Història del V2G.

Era per l'any 2001, quan uns enginyers de l'empres AC Propulsion van començar  un innovador experimentr. Volien veure si un vehicle elèctric podria retornar l'electricitat a la xarxa. 

El concepte que hi havia darrere del V2G havia guanyat força a finals de la dècada de 1990 després que entrés en vigor la normativa pels vehicles de zero emissions (ZEV) a Califòrnia. Els experts de la política ambiental van veure en el V2G una nova manera de potetenciar els VE. Per a les empreses elèctriques es presentava com una econòmica manera  de satisfer la creixent demanda d'electricitat. Per als consumidors tindrien serveis elèctrics més barats i fiables. El fabricant i venedors de vehicles elèctrics tindrien una nova oportunitat recolçada per la administració pública i finalment els propietaris dels vehicles elèctrics podrien vendre electricitat a la xarxa.

L'experiment d'AC Propulsion (ACP) va sorgir arran de la crisi elèctrica dels anys 2000 i 2001 de Califòrnia, quan la desregulació mal gestionada, la manipulació del mercat i la catàstrofe ambiental es van combinar per desarticular la xarxa elèctrica. Alguns observadors van pensar que el V2G podria evitar els tipus de pujades de preus i la fallada del servei elèctric. Però, General Motors i altres fabricants d'automòbils estaven en procés de desmantellar les seves flotes de bateries per EV que és el component clau pel V2G.

Apostar per propulsió elèctrica era quelcom complex. No obstant, una dècada més tard, allà pel 2010, la bateria per els EVs van començar a rebre fortes inversions gràcies, en gran part, als enginyers d'ACP, com a tecnologia de tracció elèctrica que va permetre el desenvolupament del Roadster, el cotxe que va llançar Tesla Motors. A la dècada de 2020, els fabricants d'automòbils de tot el món ja produïen molts  vehicles elèctrics fet que va provoar recuperar el concepte V2G.

El V2G va ser connegut com  "la central elèctrica sobre rodes"

Si un cotxe modern carregat d'electrònica i programari es pot considerar com un ordinador sobre rodes, un cotxe elèctric capaç de descarregar electricitat a la xarxa es podria considerar-se una central elèctrica sobre rodes. I, de fet, així és com els promotors de la tecnologia vehicle-to-grid ho perceben.

Les propietats úniques de l'electricitat plantegen problemes a qualsevol persona que es dediqui a produir-la i lliurar-la. L'electricitat és una mercaderia que es compra i es ven i, tanmateix, a diferència de la majoria de les altres mercaderies, no es pot emmagatzemar fàcilment. Una vegada que l'electricitat es genera i passa a la xarxa, normalment s'utilitza gairebé instantaneament. Si hi ha molta o massa poca electricitat a la xarxa elèctrica, la xarxa pateix un desequilibir que pot afectar a la qualitat de servei.

A principis del segle XX, algunes empreses elèctriques que operaven les primeres centrals elèctriques de corrent continu, van resoldre el problema per ajustar l'oferta i la demanda  emprant grans bancs de bateries recarregables de àcid-plom, que servien com una mena d'amortidor per equilibrar el flux d'electrons per donar puntes que els genradors no eren capaços.  A mesura que les empreses elèctriques van passar a sistemes de corrent altern i més fiables, va ser possible eliminar aquestes costoses bateries de reserva.

Aleshores, a mesura que els empresaris de les empreses elèctriques anaven ampliant la capacitat de generació i transport d'energia, van tenir de resoldre un nou problema de mercat en base que calia fer  amb tota l'electricitat que no es consumia en hores vall. El sector elèctric va reconsiderar les bateries, no com a unitats estacionàries sinó en vehicles elèctrics. Segons l'historiador Gijs Mom, els empresaris de les empreses elèctriques van subcontractar essencialment l'emmagatzematge d'electricitat als propietaris i usuaris dels vehicles elèctrics que llavors proliferaven a les ciutats del nord-est dels EUA. Les primeres empreses  elèctriques com eren la Boston Edison i la New York Edison van organitzar flotes de vehicles elèctrics, prioritzant els camions elèctrics gràcies a  les seves bateries relativament grans.

Els problemes de gestió de la xarxa que els vehicles elèctrics van ajudar a resoldre, es van esvair després de la Primera Guerra Mundial. En el boom de la dècada de 1920, va ser possible expandir massivament les xarxes elèctriques i la interconnexió a més de construir grans centrals hidroelèctriques que van fomentar la contrucció de les xarxes de trasnport. 

Lavors, la necessitat d'emmagatzemar energia electroquímica a gran escala com a font reserva de la demanda estabilitzadora de la xarxa, va desaparèixer. Quan les empreses elèctriques van considerar la tecnologia d'emmagatzematge en les dècades següents, generalment va ser en forma d'emmagatzematge d'energia hidroelèctrica amb tencologia de bombeig, una infraestructura costosa que només es podia construir en terrenys muntanyosos.

No va ser fins a la dècada de 1990 que el cotxe elèctric va sorgir com una possible solució als problemes de la xarxa elèctrica. El 1997, Willett Kempton, professor de la Universitat de Delaware, i Steve Letendre, professor del Green Mountain College, a Vermont, va començar a publicar una sèrie d'articles on explicaven el VE bidireccional (V2G) com un recurs per a les empreses d'electricitat. 

Al canvi de mil·lenni, va ser més fàcil vendre sistemes de propulsió per els VE. A principis de l'any 2000, quan GM va anunciar que havia deixat de fer l'EV1, ACP va mirar altres maneres de comercialitzar la seva tecnologia i va veure una oportunitat en la crisi elèctrica de Califòrnia.

Tradicionalment, el negoci elèctric combinava diversos serveis discrets, inclosos alguns dissenyats per satisfer la demanda i altres dissenyats per estabilitzar la xarxa. Des de la dècada de 1930, aquests serveis havien estat prestats per empreses electriques regulades i integrades verticalment, que funcionaven com a quasi monopolis. El més rendible estava en els pics de potència ja que l'electricitat es lliurava quan la demanda era més alta i es treballava per l'estabilització de la xarx gràcies a equilibrar la càrrega i la generació d'electricitat per mantenir la freqüència del sistema. 

Amb la desregulació de la dècada de 1990, es va desagregar i mercantilitzar el sector elèctric. Es va separar la generació de la distribució i es va vendre una part de la capacitat instal·lada a productors d'energia independents i de nova creació. Les funcions d'estabilització de la xarxa van renéixer com a "serveis auxiliars". Les principals empreses elèctriques es van veure obligades a comprar energia punta amb un alt cost, i com que els preus de les comercialització estaven limitats, no podien repercutir els seus costos als consumidors. A més, la desregulació va desincentivar la construcció de noves centrals elèctriques. 

La nova xarxa era altament inestable. Les temporades de fort calor va provocar un augment de la demanda i la sequera que l'acompanyava  van reduir la capacitat hidroelèctrica. Quan el consum va augmentar era necesserai  manteir la capacitat màxima però,  els especuladors del mercat van intervenir, van fer pujar els preus un 800 % i van fer fallida Pacific Gas & Electric. Sota aquestes pressions, la fiabilitat de la xarxa es va erosionar, donant lloc a apagades.

Sota aquest context ACP es va posar a treballar per discutir si l'energia elèctrica bidireccional podria ajudar de manera que, es va identificar la regulació de freqüència com el mercat V2G òptim perquè era el més rendible pels serveis auxiliars, que constituïa al voltant del 80 % del que els operadors de sistemes  van gastar després en aquests serveis.

El resultat va ser un projecte demostratiu per proposar entendre com el VE podria funcionar com un recurs util. ACP va adaptar per a aquesta aplicació el seu tren motriu AC-150 de segona generació, que tenia capacitat bidireccional. Tot i que la funció bidireccional havia estat originalment destinada a un propòsit diferent donat que, a la dècada de 1990, les bateries tenien molta menys capacitat que avui, i per a una petita comunitat d'usuaris de vehicles elèctrics, la perspectiva de quedar-se sense energia en un viatge era molt probable. Llavors, un V2G en una situació d'emergècnia  podia  venir al rescat.

L'experiment va demostrar la viabilitat de l'enfocament del V2G, però també va revelar la complexitat enorme que implica el desplegament de la tecnologia. La crisi elèctrica havia inflat artificialment el mercat de serveis auxiliars. Després que la crisi acabés, bàsicament mitjançant la reregulació i la subvenció de l'electricitat, la bombolla va esclatar, fent que la regulació de freqüència com a servei des del V2G fos una proposta empresarial molt menys atractiva.

La perspectiva d'integrar les bateries d'emmagatzematge de vehicles elèctrics als sistemes elèctrics tradicionals també va generar preocupacions sobre com hauria de ser el control. Els ordinadors encarregats de senyalitzar automàticament els generadors per augmentar o baixar i així, regular la freqüència, es van programar per controlar grans centrals termoelèctriques i hidroelèctriques, que responen gradualment als senyals. Les bateries, en canvi, responen gairebé instantàniament a les ordres per extreure o subministrar energia. La capacitat de resposta de les bateries tenia conseqüències no desitjades quan s'utilitzaven per regular la freqüència. En un experiment amb una bateria gran d'ió de liti,  l'ordinador de control va carregar o descarregar completament la unitat en qüestió de minuts, sense deixar cap capacitat reserva per regular la xarxa.

En principi, aquest problema es podria haver resolt amb un programari per gestionar la càrrega i la descàrrega. Resulta que la principal barrera per al V2G a principis dels anys 2000 era que la bateria del VE s'hauria d'ampliar de manera massiva abans que pogués servir com a recurs pràctic d'emmagatzematge d'energia. Però, la indústria de l'automòbil acabava de deixar l'aposta pel VE. En el seu lloc, els fabricants d'automòbils van posicionar-se en el cotxe elèctric de pila de combustible, que és un sistema que no es presta fàcilment al flux d'energia bidireccional.

El espectacular renaixement de la bateria per el VE a finals dels anys 2000 i principis dels 2010 liderat per Tesla Motors i Nissan va reviure les perspectives per al VE com a recurs de la xarxa elèctrica. Aquest renaixement dels vehicles elèctrics va generar una recerques i innovacions en la potència dels vehicles elèctrics bidireccionals. Amb el temps, però, l'enfocament de la investigació en les aplicacions de vehicles elèctrics bidireccionals va passar de la xarxa a les cases i edificis comercials. Arran del desastre nuclear de Fukushima el 2011,  Nissan va desenvolupar i comercialitzar un sistema de càrrega de vehicle a edifici (V2B) que va permetre al seu Leaf EV proporcionar energia.

Més tard, el fabricant d'automòbils va entrar en una associació de R+D amb Fermata Energy, una empresa amb seu a Virgínia que desenvolupa sistemes elèctrics per vehicles elèctrics bidireccionals. Fermata Energy,  va descartar el mercat de la regulació de freqüència, perquè era massa petit i no escalable.

Slutsky creu ara que els primers mercats d'energia elèctrica bidireccional sorgiran en el subministrament d'energia de reserva i gestió del pics de consum per als edificis comercials i residencials. Aquestes aplicacions requeriran flotes de vehicles elèctrics. 

El V2G pot ajudar a pagar les bateries dels vehicles elèctrics. Tot i que sembla probable que l'interès per aquesta idea creixi a mesura que proliferen els vehicles elèctrics. Les principals barreres per els V2G no són tant tecnològiques com econòmiques: cal que sorgeixin mercats viables. 

Un altre repte important és com equilibrar la vida útil de les bateries de vehicles elèctrics en aplicacions de transport i no de vehicles. Aquesta pregunta es basa en entendre com funcionaran i envelliran les bateries de vehicles elèctrics en funcions estacionàries. Al cap i a la fi, els usuaris difícilment els agradaria si s'acaba demostrant que les seves batereis desl VE esi degraden substancialment i impacta en la seva degradació. Els distribuidors elèctrics,  també podrien tenir problemes si depenen de les bateries de vehicles elèctrics si resulten poc fiables o que no estan disponibles a mesura que canvien els patrons de conducció.

En resum, el principal enigma del V2G és el conflicte d'interessos que prové de reutilitzar els automòbils de propietat privada com a centrals elèctriques. L'augment d'aquesta tecnologia requerirà una estreta col·laboració entre la fabricació d'automòbils i la generació d'electricitat, empreses amb models d'ingressos i sistemes de regulació molt diferents. De moment, la indústria de l'automòbil no té un interès clar en V2G.

D'altra banda, l'augment de la demanda d'electricitat, les preocupacions sobre els combustibles fòssils, els gasos d'efecte hivernacle i el canvi climàtic i els reptes de la gestió de les energies renovables intermitents han creat noves justificacions per a l'energia elèctrica bidireccional. Amb la proliferació de vehicles elèctrics durant l'última dècada, s'estan realitzant més demostracions de la tecnologia per a una sèrie d'aplicacions, de vegades expressades com a V2X o vehicle-to-tot. Alguns fabricants d'automòbils, en particular Nissan i ara Ford, ja venen vehicles elèctrics bidireccionals, i d'altres estan experimentant amb la tecnologia. Les empreses estan sorgint per equipar i gestionar demostracions de V2B, V2G i V2X per a serveis públics i grans usuaris institucionals d'electricitat. Alguns projectes pilot  estan en marxa, sobretot a la ciutat holandesa d'Utrecht.

Font: Matthew N. Eisler Strathclyde Chancellor's Fellow a la Universitat de Strathclyde, Glasgow