Simulering för V2G

Här redovisas simuleringsresultaten över V2G:s påverkan på ett energisystem. Första simuleringen är gjord utan V2G och den andra simuleringen är gjord med V2G.

5.1.1

Utan V2G

Med de inställda parametrarna som redovisas i tabell 3, 4 och 5 fås detta diagram över lasten, totala effekten, diesel generatorn, solcellerna och vindkraftverket. Vilken färg som

representerar vilken kurva redovisas nedanför diagrammet.

Figur 9 Effekt utan V2G

De olika linjerna representeras av: • Gul – Last

• Blå – Total effekt • Röd – Diesel • Grön – Sol • Lila – Vind

5.1.2

Med V2G

Med de inställda parametrarna som redovisas i tabell 3, 4, 5 och 6 fås detta diagram över lasten, totala effekten, diesel generatorn, solcellerna och vindkraftverket. Vilken färg som representerar vilken kurva redovisas nedanför diagrammet.

Figur 10 Effekt med V2G

De olika linjerna representeras av: • Gul – Last

• Blå – Total effekt • Röd – Diesel • Grön – Sol • Lila – Vind

5.1.3

Jämförelse

Nedan är ett diagram som enbart redovisar lasten för respektive simulering.

Figur 11 Lasteffekt

5.2

Beräkning för V2G

Tabell 14 V2G - beräkning

Bilmodell Batterikapacitet Verkningsgrad Effekt

Tesla Model 3 82 kWh 0,7 mil/kWh 18,5 kW

Volkswagen e-up! 36,8 kWh 0,85 mil/kWh 7,9 kW

5.3

Laddningsberäkning

arbetsdag Procentuell laddning arbetsdag Antalet laddade mil arbetsdag Antalet laddningsstationer 3,7 kW 13 h 29,4 kWh 61,3 % 14,7 mil 56 st 11 kW 4,3 h 88,7 kWh 184,8 % 44,3 mil 18 st 22 kW 2,2 h 177,4 kWh 369,5 % 88,7 mil 9 st 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 25 30 Ef fekt [M W ] Tid [h]

Lasteffekt

5.4

Mälarenergis laddningsinfrastruktur

Tabell 16 Rekommendation för laddningsinfrastruktur sett till dagens behov

Laddareffekt Ström per fas Effekt att utnyttja Antalet laddare

3,7 kW 200 A 138 kW 30 st

11 kW 100 A 69 kW 6 st

Tabell 17 Rekommendation för laddningsinfrastruktur sett till framtidens behov

Laddareffekt Ström per fas Effekt att utnyttja Antalet laddare

3,7 kW 300 A 207 kW 50 st

22 kW 200 A 138 kW 6 st

5.5

Investeringskostnad

Tabell 18 Investeringskostnad för dagens behov

Laddareffekt Antalet laddare Investeringskostnad

3,7 kW 30 st 270 752 𝑘𝑟

11 kW 6 st

Tabell 19 Investeringskostnad för framtida behov

Laddareffekt Antalet laddare Investeringskostnad

3,7 kW 50 st 416 365 𝑘𝑟

6

DISKUSSION

I detta avsnitt diskuteras resultatet för varje metod. Det handlar i huvudsak om varför resultatet blev som det blev och vad det innebär, arbetets styrkor och svagheter samt en diskussion kring elbilens nackdelar.

6.1

Metod

För att undersöka det möjliga effektuttaget för integrerade lösningar mellan fordon,

infrastruktur och användare användes simuleringar och beräkningar. Simuleringen var bra på sättet det redovisade skillnaden som uppstår när elbilar finns som en last på elnätet. Dock för diagrammet som redovisar effektresultatet för energikällorna, lasten och den totala effekten visas V2G-systemet enbart som en last på elnätet, vilket inte levde upp till mina förväntningar. Mitt mål med simuleringen var att även kunna redogöra för effektuttaget från V2G-systemet och inte bara visa elbilen som en last. Programmet tar hänsyn till effektuttaget från elbilarna men på grund av att effektuttaget har ett lägre värde än värdet för den laddade energin visas inte effektuttaget i diagrammet. Innan V2G-systemet matas in i

redovisningsdiagrammet har effektuttaget subtraherats från den laddade energin, vilket gör att man får en ökad last och ökad total effekt.

En annan sak som kunde ha förbättrats med simuleringsprogrammet är redovisningen av resultatet i diagrammet. Jag tycker personligen att diagrammet är svårt att tyda på grund av de tunna linjerna. Jag gjorde försök till att få till ett tydligare diagram genom att testa olika bakgrundsfärger och olika färgkombinationer på linjerna. Jag landade dock i att använda mig av standardutformningen som jag hoppas ska vara tillräcklig för att läsaren ska kunna tyda diagrammet.

För att beräkna det möjliga effektuttaget för V2G behöver först flera parametrar beräknas innan. Effektuttaget är beroende av tre huvudsakliga parametrar, kablarnas kapacitet, elbilens kraftelektronik och elbilens batterikapacitet delat på tiden den är ansluten. Den parameter som klarar av minst effekt är den som avgör effektuttaget, exempelvis om

kablarnas kapacitet klarar 9 kW, kraftelektroniken 12 kW och batterikapaciteten 10 kW blir effektuttaget 9 kW. I det här arbetet har inte kablarnas kapacitet eller bilens kraftelektronik beräknats, utan bara batterikapaciteten delat på tiden. Det gör att det beräknade

effektuttaget kanske inte stämmer med det praktiska värdet. Det kan vara att bilens kraftelektronik klarar av en lägre effektnivå än batterikapaciteten eller att kablarna till laddaren begränsar effekten till en lägre nivå än den beräknade för batterikapaciteten. Vid laddningsberäkningen genomfördes fem olika beräkningar, tiden det tar för ett tomt batteri att laddas fullt, laddningen som fås under en arbetsdag i både kWh och mil, den procentuella laddningen av batteriets kapacitet som fås under en arbetsdag och antalet laddningsstationer som kan installeras utan att lastbalansering behövs.

Den beräknade tiden det tar för ett tomt batteri att laddas fullt stämmer inte överens med den verkliga tiden. Jag har i det här arbetet beräknat den teoretiska tiden, vilket inte är detsamma som den praktiska tiden. Det tar olika lång tid att ladda ett batteri beroende på hur många procent av den totala kapaciteten som har laddats. Det går fortare att ladda ett batteri för procentsatserna mellan 0 – 80 % än vad det gör för procentsatserna mellan 80 – 100 %. Min beräkning tar inte hänsyn till detta fenomen och därför blir alltså den beräknade laddningstiden kortare än den verkliga laddningstiden.

Investeringskostnaden har bara tagit hänsyn till kostnaden för laddningsstationerna och kostnaden för installationen av laddningsstationerna. Det som också bör beräknas för att få ett mer exakt värde för den totala investeringskostnaden är kostanden för markarbetet, kostnaden för kablarna som behöver dras i marken och andra eventuella extratillägg.

6.2

Resultat

6.2.1

Utan V2G

I denna simulering kan det noteras att lasten följer den normala energiförbrukningen, lägre på natten då folk sover och många industrier inte är i drift, för att öka på morgonen när all verksamhet drar i gång, sedan avtar det mot kvällen/natten när folk ska sova.

Solcellernas regenerering är beroende av dagsljuset, effekten är noll under natten och är som störst mitt på dagen. Det tillkommer ett ”hack” i solcellskurvan på grund av att solcellerna är delvist skuggade under en period under dagen. Vindkraftverkets regenerering varierar under dygnet efter den förinställda vindprofilen. Det tillkommer även ett ”hack” i

vindkraftsverkskurvan på grund av att vindhastigheten överstiger den maximalt tillåtna vindhastigheten för vindkraftverket och därför kopplas bort helt från elnätet under en period på kvällen.

Dieselgeneratorns effekt är beroende av övrig effektkonsumtion och effektproduktion. I denna simulering kan noteras att under natten/tidig morgon då solcellerna inte har påbörjat sin energigenerering att dieselgeneratorn anpassas direkt efter vindkraftverkets generering. När vindarna ökar i styrka avtar dieselgeneratorns effektgenerering och när vindarnas styrka avtar ökar dieselgeneratorns regenerering. På morgonen när solcellernas regenerering påbörjas avtar dieselgeneratorns effekt för att var som lägst mitt på dagen när både solcellerna och vindkraftverket genererar samtidigt.

6.2.2

Med V2G

I denna simulering följer solcellerna och vindkraftverket samma kurva som vid förra

simuleringen, inget är förändrat, verkningsgraden, arean, vindhastigheten är detsamma. Det som däremot inte är detsamma är lasten/totala effekten och dieselgeneratorn. Anledningen till dess förändring beror förstås på V2G-systemet. Det mest anmärkningsvärda är att den

totala effektkurvan enbart ändras när det sker förändringar på antalet bilar som är nätanslutna, vilket kan ses i figur 5. När 45 bilar ansluts vid 7.45 ökar den totala effekten drastiskt. De andra stora förändringarna sker vid 15.30 när 45 bilar försvinner från elnätet och vid 17 när det tillkommer 60 bilar till elnätet.

Den här simuleringen visar att lasten ökar markant när elbilar används som en last på elnätet. Dieselgeneratorn behöver generera cirka 20% mer vid simuleringen med V2G jämfört med simuleringen utan.

6.2.3

Förslag till laddningsinfrastruktur

För Mälarenergis parkering togs två förslag fram på hur den bör struktureras med laddare. Det ena förslaget tänkte enbart på behovet i dagsläget medan det andra även tänkte på framtidens behov.

Anledningen till att förslaget för dagens behov föll på 30 st 3,7 kW-laddare och 6 st 11 kW laddare är på grund av flera anledningar. Det första är på grund av att det blev en bra nivå för strömmen. Markmätarskåpet har en maximal ström på 900 A. Här valdes att ha 200 A för varje fas för 3,7 kW-laddarna och 100 A för varje fas för 11 kW-laddarna. Med dessa valda strömnivåer gick det att ha en maximalt 37 st 3,7 kW-laddare och 6 st 11 kW-laddare utan att behöva lastbalansering. Anledningen till 30 laddningsstationer i stället för 37 är på grund av att det dimensioneras bättre för parkeringen med 30, då kan man ha 10 laddare per rad vilket ser bättre ut för ögat. Det är dessutom lättare att dra kablarna i marken för ett jämnt antal laddningsstationer på sättet som en parkering är formerad och på grund av att

laddningsstationerna har två uttag var.

Till förslaget för framtidens behov valdes 50 st 3,7 kW-laddare och 6 st 22 kW-laddare. Anledningen till detta är igen att det är en bra nivå till den maximala strömmen för markmätarskåpet. Här valdes 300 A per fas för 3,7 kW-laddarna och 200 A per fas för 22 kW-laddarna. Med dessa strömnivåer kan man få ett maximalt antal laddningsstationer på 55 och 6 utan att behöva lastbalansering.

Det som skulle kunnat förbättras i detta avsnitt är att göra en detaljerad förundersökning på antalet laddare det finns behov av. Det har diskuterats med Johan Tonde på Mälarenergi Elnät om antalet laddningsstationer och effektnivå som bör vara på dessa, och jag har tagit till mig av vad han tycker skulle vara ett bra antal. Något som däremot skulle ha gjort arbetet bättre är om jag hade gjort en förundersökning genom att fråga personalen på Mälarenergi om behovet för elbilsladdare, kanske gjort ett frågeformulär med frågor som ”Har du elbil idag?”, ”Funderar du på att skaffa en elbil?”. På det viset hade man kunnat mer exakt uppskatta behovet i nuläget och kommande tiden för elbilsladdare.