적' 조기 제공입니다. 다른 두 개의 Net Zero 준수 시나리오는 2050년에 11%와 26%를 가정합니다. 이는 V2G 도입에 대한 불확실성을 반영합니다.”
차량 제조업체 측면에서 Nissan은 V2G의 리더이지만 다른 사람들도 이를 탐색하고 있습니다. 특히, 곧 출시될 Nissan Ariya는 V2G가 아닌 CCS 전용이 될 것입니다. BMW는 양방향 충전 기술을 개발 중이며 2021년 초부터 1년 동안 시험 운행을 시작해야 합니다. 이 회사는 충전 하드웨어 및 관리, 통신 인터페이스 및 에너지 공급업체를 포함한 다른 이해 관계자도 무게를 줄 것을 요구하고 있습니다.
Audi는 최근 2050년까지 차량을 탄소 중립적으로 만들기 위한 목표의 일환으로 양방향 충전을 연구하고 있다고 발표했습니다. 그러나 Audi의 연구는 V2G보다 V2H(Vehicle to Home)에 관한 것이며 다음을 갖춘 사람들에게 초점을 맞추고 있습니다. 태양 전지 패널이 있는 주택(태양광 – 또는 PV – 시스템). 이 경우 자동차는 가장 효율적으로 작동할 때 PV 생성 에너지를 공급할 수 있는 분산된 에너지 저장 매체 역할을 합니다. PV가 효과적이지 않을 때 에너지는 부족한 부분을 보충하기 위해 자동차에서 끌어올 수 있습니다. 필요한 경우 항상 사용할 수 있도록 미리 설정된 충전 상태가 차량에 유지됩니다.
Audi는 현재 e-tron이 일반 가정에 최대 1주일 동안 전력을 공급할 수 있으며 별도의 인버터가 필요하지 않기 때문에 매우 비용 효율적인 솔루션이라고 생각합니다.
마지막으로 Tesla는 배터리의 잠재적인 성능 저하와 상대적으로 작은 규모의 차량으로 인해 이 아이디어를 공개적으로 수용하는 것을 주저하고 있다는 점에서 약간의 V2G 수수께끼입니다. 그러나 V2G 기능은 Tesla 자체에서 공식적으로 확인된 것이 아니라 Model 3의 분해를 수행한 다른 자동차 제조업체가 발견한 Model 3의 전자 아키텍처에 내장된 것으로 확인되었습니다. Model 3의 인버터는 AC 입력을 DC로 완전히 전환할 수 있을 뿐만 아니라 DC 배터리에서 AC 측으로 다시 공급할 수 있다고 널리 보고되었습니다.
Tesla가 V2G를 적절하게 지원하는 데 대한 제한 사항은 위에서 언급했듯이 아직 양방향이 아닌 CCS2 연결을 사용한다는 사실입니다. Tesla에 대해 우리가 알고 있는 것은 정기적으로 게임을 앞서고 있다는 것입니다. 따라서 Powerwall, Autobidder와 같은 계획과 최근 영국에서 에너지 공급업체가 되기 위한 애플리케이션으로 인해 회사가 지금보다 5년 앞서 있습니다.
V2P(Vehicle to Grid) 기술은 분명히 우리가 미래에 에너지를 관리하는 방법의 큰 부분이 될 것입니다. 이미 사용 가능하지만 올바른 자동차(예:Nissan)와 필수 하드웨어가 있어야 한다는 한계는 소수의 EV 소유자에게만 실행 가능한 옵션임을 의미합니다. 의심할 여지 없이 향후 5년 동안 이 기술이 주목을 받을 것이며 CCS가 양방향을 지원하게 되면 이 기술의 인기가 급상승할 것입니다.
EV 개발의 다양한 영역과 운송 선택에 영향을 미치는 광범위한 법률에서 2025년은 최적의 해가 될 것입니다. 우리의 추정은 향후 몇 년 동안 느린 단계를 거쳐 V2G가 주류가 될 것입니다.
