O carregamento bidirecional de veículos elétricos pode proporcionar benefícios à frota e, ao mesmo tempo, dar suporte à rede elétrica

A demanda por eletricidade não permanece constante. Em vez disso, picos de demanda ocorrem com frequência. Esses picos podem ser resultado de comportamentos generalizados em uma grande população, como quando grandes grupos de pessoas estão em casa usando energia em um determinado momento, ou podem ser atribuídos a fenômenos climáticos, como altas temperaturas. Em outubro passado, por exemplo, a Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA) relatou que o pico de demanda de eletricidade em 27 de julho de 2023, com quase 742.000 megawatt-hora (MWh), quase quebrou o recorde estabelecido em julho de 2022.

Uma abordagem que as concessionárias utilizam para gerenciar picos de demanda é chamada de resposta à demanda. Trata-se do conjunto de oportunidades que uma concessionária oferece aos consumidores de eletricidade para reduzir ou alterar seu consumo de energia em períodos de alta demanda em troca de tarifas preferenciais ou outros incentivos, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA.

Em breve, porém, as concessionárias poderão contar com outra ferramenta para lidar com picos de demanda: o carregamento bidirecional de veículos elétricos (VE), também chamado de tecnologia de conexão entre veículo e rede (V2G). Tal prática permitiria que elas aproveitassem a energia não utilizada armazenada em veículos elétricos a bateria (VEB) durante o carregamento por longos períodos.

Carregamento bidirecional 101

A fornecedora de soluções de mobilidade BorgWarner oferece dois carregadores bidirecionais, fabricados em sua fábrica em Dearborn, Michigan. Um é um carregador rápido CC de 60 kW e o outro, de 125 kW.

“Tanto o 125 quanto o 60 funcionam no mercado comercial, dependendo se é uma caminhonete Classe 8 ou um veículo comum”, disse Dick Johnson, diretor de vendas de carregamento de veículos elétricos da BorgWarner na América do Norte.

Um carregador EV bidirecional da BorgWarner. (Foto: BorgWarner)

De acordo com Johnson, nem todo carregador de VE é projetado para carregamento bidirecional.

“Para implementar a conexão veículo-rede, é preciso ter um fluxo bidirecional no carregador”, disse ele. “A maioria dos carregadores não tem, embora muitos concorrentes digam que têm. Mas eles não têm, porque não possuem as qualificações UL, SA e SB para isso, que a concessionária exige.”

Ele acrescentou que o próprio veículo também deve ser capaz de carregar bidirecionalmente. Isso significa que ele deve ser capaz de enviar energia de volta através do carregador, e não simplesmente recebê-la. Por fim, a concessionária deve estar disposta a se interconectar a um sistema de carregamento bidirecional. Segundo Johnson, fazer essa conexão e atender às especificações de instalação da concessionária pode levar de seis a oito meses.

A função de carregamento bidirecional real é gerenciada pelo software de agregação.

“Com o software de agregação V2G, ele basicamente se comunica com o veículo através do carregador — basicamente se comunicando com a bateria e depois com a nuvem”, disse ele, acrescentando que, ao se conectar com a concessionária, será possível acessar as baterias em determinados horários. “Em muitos casos, o que elas [as concessionárias] estão fazendo agora é não ter um aplicativo que faça isso. Elas basicamente dizem, com um dia de antecedência, que precisam que seus veículos estejam conectados entre 16h e 19h.”

Esses cronogramas são importantes para que a concessionária consiga acessar a energia dos veículos elétricos para gerenciar a demanda.

Ciclos de trabalho ideais

De acordo com Johnson, o carregamento bidirecional não é necessariamente ideal para todas as frotas de BEV.

"Se você tem caminhões que fazem viagens interestaduais, provavelmente não faz sentido, a menos que haja centros de carregamento ao longo do caminho", disse Johnson, "e eles estejam estacionados à noite ou em horários diferentes".

O estacionamento noturno mencionado por Johnson é essencial para que o carregamento bidirecional funcione a partir de uma perspectiva de resposta à demanda, porque o final da tarde e o início da noite são quando muitas concessionárias passam por picos de demanda.

Em dezembro de 2023, a Fermata Energy anunciou que fazia parte do primeiro projeto de centro de carregamento bidirecional de veículos elétricos (VE) do Canadá, na Colúmbia Britânica. (Foto: Mark Rabin, Coast to Coast Experiences (CTCE))

Johnson disse que, entre os tipos de frota que a BorgWarner considera ideais para carregamento bidirecional, "o principal em que estamos focados agora são os caminhões de lixo, porque eles saem de manhã, voltam no final da tarde — o horário perfeito para realmente usá-los — têm baterias enormes e ficam todos próximos uns dos outros [durante o carregamento]".

Outra boa aplicação de frota são os ônibus escolares.

“Acho que o mercado de ônibus escolares é o exemplo por um motivo”, disse George Miller, diretor de desenvolvimento de negócios da Fermata Energy, empresa de tecnologia de carregamento de veículos elétricos. “Faz muito sentido utilizar esses veículos, porque eles geralmente operam duas vezes por dia e não muito no verão. Então, muitas vezes, eles encerram suas viagens por volta das 16h30 ou 17h. É quando a maioria das pessoas chega em casa e liga suas secadoras, o ar-condicionado e todos esses itens que consomem energia.”

Ganhar Receita Adicional

Johnson destacou vários motivos pelos quais o V2G é importante para frotas, incluindo o valor agregado que elas podem obter de seus veículos, bem como o aumento do ROI, ambos provenientes da receita adicional gerada por meio de incentivos de serviços públicos. Um estudo de caso compartilhado por Johnson envolveu a Highland Electric Fleets, que eletrifica ônibus escolares.

“Basicamente, entre 2021 e 2022 — e eles ainda estão fazendo isso — eles [o cliente da Highland] ganharam cerca de US$ 23.000 conectando dois ônibus durante o pico do verão”, disse Johnson. “Isso dá uma ideia do potencial de receita.”

As concessionárias devem planejar

Embora as concessionárias de serviços públicos em muitos estados estejam abertas ao uso do carregamento bidirecional de veículos para gerenciar a demanda máxima, muitas ainda estão pesquisando a aplicação. Um desafio é garantir que a infraestrutura de rede existente possa suportar o V2G. Zachary Kuznar, diretor administrativo de desenvolvimento de soluções de rede da Duke Energy, afirmou que, se várias frotas grandes, como as usadas para entregas de última milha, adotassem o V2G simultaneamente, isso poderia sobrecarregar significativamente a rede.

“Os transformadores e a infraestrutura de distribuição e transmissão não estão projetados neste momento para que todas essas instalações possam receber 100 veículos de entrega e, em seguida, ter apenas o sistema elétrico pronto para lidar com isso”, disse ele. “É muita carga.”

Segundo Kuznar, antes de implementar o V2G, é importante que a concessionária entenda a capacidade do sistema e a capacidade de gerenciar o carregamento para que todos os veículos não precisem carregar ao mesmo tempo. Isso garantirá que não sejam necessárias atualizações significativas na rede para lidar com a carga elétrica.

No entanto, o V2G parece ser um passo na direção certa como uma opção para gerenciar picos de demanda de energia.

“Os VEs podem realmente ser um trunfo para a rede e sua resiliência”, disse Jeff Monford, porta-voz da Southern California Edison (SCE). “Acolhemos e incentivamos a integração de veículos à rede e suas capacidades futuras. Haverá um uso diário para veículos e equipamentos bidirecionais que, se bem aproveitados, podem beneficiar os clientes e a rede. A SCE está na vanguarda para viabilizá-la, ajudando-a a se tornar disponível em escala e a definir padrões do setor.”

A Fermata Energy integra-se com os carregadores BorgWarner Integração com os carregadores bidirecionais da BorgWarner para melhorar as capacidades de carregamento das frotas de veículos elétricos