قسمت چهاردهم دوره آنلاین

ویدیو قسمت چهاردهم دوره آنلاین

نقش وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات در خودرو برقی

شارژ کردن خودروهای الکتریکی بخشی از اکوسیستم در حال تحول با تعداد زیادی ماشین­‌آلات و ذی‌نفعانی است که باید قادر باشند تا اطلاعات را به صورت خودکار رد و بدل کنند. در این ارائه توضیح خواهیم داد که چگونه می‌­توان ازطیف وسیعی ازپروتکل­­های رایانه­­ای برای انجام درست آن استفاده کنید. یکی از مشکلاتی که صاحبان خودرو الکتریکی با آن مواجه­ند در دسترس نبودن شارژها است. صاحبان خودرو الکتریکی در مواردی حتی مجبور به هل دادن و بوکسل کردن خودرو می‌­­شوند.

شرایط ایده‌­­­آل در رابطه با شارژ خودرو الکتریکی این است که مثل تلفن‌­­های همراه بتوان آن‌­هارا در هر نقطه‌­­ای از دنیا و بدون پرداخت هزینه اضافی شارژ کرد. اگر بتوان هزینه‌­­های شارژ خودرو الکتریکی مثل تلفن­‌­های همراه در قالب یک قبض پرداخت کرد مسیر رسیدن به سیستم حمل و نقل الکتریکی هموارتر می‌­­شود. همچنین خودرو الکتریکی باید قادر باشد تا بطور خودکار در هر شبکه­‌­ای تایید اعتبار کند و بتوان به راحتی آن را شارژ کرد. کلید رسیدن به این مرحله استانداردهای آزاد است که شبیه به آن را در دنیای اینترنت داریم. چنین استانداردهای بازی با جلوگیری از قفل شدن و امکان ورود افراد و شرکت­­‌های جدید، رقابت را امکان­­ پذیر می­‌­کند که بدین ترتیب نوآوری را به دنبال خواهد داشت. این استانداردها دو صنعت بزرگ و قدیمی روی زمین یعنی انرژی و تحرک را به هم وصل خواهد کرد. اکنون این غول­­‌های صنعت از خواب خود بیدار نشده­‌­اند. باید روشن کرد که این استانداردها مدل­‌­های تجارتی، قواعد و ویژگی­­‌ها را دیکته نمی­‌کنند بلکه تنها با برقرار کردن ارتباط بین بخش­­‌های موجود نوآوری را به وجود می‌­­آورند. برای فهم بهتر مواردی که ذکر شد با یک مثال ساده درباره شارژ یک خودرو الکتریکی در خانه شروع می‌­­کنیم. فرض کنید شما یک شارژر اختصاصی دارید که توسط یک اپراتور از راه دور کنترل می‌­­شود. برای اینکار شما به تولید کننده خودرو الکتریکی یا OEM ، خودرو الکتریکی و ایستگاه شارژ نیاز دارید که تحت عنوان تجهیزات تامین کننده خودرو (Vehicle supply Equipment or EVSE) نیز شناخته می­­‌شود. برای برقراری ارتباط خودرو الکتریکی با شارژر معمولا پروتکل IEC 61851 به کار گرفته می‌­­شود. زمانی که پروتکل ISO 15118 به کار گرفته شد ویژگی‌­­های جدیدی در دسترس قرار گرفت. ایده­‌­هایی مثل تشخیص هویت و شارژ هوشمند، حتی انتقال انرژی از خودرو به شبکه که به صورت خودکار توسط خودرو انجام می‌­­شود در پروتکل ISO قرار دارد. شاید تمام این­ها ساده به نظر برسد ولی اجرایی کردن این موارد در عمل نیازمند این است که ایستگا­­ه‌­­های شارژ با کنترل از راه دور توسط اپراتور کنترل شود. حال به بررسی عملکردهایی می­­پردازیم که برای این امر ضروری است :‌ اول اندازه­­گیری مصرف برق خودرو الکتریکی است که امری کارامد برای گرفتن مالیات و پس گرفتن پول از شرکت است. سپس عیب یابی از راه دور فرآیند شارژ و به روز رسانی سیستم عامل برای رفع اشکالات یا اضافه کردن قابلیت­­ها است. این موارد تصویر را پیچیده‌­­تر می‌­­کند زیرا نیاز داریم تا اپراتور شارژ (Charge point operator or CPO) را به آن اضافه کنیم. این بخشی است که از کنترل از راه دور استفاده می­­کند. استاندارد این مورد OCPP است که مخفف Open Charge Point protocol می­­باشد. می­­خواهیم قضیه را کمی پیچیده­­تر کنیم و مشتری خودرو الکتریکی را درخانه شارژ نکند و فرض کنید شما به سمت مقصدی در حال رانندگی هستید و ایستگاه شارژ عمومی جای دیگری است. در اینجا با مشکلی روبه­­رو می­­شویم که در ایستگاه­­های شارژ مختلف اپراتورهای مختلفی هم حضور دارند و ما اپراتور ایستگاهی که به سمت آن در حرکتیم را نمی­­شناسیم. برای دریافت یک قبض در آخر ماه شما نیاز به یک شناسه کاربری دارید که در حال حاضر کارت شارژ است، اما در آینده این امر احتمالا با یک نرم­­افزار عملی خواهد بود. این امر توسط بخشی ارائه شده است که به عنوان ارائه دهنده خدمات تحرک خودرو الکتریکی یا EMSP (E-Mobility Service Provider) شناخته می­­شود. این به شما امکان استفاده از کارت شارژ را در هر ایستگاه شارژی و با هر اپراتوری می­­دهد. اما برای رسیدن به این قابلیت نیاز به برقراری ارتباط بین EMSP و CPO داریم.

این ارتباط برای تشخیص هویت است که شامل انتقال داده­­های صورتحساب از CSO به EMSP می­­شود، بنابراین EMSP می­­تواند یک قبض برای شما فراهم کند. اگر می­­خواهید رومینگ به شبکه­های دیگر را فعال کنید و از تکنولوژی­­هایی نظیر Bitcoin یا blockchain  استفاده نمی­کنید شما نیاز به یک فضای پاکسازی (clearing house) خواهید داشت. ۴ راه برای تسهیل رومینگ در تصویر قابل مشاهده است. همانطور که مشاهده می­­کنید پروتکل­­های مختلفی در دسترس­­ا­ند و شما حق انتخاب دارید که آن را با یا بدون فضای پاکسازی انجام دهید. نکته­­ای که در اینجا ذکر نشده این است که به اندازه­­ی یک شارژ را از قبل رزور می­­کند و شما زمانی که به آنجا می­­روید متوجه خواهید شد که در دسترس است. این امر زمانی شدنی است که رزرو کردن و اطلاعات مربوط به ایستگاه شارژ باید در دسترس باشد و این به معنی ارائه اطلاعات بیشتر در مور شارژ خودرو و البته تعرفه و در دسترس بودن است. این نمونه­­ای از اطلاعات است که می­­تواند با استفاده ار پروتکل­­های رومینگ تهیه شود ولی هنوز به طور گسترده به کار برده نمی­­شود. بارزترین نمونه و مورد آخری که می­­خواهم اشاره کنم شارژ هوشمند است که وقتی به سمت شبکه­­های هوشمند برویم به یک امر طبیعی تبدیل خواهد شد. شارژ هوشمند یعنی شما به محض وصل کردن کابل شارژ به صورت اتوماتیک و با بیشترین سرعتی که ممکن است شارژ نمی­­کنید ولی در عوض عوامل بیشتری وارد بحث می­­شوند. برای مشتری به معنی شارژ در زمانی است که قیمت در پایین­­ترین حد خود قرار دارد و برای سیستم برق به معنی شارژ شدن در هنگامی که شبکه بارگذاری بیش از حد ندارد است. برای جامعه به معنی استفاده از انرژی تجدید پذیر به بهترین وجه ممکن است.

از آنجایی که خودروها باتری­­­های بزرگی دارند و از انرژی زیادی استفاده می­­­کنند ولی همچنین ۲ تا ۳ ساعت در روز – به طور میانگین – فعالیت می­­­کنند و شارژ هوشمند پتانسیل فوق العاده­­ای را ارائه می­­دهد. مدل SparkCity  نشان می­­­دهد که در هلند اگر فناوری V2G را اجرایی کنیم و اگر بیش از ٪۲۰ خودروها الکتریکی باشند و قابلیت شارژ هوشمند هم داشته باشند، عدم مطابقت بین عرضه و تقاضا می­­­تواند به طور کامل حذف شود. این امر همچنین زمانی که انرژی از پنل­­های خورشیدی و توربین­­های بادی تامین شود صحیح است. البته من در مورد نوسانات فصلی صحبت نمی­­­کنم اما به طور روزانه قدرت خودروهای الکتریکی برای پایداری شبکه بسیار زیاد است.

با شارژ هوشمند، ذی­­نفعان در شبکه برق به طور کامل وارد بازی می­­­شوند. اپراتور سیستم توزیع (Distributed system operator or DSO) برق محلی را تامین می­­­کند و باید مراقب ولتاژ و شبکه محلی باشد. اپراتور سیستم انتقال (Transmission system operator or TSO) برق را در فواصل طولانی منتقل می­­­کند و باید مراقب فرکانس و تراکم شبکه در مناطق بزرگ­تر باشد. بخش مسئول برقراری تعادل (balance responsible party or BRP) نقش قانونی است که تمام مناقصه­­­هایی را که برای عرضه و تقاضا در شبکه برق مطرح است شامل می­­­شود که بسیار دارای اهمیت است زیرا همیشه باید در تعادل ٪۱۰۰ باشد. پروتکل­­­های شارژ هوشمند هنوز کاملا مشخص نیست اما بسیاری از تحولات در حال وقوع است. به طور مثال اخیرا مقاله­­­ای درباره همکاری عالی بین OCPP و OpenADR منتشر شده است که به طور گسترده در آمریکا استفاده می­­­شود. در نتیجه صنایع می­­­توانند از زیرساخت­­­های  OpenADR استفاده کنند و با اتصال آن به OCPP نقاط شارژ، آن­ها از لحاظ فنی می­­­توانند شارژ هوشمند همه وسایل نقلیه متصل را شروع کنند.

IEEE 2030.5 پروتکل جالب دیگری است که هدف آن در حال حاضر در درجه اول پیدا کردن راه حل­­­هایی برای شارژ هوشمند شبکه در خانه است. اگرچه شارژ هوشمند هنوز عملی نشده است و در حال حاضر پروتکل­­­ها پشتیبانی محدودی از آن دارند. OCPP 2.0 کاملا جدید است و شارژ کاملا هوشمند را فراهم می­­­کند اما فقط چند مورد عملی وجود دارد که از وضعیت واقعی شارژ و زمان اتمام شارژ خودرو الکتریکی استفاده می­­­کند. یک مسئله این است که اکثر خودروهای الکتریکی وضعیت شارژ خود را به نقطه شارژ ارتباط نمی­­دهند و شما هرگز متوجه نخواهید شد که باتری چقدر پر است. مورد دیگر این است که مصرف­­­کنندگان عمدتا زمان پایان شارژ را نمی­­­دانند اگرچه می­­­توان آن را پیش­بینی کرد. علاوه بر این جنبه­­­های انرژی تجدید پذیر هنوز در پروتکل­­­ها و عملکرد مورد توجه قرار نگرفته است اما با افزایش تصدیق وسایل نقلیه الکتریکی و منابع انرژی تجدید­پذیر مثل خورشید و باد، اهمیت شارژ هوشمند نیز افزایش می­­­یابد.

در آخر به بررسی دو جدول مهم می­­پردازیم که موارد پشتیبانی را با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می‌­­دهد. جدول اول پروتکل­­­های مختلف و عملکرد پشتیبانی شده فعلی آن­ها را نشان می­­­دهد. جدول بعدی تکامل، پذیرش بازار، قابلیت همکاری و باز بودن پروتکل­­­هارا به صورت خلاصه نشان می­­­دهد. دو مثال : OCPP می­­­تواند برای برقراری ارتباط بین نقطه شارژ و اپراتور نقطه شارژ مورد استفاده قرار گیرد که این تنها برنامه کاربردی است. اما در این منطقه تکامل، قابلیت همکاری، پذیرش بازار، باز بودن و ابزار تست از امتیاز بالایی برخوردار است که متاسفانه گواهی نامه رسمی هنوز صادر نشده است. علاوه بر این نسخه 2.0 اکنون در دسترس است.

OCPI می­­­تواند هم برای شارژ هوشمند و هم رومینگ به کار گرفته شود اما در ظرفیت دوم چیزهای بشتری برای ارائه دارد. در این ارائه به بررسی پروتکل­­هایی پرداختیم که می‌توانند به عنوان بلوک­‌های ساختمانی برای زیرساخت­‌های صنعت شارژ مورد استفاده قرار گیرند.

برای دیدن قسمت‌های بعدی دوره اینجا کلیک کنید

برای دیدن قسمت‌های قبلی دوره اینجا کلیک کنید