Smart laddning av elbilar med en dynamisk prismekanism kan spela en viktig roll för att hålla elnätet från att överbelastas. För sin PDEng vid Twente University, Marieke van Amstel från ElaadNL och Enexis Netbeheer designade en modell för att göra efterfrågan och utbudet mer flexibelt. Detta kommer att eliminera den största risken för överbelastning av elnätet. Nätoperatörerna ska kunna ingripa vid behov och låta bilar ladda långsammare vid överbelastningsrisk.

Förra veckan, Marieke van Amstel försvarade framgångsrikt sin avhandling (Professional doctorate in Engineering) med titeln Flexibility System Design for Electric Vehicles. Utföra överbelastningshantering för DSO, i Arnhem, Nederländerna. Hon skapade en systemdesign för flexibilitet i elnätet för elnätsoperatören Enexis och ElaadNL, kunskaps- och innovationscentret för smart laddning av elfordon. Hon baserade sin design på en analys av effekterna av olika typer av smart laddning på elnätsanvändning med hjälp av en datorsimulering av ett distrikt i den holländska staden Den Bosch.

Undersöker smarta laddningsvarianter

En rad smarta laddningsmetoder finns tillgängliga. Prisstimuli kan ofta spela en roll, till exempel. Det finns redan en energimarknad som gör laddning attraktivt i lägre prissatta tidsfönster. Och i pågående experiment, Marknadsparterna får betalt för den flexibilitet de erbjuder i kraftefterfrågan. I andra smarta laddningstester, hanteringen av laddstationer är anpassad för att leverera mindre ström under rusningstid, och mer under lågtrafik. Forskare undersöker också scenariot där nätoperatören sänder en direkt styrsignal som gör att elbilar laddar långsammare om det finns risk för överbelastning av elnätet. Studien jämför nio scenarier i en agentbaserad simuleringsmodell för en stadsdel i Den Bosch med en mängd olika boendetyper och laddningsalternativ. Simuleringen antar den kraftmix som förväntas år 2030, med 80 procent av alla hushåll som äger en elbil.

Smart laddning med dynamiska profiler minskar toppbelastningar

Bland annat, simuleringen visar att smart laddning med statiska profiler bör avrådas. Till exempel, om du inte tillåter att elfordon laddas mellan 17:00 och 19:00 för att minska belastningen under rusningstid, en ny och ännu högre topp resulterar i slutet av det tidsfönstret. Alla bilar som är inkopplade före kl. 19.00 börjar laddas samtidigt kl. 19.00. Dynamiska profiler, baserat på en marknad till exempel, resulterar i en minskning av toppbelastningen.

Van Amstel vill lägga till en kontrollmekanism för elnätsoperatörer för att förhindra överbelastning. Ett flexibelt kapacitetsavtal skulle vara ett möjligt alternativ. Kapacitetsavtalet ger regionala elnätsoperatörer möjlighet att implementera kapacitetsbegränsningar när elnätet riskerar överbelastning. En signal skickas sedan till flexibla enheter, såsom laddstationer för elfordon, så de förbrukar mindre ström tillfälligt. Simuleringen visar att ingrepp endast krävs tillfälligt om marknaden fungerar tillfredsställande.

Möjligheter och utmaningar för elnätet

Framväxten av elfordon kan utgöra både en utmaning och en möjlighet inom elnätshantering. Om många fordon laddas samtidigt i ett distrikt, detta kan leda till höga (eller överdrivna) krav på elnätet i framtiden. Toppefterfrågan på en modern elbil är jämförbar med den för tio hushåll. Smart laddning löser detta problem, vilket resulterar i en effektivare användning av nätet. Utbyggnad av smart teknik kommer att innebära att bilar laddar främst utanför rusningstid. På det här sättet, elbilar kan förbättra flexibiliteten i kraftbehovet, möjliggör större bidrag av sol- och vindkraft till elnätet. Traditionellt, utbudet anpassas till efterfrågan (kraftverk måste producera mer kraft under efterfrågan som högst), men nu kan efterfrågan också anpassas till utbudet. Detta är bra för ett energisystem som i allt högre grad genererar kraft från hållbara källor. Med hjälp av smart laddning, Elfordon kommer att kunna laddas snabbare i stunder av hög sol- eller vindkraftsproduktion.