Historien om V2X

Creative commons license

Ett av de hetaste områdena inom e-mobilitet är Vehicle-to-Everything (V2X) men kanske främst Vehicle-to-Grid (V2G). V2X befinner sig i experimentfasen med få kommersiellt gångbara exempel. Tekniska, ekonomiska och användarutmaningar måste överkommas. Det kan därför vara svårt att smälta att de första experimenten av tekniken och en hel del tankearbete kring applikationer gjordes redan för över 20 år sedan. Teknikmagasinet IEEE Spectrum [1] har gjort en historisk exposé av V2X, med fokus på teknikpionjärerna AC Propulsion som var verksamma i Kalifornien runt millenniumskiftet. Dagens nyhetsbrev är en kort sammanfattning av historien om V2X.

Batterilager och balansering av elsystemet genom fordon i början av 1900-talet

Det finns flera exempel på stor experimentlust kring laddbara fordon i början av 1900-talet. Exempel inkluderar flottor av batterielektriska bussar [2], batteribyten för taxibilar [3] och utveckling av laddhybrider [4]. I bilens och elektricitetens barndom gjordes det även experiment med stationär batterilagar och balansering av laster med hjälp av batterielektriska fordon. I de tidiga DC-näten i städerna på amerikanska östkusten fanns det en problematik kring frekvensinstabilitet hos elproduktionsanläggningarna [1]. En lösning för att stabilisera frekvensen var stationära bly-batterier som installerades hos flera elproducenter [1]. När elnätet övergick till överföring genom AC utgjorde detta inte längre ett problem och batterilagren fasades ut [1]. I stället uppstod en problematik kring produktionsöverskott på nätterna i de lokala elnäten. Flera bolag organiserade därför flottor av t ex ellastbilar till att ladda under tider av produktionsöverskott [1] (reds, anm., en tidig form av smart laddning). Under mellankrigsperioden integrerades lokala elnäten till större nät med ökad variation i både produktion (vattenkraft osv) och konsumtion. Överskottsproblematiken minskade och så även de batterielektriska fordons roll i elsystemet [1].

Återfödelse och död i Kalifornien under tidigt 2000-tal

Begreppet V2G myntades i Kalifornien i början av 2000-talet av företaget AC Propulsions styrelseordförande Tom Gage [1]. Teknikutveckling och tidiga experiment inleddes dock några år tidigare i samband med det nyvunna intresset för laddbara bilar i och med införandet av Zero Emission-Vehicle (ZEV) mandatet i Kalifornien [1]. V2G ansågs öka möjligheterna för laddbara bilar att slå igenom, bland annat genom att lösa konkreta problem för elbolagen och samhället [1]. Det ökande intresset för laddbara bilar sammanföll nämligen med ett antal elkriser i Kalifornien i början av 2000-talet, med återkommande elavbrott, enorma prisökningar och konkursmässiga elbolag [5].

Ett antal ingenjörer på företaget AC Propulsion tog täten i utvecklingen av drivlinor till batterielektriska bilar och V2G, bland annat med kunskap och erfarenheter från att utveckla GM:s tidiga batterielektriska prototyp Insight. Initialt sågs bidirektionella laddare främst som nödladdare för andra batterielektriska bilar då publika laddare saknades [1]. Elkrisen i Kalifornien skapade dock nya möjligheter. Företaget identifierade att V2G som frekvensreglering kunde bli en betydande affärsmöjlighet [1]. Tekniken utvecklades och ett framgångsrikt experiment där en batterielektrisk bil svarade på simulerade behov av frekvensreglering genomföres [1]. Problem uppstod när priset på stödtjänster som frekvensreglering kollapsade när elkrisen reddes ut genom riktade myndighetsinsatser [1]. Samtidigt minskade fordonstillverkarnas intresse för att fortsatt utvecklingen av laddbara bilar, vilket innebar dödsstöten för V2G [1]. Denna gång.

Den nya eran: 2010-

Lanseringen av den nya generationens batterielektriska bilar (t ex Nissan LEAF) med litium-jonbatterier i början av 2010-talet innebar också ett ökat intresse för V2G. Industrin och forskningens fokus var nu inriktat mot applikationer för Vehicle-to-Home (V2H) och Vehicle-to-Building (V2B) [1]. Den japanska CHAdeMO standarden för V2X var klar redan 2014 [6]. Erfarenheter från användningen av Nissan LEAF i räddningsarbetet efter jordbävningen i Japan år 2011 var en stark drivkraft för att utveckla möjligheter för fordonsbatterier att agera som nödgeneratorer [6] [7].

De tidiga försöken med V2X hade två stora tekniska begränsningar: begränsad batterikapacitet hos dåvarande batterielektriska bilar och omogen mjukvara för styrning av laddning och urladdning [1].

Egen kommentar

Historien har en tendens att upprepa sig. Så även för V2X. Lite förenklat: en kris skapar problem som teoretiskt kan lösas med V2X, problemen löses på andra sätt och intresset för V2X minskar. Den första vågen drevs av en delvis byråkratiskt skapad elkris i Kalifornien, den andra av en naturkatastrof i Japan, den tredje som vi befinner i oss nu är starkt driven av ökade andelar förnyelsebar elproduktion. En skillnad idag jämfört med tidigare V2X perioder är det momentum som finns i utvecklingen av laddbara bilar. Försäljningen är global, batterikapaciteten är större och mjukvaran (styrningen) är mer avancerad vilket bör förbättra utsikterna för V2X.

För er som är historiskt intresserade kan vi även rekommendera en artikel i tidningen Car and Driver [8] som sammanfattar historien om laddbara fordon, från 1830-talet till idag.

Referenser

[1] IEEE Spectrum. 2023. länk  

[2] Graceguide. 2017. länk

[3] MacCarley, C. Arthur. ”A Review of Battery Exchange Technology for Refueling of Electric Vehicles.” (2000). länk

[4] Green Car Reports. 2011. länk

[5] PBS. länk

[6] CHAdeMO. 2020. länk

[7] Nissan. 2019. länk

[8] Car and Driver. 2022. länk