I denna sektion redovisas resultatet när 30% laststyrning uppnås. I detta fall har även laddning av en elbil adderats. Effekten på elbilsladdaren är 3,7kW och motsvarar en enfasladdare på 16A. Laddningen är styrd mellan 17-01 för att repre-sentera laddning efter hemkomst från arbete eller liknande. I denna del undersöks bostad 1 och bostad 2 då dessa är väldigt lika i energikonsumtion denna period men har varierande lastkurvor. Resultatet visar det som krävs för att komma ner på samma effektnivå som i föregående del, därav 30% laststyrning. Resultatet re-dovisas i figur 5.17 och figur 5.18.
Tabell 5.9: Data utan laststyrning.
Bostad 1 Bostad 2 Tariffeffekt [kW] 8,06 9,29 Medeleffekt [kW] 4,96 7,41
I tabell 5.9 redovisas den tariffeffekt som bostäderna skulle ha utan att ha ett batteri inkopplat för laststyrning. I och med elbilsladdaren så har vi nu högre effekttoppar 17-19 vilket påverkar den effekt som beslutar fakturan.
Figur 5.17: Bostad 1, med 30% laststyrning med batteri samt tillkopplad elbilslad-dare.
Figur 5.18: Bostad 2, med 30% laststyrning med batteri samt tillkopplad elbilslad-dare.
Tabell 5.10: Specifikation för 30% laststyrning med elbilsladdning.
Bostad 1 Bostad 2
State of Charge [%] 80,0-22,4 80,0-29,4 Total batterikostnad [kr] 98 040 70 500
Möjlig nedsäkring -
-Besparning [kr/år] 3793 3785
Återbetalningstid [år] 25,85 18,63
Batteripris 2025 [kr] 61 275 44 062
Återbetalningstid 2025 [år] 16,15 11,64
Batteripris 2030 [år] 36 765 26 438
Återbetalningstid 2030 [år] 9,69 6,98
I tabell 5.10 redovisas specifikationen för att uppnå 30% laststyrning med imple-menterad elbilsladdning jämfört med fallet utan laststyrning. Tabellen är sam-manställd utifrån figur 5.17 och 5.18. Batterier väljs ut baserat på energin och effekten som krävs för att uppnå 30% laststyrning med elbilsladdning.
I det här fallet implementerades elbilsladdning för att se vad som krävs för att laststyra 30% nu med en 3,7kW elbilsladdare inkopplad. Laddningen sker mellan 17-01 för att symbolisera att laddning sker när de boende kommer hem från arbete eller liknande. I detta fall undersöktes bostad 1 och bostad 2 då dessa hade väldigt lika förbrukningar under valda perioden men olika lastprofiler. Dem nya toppeffekterna
tas i beaktande utifrån laddningen och det resulterar i att de båda hushållen behöver sänka nästintill lika mycket i effekt för att nå samma effektstyrning som tidigare. Här skiljer sig de båda hushållen med att bostad 1 kräver 19,20kWh för effektsänkningen och bostad 2 11,81kWh. Bostad 1 lämpade sig då med ett 20kWh Mercedes-Benz och bostad 2 med en Tesla Powerwall på 14kWh. Besparingarna var väldigt lika 3793kr respektive 3785kr. Med dagen batteripris så lönar det sig inte, 2025 sänks återbetalningen till 16,15år för bostad 1 och 11,64år för bostad 2. År 2030 har återbetalningstiden gått ner till 9,69 för bostad 1 och 6,98 för bostad 2.
6. Diskussion
Energilagring med batterier är en allt vanligare syn i hushåll och byggnader som har egen elgenerering med solceller. Som ses i resultatet kan batterier användas som egna enheter för att reducera effekttoppar lokalt hos elnätsbolagets kunder. Det är tekniskt möjligt att utföra så mycket som 100% laststyrning mellan kl 7-19 hos de undersökta kunder hos Sala-Heby Energi. Detta då många av batterierna är modulära och kan kopplas ihop för att bilda större batteribanker med ökad energi-och effektkapacitet.
I dagsläget kan ej effekttoppsreducering med batterilager motiveras till kund i varken fallen med 100% laststyrning, 50% laststyrning, 30% laststyrning eller 30% laststyrn-ing med elbilsladdnlaststyrn-ing på grund av för höga batteripriser. Batteripriser förvän-tas dock sjunka i och med allt fler aktörer på marknaden och större produktion.
År 2025 ses redan att batteripriset förväntas ha sjunkit tillräckligt mycket för att kunna laststyra 50% och 30% hos några av bostäderna med tillräckligt korta åter-betalningstider. Majoriteten av de undersökta bostäder har fortfarande för långa återbetalningstider och ett köp av batterilager kan inte motiveras ännu. År 2030 har batteripriset förväntats sjunkit ännu lägre och i detta fall kan majoriteten av bostäderna dra ekonomisk nytta i fallen med 50%, 30% och 30% laststyrning med elbilsladdning och göra direkta besparingar direkt efter återbetalningstiden. Som ses är att det finns inga generella batterilösningar för varje laststyrningsfall på grund av bostädernas varierande lastprofiler även fast de har liknande energianvändning under valda perioden i de flesta fall.
Utifrån resultatet i detta arbete är Mecedes-Benz med sina modulära batterier, LG Chem RESU, Tesla Powerwall och Nissan xStorage bra lämpade för att erbjuda kunder en snabb återbetalningstid år 2030 och ekonomiska besparingar därefter.
För implementerad elbilsladdning lämpar sig där också Mercedes-Benz batteri och Teslas Powerwall. Så det vi ser är att det är fullt möjligt att både tekniskt och ekonomiskt att sänka kundens effekttoppar och samtidigt nyttja kunden, även då detta ligger cirka 10år fram i tiden.
I flera av fallen ses att lastfaktorn minskar i och med en ökande grad laststyrning.
Detta innebär att de belastar nätet allt ojämnare. Detta beror dels på att up-pladdningen av batteriet mellan 19-7 inte är optimerat utan fördelar upup-pladdningen jämnt över hela perioden. Med en optimerad uppladdning kan denna period också jämnas ut mer. Detta är dock inget som spelar kunden någon roll.
Sala-Heby Energi Elnät kan dessutom också dra nytta av att deras kunder styr sina laster till perioder med lägre last. I och med detta så jämnas belastning av kunder ut och toppar i elnätet reduceras. Många av bostäderna får en eventuellt en mer ojämn i flera av fallen av olika graders laststyrning. Detta är dock inget som påverkar kunderna då dessa enbart drar nytta av att sänka effektuttaget mellan kl 7-19. För Sala-Heby Energi Elnät däremot kan den minskade belastningen mellan 7-19 och ökade belastningen utanför detta hjälpa till att jämna ut belastningen i nätet. Med en mer jämn belastning i elnätet minskas förlusterna i nätet, detta då förlusterna ökar med strömmen i kvadrat eftersom spänningen är konstant i ett starkt nät som detta antas vara. Likt deras kunder så betalar Sala-Heby Energi för
sitt effektuttag mot överliggande nät. Genom att jämna ut sitt effektuttag och sänka sina maxeffektuttag, höjer Sala-Heby Energi Elnät sin lastfaktorn och får behålla mer av besparingen av det sänkta maxeffektuttaget under denna tillsynsperiod. För att det ska bli en märkbar skillnad för Sala-Heby Energi krävs att en större del av deras kunder laststyr. Men om en stor del av deras kunder börjar sänka sina effektuttag utanför 7-19 så påverkas intäkterna och motsvarar ett mindre nät.
Nyttjandet av batterilagret skulle kunna effektiviseras genom att handla med el och utnyttja elprisfluktuationer under dygnet, som skulle bringa ytterligare ekonomisk nytta vilket skulle sänka återbetalningstiden ytterligare. Däremot skulle detta också öka påfrestningarna på batteriet och möjligen dess livstid negativt.
Eftersom detta arbete använt timvärden som är medeleffekter under en timme så kan resultaten skilja mot vad som skulle krävas i verkligheten då det momentant kan vara en hög effekttopp som batterierna föreslagna här inte skulle klara av att sänka till önskad nivå.
7. Slutsatser
Energilagring med batterier kan användas lokalt hos kunder för att reducera deras effekttoppar. Detta är redan idag tekniskt genomförbart med dagen batterimodeller med avseende på prestanda. I dagsläget går det inte att motivera för kunder att investera i batterier för reducering av deras effekttoppar. Framåt 2025 förväntas en mindre del av kunderna kunna nyttja batterier för att laststyra både 50% och 30%
av sin ursprungslast och samtidigt erhålla ekonomiskt nytta under batteriets livstid.
År 2030 kan en majoritet av bostäderna erhålla ekonomisk nytta med 50%, 30%
samt 30% laststyrning med elbilsladdning. Dessutom kan Sala-Heby Energi få nytta av att sina kunder sänker sina effekttoppar under höglastperioder och flyttar dessa till låglastperioder och på så vis jämnar ut nätets belastning och sänka kostnader mot överliggande nät samt förskjuta på eventuella investeringar i ökad transmission-skapacitet. Nytta av batterierna kan effektiviseras ytterligare genom handla med el under dess prisfluktuationer under dygnet.
Referenser
Battery University (2018), ‘How to measure state-of-charge’. [Besökt 09-05-2018].
URL: http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_measure_state_of_charge Elbilsstatistik.se (2018), ‘Sveriges nationella statistik för elbilar och
laddinfrastruk-tur’. [Besökt 26-02-2018].
URL: https://www.elbilsstatistik.se/
Elsäkerhetsverket (2018), ‘Avgifter’. [Besökt 08-02-2018].
URL: https://www.elsakerhetsverket.se/om-oss/arenden-och-handlingar/avgifter/
Energimarknadsinspektionen (2018), ‘De olika delarna i intäktsramen’. [Besökt 14-02-2018].
URL: https://www.ei.se/sv/for-energiforetag/el/Elnat-och-natprisreglering/de-olika-delarna-i-intaktsramen/
Energimyndigheten (2016), ‘Elfordon och laddning’. [Besökt 22-02-2018].
URL: http://www.energimyndigheten.se/klimat–miljo/fossilfria-transporter/elfordon-och-laddning/
Eyer, J. & Corey, G. (2010), Energy storage for the electricity grid: Benefits and market potential assessment guide, Technical report, Albuquerque, New Mexico 87185 and Livermore, California 94550.
Finansdepartementet (1994), ‘Lag (1994:1776) om skatt på energi’. [Besökt 09-02-2018].
URL: http://rkrattsbaser.gov.se/sfst?bet=1994:1776
Hansson, M. (2015), Potentialen för lokala energilager i distributionsnäten, Technical report, Grev Turegatan 14, SE-102 42 Stockholm.
Hansson, M., Johansson, O. & Normark, B. (2014), Energilager i energisystemet, Technical report, Grev Turegatan 14, SE-102 42 Stockholm.
HESAB (2018), ‘Detta är hesab’. [Besökt 06-02-2018].
URL: https://www.hesab.nu/om.aspx
Muenzel, V. (2014), ‘Affordable batteries for green energy are closer than we think’.
[Besökt 12-02-2018].
URL: http://theconversation.com/affordable-batteries-for-green-energy-are-closer-than-we-think-28772
Nordling, A., Englund, R., Hembjer, A. & Mannberg, A. (2015), Energilagring -teknik för lagring av el, Technical report, SE-102 42 Stockholm.
Pandur, S. & Jonsson, D. (2015), Energimarknadsinspektionens föreskrifter om in-täktsramar för elnätsföretag, Technical report, 631 03 Eskilstuna.
Regeringskansliet (2003), ‘Lag (2003:436) om effektreserv’. [Besökt 20-02-2018].
URL: https://www.riksdagen.se/sv/dokument-lagar/dokument/svensk-forfattningssamling/lag-2003436-om-effektreserv_sfs-2003-436
Regeringskansliet (2012), ‘Fossiloberoende fordonsflotta - ett steg på vägen mot net-tonollutsläpp av växthusgaser’. [Besökt 22-02-2018].
URL: http://www.regeringen.se/rattsdokument/kommittedirektiv/2012/07/dir.-201278/
Regeringskansliet (2017), ‘Förordning (2017:1040) om elberedskapsavgift, nätöver-vakningsavgift och elsäkerhetsavgift’. [Besökt 08-02-2018].
URL: https://www.riksdagen.se/sv/dokument-lagar/dokument/svensk-forfattningssamling/forordning-20171040-om-elberedskapsavgift_sfs-2017-1040 Sala-Energi Elnät AB (2018), ‘Nätpriser fro.m. 2018-01-01’. [Besökt 07-02-2018].
URL: https://www.sheab.se/natpriser.aspx
Sala-Heby Energi AB (2018), ‘Sala-heby energi - den lokala kraften’. [Besökt 07-02-2018].
URL: https://www.sheab.se/om.aspx
Skatteverket (2018), ‘Energiskatt på el’. [Besökt 09-02-2018].
URL: https://www.skatteverket.se/foretagochorganisationer/skatter/punktskatter/
energiskatter/energiskattpael.4.15532c7b1442f256bae5e4c.html
Svensk Energi (2013), Laddinfrastruktur för elfordon, Technical report, Olof Palmes gata 31, 101 53 Stockholm.
Svensk Energi (2015), ‘Ellåret - verksamheten 2015’. [Hämtat 19-02-2018].
URL: http://www.svenskenergi.se/Global/Statistik/El%C3%A5ret/
el%C3%A5ret2015_160429_web2.pdf
Tesla (2018), ‘Powerwall’. [Besökt 12-03-2018].
URL: https://www.tesla.com/sv_SE/powerwall
Werther, L. (2009), Förhandsreglering av elnätsavgifter - principella val i viktiga frågor, Technical report, 631 03 Eskilstuna.
Widegren, K. (2016), Marknadsförutsättningar för elektriska batterilager – princip-iella utgångspunkter och möjligheter, Technical report, Kungsgatan 43, 631 03 Eskilstuna.
Willén, O. (2018), ‘Elingenjör, Sala-Heby Energi Elnät AB’. [Besökt 09-02-2018].
Zhou, X., Lin, Y. & Ma, Y. (2015), The overview of energy storage technology, Technical report, Xiqing District, Tianjin 300384, China.
Öhling, L. W. (2015), Incitament för effektivt utnyttjande av elnätet, Technical report, 631 03 Eskilstuna.
8. Bilagor
Tabell 8.1: Data som utgör hög- och låglastmedeleffekter.
Bostad 1 Bostad 2 Bostad 3 Bostad 4 Bostad 5
Mars 2017 4,29 6,74 4,25 2,39 6,01
April 2017 4,06 4,5 3,51 2,31 5,97
Maj 2017 3,4 4,14 2,34 2,49 4,24
Juni 2017 3,21 2,93 1,63 1,9 3,56
Juli 2017 3,51 2,42 1,38 2,16 3,77
Augusti 2017 3,72 3,04 1,42 2,33 3,33
September 2017 3,29 3,16 1,74 2,52 3,67
Oktober 2017 2,81 3,69 3,37 2,64 4,19
November 2017 4,17 7,03 3,91 2,16 6,08
December 2017 4,62 8,18 4,39 3,72 8,01
Januari 2018 4,63 7,79 4,67 2,94 7,26
Februari 2018 4,92 6,92 5,93 2,35 8,13
I tabell 8.1 redovisas de data som utgör värdena i tabell 4.1.