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バッテリ電気自動車への移行は、分散型電源のエコシステムを変革できるか？

自動車のシステムを電動化する動きは、自動車の「燃料補給 」プロセス、 同時に エネルギー供給を安定させ、効率を高めます。この夢を現実する技術が、電気自動車（EV）充電のためのダイナミックロードマネジメント（DLM）です。

ダイナミックロードマネジメントは、どのアプリケーションが最も電力を必要としているかを判断するということで、エネルギー使用に関する世界の考え方を変えようとしています。複数の充電器の電力負荷を高度な方法でバランスをとることで、DLMはより効率的な電力利用を実現し、EV充電を加速することができます。この組み合わせにより、エネルギーコストと消費量が削減されます。その結果、DLMは電力網の負担を軽減し、エネルギー網のインフラに回復力を与えることができます。

世界的にEVのシェアが拡大し続ける中、充電技術がその次なる重大な限界に近づいています。この記事では、EV充電のためのダイナミックロードマネジメントの充電戦略、仕組み、課題、将来についての考察を展開します。

 

EV充電とV2G技術の基礎

 

DLMがグリッドとEV充電に与える影響を十分に理解するために、EV充電とビークル・ツー・グリッド（V2G）の基本を再確認していきます。

EV充電器の要素

EV充電システムは、以下のようなハードウェアとソフトウェアの要素で構成されています：

• 電源用とEV用の充電ポート

• コネクタ

• インバータ

• 制御ボード

• ユーザーインターフェイス

さらに、ソフトウェアと充電管理システムが、充電器を送電網と車両に接続し、電力バランスを整えます。リアルタイムの送電網の性能を充電プロセスにリンクさせることが、DLMが提供する利点です。

充電戦略

業界は3つの充電レベルを定義しており、レベル3の充電速度が最も速いです。充電速度は、バッテリに入る電気量と相関し、その結果、より高い電力伝達（キロワットで測定）をもたらします。

急速充電と低速充電

レベル3は急速充電を提供し、電力と電圧を高めて充電時間を短縮します。消費者にとってはより便利ですが、過剰な加熱によってバッテリが損傷するリスクが高まります（最適温度は25℃～35℃）。しかし、ほとんどの最新EVではこのリスクは低いです。急速充電には約30分かかりますが、レベル1とレベル2の低速充電には少なくとも10時間かかります。なのでユーザーエクスペリエンスは大きく変わりますが、後者のバッテリはより保護されます。

スマート充電

スマート充電はスマートグリッドの重要な構成要素であり、効率的なエネルギー管理とEVの統合を促進します。送電網の状況、エネルギー価格、ユーザーの好みに基づいて充電率を動的に調整し、エネルギー利用率と送電網の安定性を最適化します。さらに、スマート充電は、  双方向のEV充電をサポートし、車両が送電網から電力を引き出し、送電網に電力を戻すことを可能にします。この機能により、送電網の回復力を高め、分散型電源の資本コストを下げ、全体的な電力需要の減少を通じて二酸化炭素排出量を削減することができます。

 

ダイナミックロードマネジメントを理解する

 

負荷調整（ロードマネージメント）の応用の1つは、EV充電器のグリッド電力消費を補うことです。DLMは、利用可能な電力や余剰電力をEV充電器間で分配し、すでに発電された電力を「再利用」して送電網の負荷を軽減します。

V2Gによる負荷調整

V2G技術は、EVが送電網から電力を引き出したり、送電網に電力を供給したりできるようにすることで、負荷管理を強化します。このシステムは、リアルタイムで送電網の状況を監視し、充電が完了したときや充電が必要になったときに、中央の充電地点と通信します。

動的アプローチは、充電器の数に左右されず、システムが常に充電管理のアプリケーションを最適化し、使用量のピークと最も使用していない時の差を減らすことで、全体的な送電網の安定性を向上させることができます。

ダイナミックロードマネジメントのメカニズム

DLMシステムは、継続的な最適化ループで動作します。電力エコシステム全体からリアルタイムのエネルギー需要を収集し、エネルギーがどこにどのように移動すべきかを調整することで、送電後に最高効率の状態を作り出します。グリッドとデバイスの総エネルギー消費量を測定し、ACおよびDC充電器を管理し、再生可能エネルギーをエコシステムに組み込みます。

DLMの定量化できる利点

2018年のエネルギー省の調査によると、エネルギー最終用途の4分の3（自動車など）を電化することで、2050年までに送電網の負荷を最大38％削減できると言われています。^[1] ピーク需要は1日2回急増するため、電気システムはその最も高いエネルギーの基準値に基づいて評価されます。さらに、DLMを使って「ピークを切り詰める」ことで、必要な定格送電網インフラ容量を減らし、全体的な送電効率を最適化することで、持続可能性に全体的に良い影響を与えます。

スマートテクノロジーソリューションの導入は、大幅なコスト削減につながります。DLMはその良い例で、エネルギー消費は少ないですが、効率は向上します。これらのメリットは、以下のような形で消費者と生産者のコスト削減につながります：

• 資本的支出の削減： オペレーターは、追加需要を処理するためのアップグレード電源を設置する必要性を回避できる。

• 毎月のエネルギー費用の削減： DLMは全体的なエネルギー需要を削減し、毎月のエネルギーコストを削減する（現在、追加されるEV需要コストは月額約18ユーロ）。^[2]

EV充電ロードマネジメント市場の大手企業

ロードマネージメント（負荷管理）の重要性が高まるにつれ、EV充電市場の競争は激化しています。Ampeco社、Etrel社、Driivz社、EVBox社などの大手企業は、その技術を加速させ、V2X（Vehicle-to-Everything）通信を可能にしています。一方、DLMは家庭用と商業用の充電が主流で、EV充電ソフトウェアの市場規模は、2023年に12億米ドル近くに達し、2030年には75億米ドルに成長すると予測されています。^[3]

 

ダイナミックロードマネジメントにおける将来の革新

 

IoTの多くのアプリケーションと同様に、AIはスマート充電とDLMシステムをさらに有効化する可能性があります。使用パターンを学習し予測することで、ソフトウェアはより早く最適な効率に達することができ、再生可能エネルギーの収集と供給が増加することで、「無料」のエネルギー源の効率が向上します。エネルギーの一部を再生可能エネルギーにシフトすることで、効率が上がり、コストが下がり、持続可能性がさらに向上します。

しかし、DLMの普及にはいくつかの障壁があります。まず1つ目は、多くの新技術と同様、現場技術者の専門知識と規制当局の監視が製品開発に追いついていないことです。さらに、充電機器とインフラを接続するための標準化されたプロトコルがないため、統合オプションが制限され、充電を吸収し再分配するシステムの能力が制限される可能性があります。こうした障壁を克服するために、政府機関はスマートグリッド技術の開発と導入を積極的に支援・投資し、DLMがどのようにスマートグリッドと安全に統合できるかを明確にしなければなりません。

 

まとめ

 

DLMは分散型電力エコシステムにおけるEV充電を最適化します。自動車がV2Xの移動式発電機になるにつれ、DLMは重要な利点を追加することができます：

• エネルギー生産と配給の最適化

• 生産者と消費者の資本コストと経常コストの削減

• グリッド安定性の向上

• 電力回復力

• 持続可能性の利益

EV技術は急速に進化しており、再生可能エネルギーは化石燃料と同等のコストに近づいています。^[4] DLMのアプローチ、技術、現状、そして将来を理解することは、すべての電源を管理し、最も必要とされるところに供給するために不可欠です。より持続可能な世界を実現するために不可欠なこの市場を、マーケットリーダーである主要大手は、効果的に成長させ、拡大させることができます。

 

FAQ

 

EV充電におけるダイナミックロードマネジメントとは何ですか？

ダイナミックロードマネジメントは、複数のEV充電器への配電をリアルタイムで調整し、利用可能な電気容量を最適化してグリッドの過負荷を防ぐシステムです。高充電と低充電の原因を測定し、EV、充電ステーション、その他の機器の間で必要なバランスを調整します。

ダイナミックロードマネジメントはEV充電にどのようなメリットをもたらしますか？

経常コストや資本コストの節約、持続可能性の向上、電力回復力など、いくつかの利点があります。DLMは、オペレーターがメーターを改良することの必要性を回避し、充電を「再利用」することでエネルギーコストを下げ、送電網から電力を引き出す量を減らすのに役立ちます。ピーク時とオフピーク時の負荷バランスをとり、車両を移動式発電機として活用することで、回復力を向上させます。

ダイナミックロードマネジメントは既存のEV充電インフラに対応できますか？

はい、対応しています。DLMソリューションは、同時に稼働している既存のEV充電ステーションと統合できるように設計されています。また、3つの電源形態を管理することができます：AC電源、ソーラー電源（太陽光発電による）、ハードウェアを大幅に変更する必要がありません。

EV充電におけるダイナミックロードマネジメントの今後の展望はどうですか？

DLMは、いくつかの技術の進歩やマクロトレンドを取り入れるのに適しています。ひとつは、AIの 「スマート」さによる能力の向上です。もうひとつは、気候変動の世界的な影響を考慮し、ますます遠隔地になっている地域に回復力のある予備電力を追加することです。3つ目は、風力や太陽光のようなエネルギー源はもともと断続的であるため、DLMは再生可能エネルギーを可能にします。この断続性を減らすためのピークカットは、DLMが再生可能エネルギーの利用を拡大するために提供する重要なメリットとなります。

  

出典

 

[1] https://waterfrontalliance.org/2024/02/22/the-critical-need-for-a-climate-ready-electrical-grid/
[2] https://blog.evbox.com/dynamic-load-balancing
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/ev-charging-management-software-platform-market-report
[4] https://www.irena.org/News/pressreleases/2023/Aug/Renewables-Competitiveness-Accelerates-Despite-Cost-Inflation

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