يمكن استخدام المركبات الكهربائية المزودة بإمكانية الشحن ثنائي الاتجاه لتزويد المنازل بالطاقة، وإعادة تغذية الشبكة الكهربائية، وحتى توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو حالات الطوارئ. تُعدّ المركبات الكهربائية بمثابة بطاريات كبيرة على عجلات، لذا تسمح أجهزة الشحن ثنائية الاتجاه بتخزين الكهرباء الرخيصة خارج أوقات الذروة، مما يقلل من تكاليف الكهرباء المنزلية. هذه التقنية الناشئة، المعروفة باسم "من المركبة إلى الشبكة" (V2G)، لديها القدرة على إحداث ثورة في طريقة عمل شبكة الكهرباء، حيث يمكن لعشرات الآلاف من المركبات الكهربائية توفير الطاقة في وقت واحد خلال فترات ذروة الطلب.
كيف يعمل؟
الشاحن ثنائي الاتجاه هو شاحن متطور للسيارات الكهربائية قادر على الشحن في كلا الاتجاهين. قد يبدو هذا بسيطًا نسبيًا، ولكنه ينطوي على عملية تحويل طاقة معقدة من التيار المتردد إلى التيار المستمر، على عكس الشاحن التقليدي أحادي الاتجاه الذي يستخدم التيار المتردد.
على عكس شواحن السيارات الكهربائية التقليدية، تعمل الشواحن ثنائية الاتجاه بشكل مشابه للمحولات، حيث تحول التيار المتردد إلى تيار مستمر أثناء الشحن والعكس أثناء التفريغ. مع ذلك، لا يمكن استخدام الشواحن ثنائية الاتجاه إلا مع المركبات المتوافقة مع الشحن ثنائي الاتجاه بالتيار المستمر. وللأسف، فإن عدد السيارات الكهربائية القادرة حاليًا على الشحن ثنائي الاتجاه قليل جدًا. ونظرًا لتعقيدها، فإن الشواحن ثنائية الاتجاه أغلى بكثير من شواحن السيارات الكهربائية التقليدية، إذ تستخدم إلكترونيات متطورة لتحويل الطاقة لإدارة تدفق الطاقة في السيارة.
لتزويد المنازل بالطاقة، تتضمن شواحن السيارات الكهربائية ثنائية الاتجاه أجهزة لإدارة الأحمال وعزل المنزل عن الشبكة الكهربائية أثناء انقطاع التيار، وهي ظاهرة تُعرف باسم العزل الكهربائي. ويتشابه مبدأ التشغيل الأساسي لشاحن السيارات الكهربائية ثنائي الاتجاه إلى حد كبير مع مبدأ تشغيل العاكس ثنائي الاتجاه، الذي يعمل كمصدر طاقة احتياطي في أنظمة تخزين البطاريات المنزلية.
ما الغرض من الشحن ثنائي الاتجاه؟
يمكن استخدام الشواحن ثنائية الاتجاه لتطبيقين مختلفين. أولهما وأهمهما هو تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G)، المصممة لتزويد الشبكة بالطاقة عند ارتفاع الطلب. إذا تم توصيل آلاف المركبات المجهزة بتقنية V2G وتفعيلها، فسيؤدي ذلك إلى تغيير جذري في كيفية تخزين وإنتاج الكهرباء. تتميز المركبات الكهربائية ببطاريات كبيرة وقوية، لذا فإن إجمالي الطاقة التي يمكن أن توفرها آلاف المركبات المجهزة بتقنية V2G قد يكون هائلاً. تجدر الإشارة إلى أن V2X هو مصطلح يُستخدم لوصف البنى الثلاث المذكورة أدناه:
أولاً: نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة أو V2G – طاقة المركبات الكهربائية لدعم الشبكة.
ثانياً: نقل الطاقة من المركبة إلى المنزل أو V2H - استخدام طاقة المركبات الكهربائية لتزويد المنازل أو الشركات بالطاقة.
ثالثًا. نقل الطاقة من المركبة إلى الحمولة أو V2L - يمكن استخدام المركبات الكهربائية لتشغيل الأجهزة أو شحن المركبات الكهربائية الأخرى.
يُستخدم شاحن السيارات الكهربائية ثنائي الاتجاه أيضًا في تقنية "من السيارة إلى المنزل" (V2H). وكما يوحي الاسم، تُمكّن هذه التقنية السيارات الكهربائية من العمل كنظام بطاريات منزلي لتخزين الطاقة الشمسية الزائدة وتزويد المنزل بالطاقة. فعلى سبيل المثال، تبلغ سعة نظام البطاريات المنزلي التقليدي، مثل Tesla Powerwall، 13.5 كيلوواط/ساعة. في المقابل، تبلغ سعة السيارة الكهربائية التقليدية 65 كيلوواط/ساعة، أي ما يعادل تقريبًا خمس بطاريات Tesla Powerwall. وبفضل سعة بطاريتها الكبيرة، يُمكن للسيارة الكهربائية المشحونة بالكامل، عند دمجها مع الطاقة الشمسية المُثبتة على سطح المنزل، تزويد منزل متوسط الحجم بالطاقة لعدة أيام أو أكثر.
1. تقنية نقل البيانات من المركبة إلى الشبكة (V2G)
يشير مصطلح "نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة" (V2G) إلى عملية تزويد الشبكة الكهربائية بجزء صغير من الطاقة المخزنة في بطارية المركبة الكهربائية عند الحاجة. يتطلب الاشتراك في مشروع V2G شاحن تيار مستمر ثنائي الاتجاه ومركبة كهربائية متوافقة. وتتوفر حوافز لأصحاب المركبات الكهربائية، مثل أرصدة أو تخفيضات في أسعار الكهرباء. كما تتيح المركبات الكهربائية المجهزة بتقنية V2G لأصحابها المشاركة في برامج VPP (إمداد الطاقة من المركبات) لتحسين استقرار الشبكة وتوفير الطاقة خلال فترات ذروة الطلب.
على الرغم من الضجة الإعلامية، فإن أحد التحديات التي تواجه نشر تقنية V2G هو العقبات التنظيمية ونقص بروتوكولات وموصلات الشحن ثنائي الاتجاه الموحدة. تُعتبر أجهزة الشحن ثنائية الاتجاه، مثل محولات الطاقة الشمسية، طريقة بديلة لتوليد الطاقة، ويجب أن تتوافق مع جميع معايير السلامة التنظيمية ومعايير انقطاع التيار الكهربائي في حالة انقطاع الشبكة. وللتغلب على هذه التعقيدات، طورت بعض شركات صناعة السيارات، مثل فورد، أنظمة شحن ثنائية الاتجاه تعمل بالتيار المتردد أبسط، وتعمل حصريًا مع سيارات فورد الكهربائية لتزويد المنازل بالطاقة، بدلاً من تزويد الشبكة بالكهرباء.
2. من المركبة إلى المنزل - V2H
تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى المنزل (V2H) مشابهة لتقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الشبكة (V2G)، ولكنها تستخدم الطاقة محليًا لتزويد المنزل بالطاقة بدلًا من تغذيتها إلى الشبكة العامة. وهذا يسمح للمركبات الكهربائية بالعمل كنظام بطاريات منزلي عادي، مما يُسهم في تحسين الاكتفاء الذاتي، خاصةً عند دمجها مع الطاقة الشمسية المُثبتة على أسطح المنازل. ومع ذلك، فإن أبرز ميزة لتقنية V2H هي قدرتها على توفير طاقة احتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
لكي يعمل نظام V2H بشكل صحيح، يلزم وجود عاكس ثنائي الاتجاه متوافق ومعدات أخرى، بما في ذلك عداد طاقة (مزود بمحول تيار) مثبت عند نقطة توصيل الشبكة الرئيسية. يراقب محول التيار تدفق الطاقة من وإلى الشبكة. عندما يكتشف النظام أن منزلك يستهلك طاقة الشبكة، فإنه يرسل إشارة إلى شاحن السيارة الكهربائية ثنائي الاتجاه لإطلاق كمية مكافئة من الكهرباء لتعويض أي طاقة مسحوبة من الشبكة. وبالمثل، عندما يكتشف النظام إنتاج طاقة من نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية على السطح، فإنه يحوّلها لشحن السيارة الكهربائية، تمامًا مثل شاحن السيارات الكهربائية الذكي.
لتمكين الطاقة الاحتياطية أثناء انقطاع التيار الكهربائي أو حالات الطوارئ، يجب على نظام V2H اكتشاف حالة العزل عن الشبكة وعزل المنزل عنها. عند حدوث ذلك، يعمل العاكس ثنائي الاتجاه كعاكس مستقل عن الشبكة، مستمدًا طاقته من بطارية السيارة الكهربائية. يتطلب تشغيل الطاقة الاحتياطية معدات عزل إضافية عن الشبكة، مثل الموصلات الأوتوماتيكية (ATS)، تمامًا كما هو الحال في العواكس الهجينة المستخدمة في أنظمة الخلايا الشمسية.
3. من المركبة إلى الحمولة - V2L
تُعدّ تقنية نقل الطاقة من المركبة إلى الأحمال (V2L) أبسط بكثير لأنها لا تتطلب شاحنًا ثنائي الاتجاه. تحتوي المركبات المجهزة بتقنية V2L على محول تيار مدمج يوفر طاقة التيار المتردد من منفذ كهربائي قياسي واحد أو أكثر داخل المركبة، ما يسمح بتوصيل أي جهاز منزلي عادي. مع ذلك، تستخدم بعض المركبات محول V2L خاصًا يُوصل بمنفذ شحن المركبة الكهربائية لتوفير طاقة التيار المتردد. في حالات الطوارئ، يمكن مدّ سلك تمديد من المركبة إلى المنزل لتشغيل الأحمال الأساسية كالإضاءة وأجهزة الكمبيوتر والثلاجات وأجهزة الطهي.
تُستخدم تقنية V2L لتوفير الطاقة خارج الشبكة والطاقة الاحتياطية
يمكن للمركبات المجهزة بنظام V2L استخدام أسلاك التمديد لتوفير طاقة احتياطية لتشغيل بعض الأجهزة الكهربائية. كما يمكن استخدام مفتاح تحويل تيار متردد مخصص لتوصيل طاقة V2L مباشرةً بلوحة توزيع احتياطية، أو حتى بلوحة التوزيع الرئيسية.
يمكن دمج المركبات المجهزة بتقنية V2L في أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة لتقليل الحاجة إلى مولد احتياطي أو حتى الاستغناء عنها تمامًا. تتضمن معظم أنظمة الطاقة الشمسية المستقلة عاكسًا ثنائي الاتجاه، والذي يمكنه نظريًا استخدام الطاقة من أي مصدر تيار متردد، بما في ذلك المركبات المجهزة بتقنية V2L. مع ذلك، يتطلب تركيبه وضبطه فني متخصص في الطاقة الشمسية أو كهربائي مؤهل لضمان التشغيل الآمن.
- النهاية-
هنا، افهم "جوهر" و"روح" أكوام الشحن
تحليل معمق: كيف تعمل بطاريات الشحن AC/DC؟
تحديثات متطورة: الشحن البطيء، الشحن السريع، V2G…
رؤى القطاع: اتجاهات التكنولوجيا وتفسير السياسات
استعن بالخبرة لحماية رحلتك الصديقة للبيئة
اتبعني، ولن تضل طريقك أبدًا عندما يتعلق الأمر بالشحن!
تاريخ النشر: 26 نوفمبر 2025
