Bilbatterier kan gi nettjenester

Teknologien for å trekke elektrisitet fra elbilenes batterier og levere den til strømnettet fungerer.

Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU) har gjennom prosjektet «Nettbalansering fra store parkeringsanlegg og næringsbygg – NeX2G» hatt fire ladere i parkeringshuset P10 på Gardermoen hvor «vehicle-to-grid» V2G har vært testet ut i praksis.

V2G fungerer

På flyplasser er det forutsigbart hvor lenge bileierne ønsker å la bilen stå parkert og dermed hvor lenge el-bilbatteriene er tilgjengelig. Ved stor-skala implementering vil det hele tiden være nye bileiere som deltar slik at vi kan vi se bort fra batterislitasje.

Vi har en rekruttert en gruppe bileiere som har deltatt i prosjektet. De har vært koblet til laderne våre når de har vært på reise.

Oppladning og utladning av batteriet i bilene styrer vi fra NMBU slik at vi kan prøve ut forskjellige sykluser og samle inn data. I tillegg har vi en lader på universitetet. En lader lokalt har vært en stor fordel ved utvikling av programvare for fjernstyring av laderne fordi vi enkelt kunne sjekke bil og laders status via blåtann med fabrikantens telefonapp.

I prosjektet har vi benyttet den laderen med V2G-funksjonalitet som er tilgjengelig i markedet. Den benytter ChaDeMo ladestandard og utvalget biler som i tillegg tillater V2G er svært begrenset. Disse begrensningene introduserer imidlertid ikke usikkerhet i vår konklusjon, V2G fungerer.

Ikke uten utfordringer

V2G-laderen har en stor fordel, den kan levere elektrisitet. Det øker fleksibilitetspotensialet.Datainnsamling og styring av laderne har imidlertid ikke vært helt uten utfordringer. Ekstern styring av laderne krevde innsyn i interne styringsparametere i laderen og sikker datakommunikasjon mellom ladere og universitetet var krevende.

At Oslo lufthavn Gardermoen er kritisk infrastruktur og vi ville styre og hente ut data innenfor brannmuren krevde en VPN-tunell for kommunikasjon og overføring av data.

I elbiler benyttes litiumbatteriet til fremdrift og alt annet er avhengig av et tradisjonelt 12 V blybatteri. Det gjelder også vår kommunikasjon ved styring og innsamling av data, for eksempel energinivå i litiumbatteriet.

Vi opplevde at bilens 12 V batteri ble utladet, uten at vi gjennom målinger greide å identifisere hvilken funksjon som tappet batteriet. Ved redusert datainnsamlingsfrekvens har vi ikke hatt problemet.

Dyr, men attraktiv fleksibilitet

Det er gjennomført flere modellsimuleringer i NeX2G-prosjektet. Analyse av fremtidens energisystem i Nord-Europa viser at V2G er attraktiv fleksibilitets-leverandør i 2040 gitt at prisen er redusert til omtrent det samme som dagens G2V-ladere.

V2G-laderen som er tilgjengelig i markedet er per i dag er vesentlig dyrere enn en G2V-lader. Modellberegning indikerer at for strømkunder med betydelig elektrisitets-bruk til andre formål enn lading, for eksempel OSL vil det være økonomisk lønnsomt å ha en andel V2G-ladere.

Disse nisjemarkedene vil trolig være for små til å drive markedsvekst og dermed nødvendige kostnadsreduksjoner.  Denne barrieren forsterkes av konkurransen med smart lading og styring av andre elektriske laster.

Smart lading kan realisere en stor andel av den økonomiske gevinsten gjennom å flytte bruk av elektrisitet bort fra etterspørselstopper og å bidra til balansering når det er produksjons-overskudd.

Batteriet som strømleverandør

V2G-laderen har imidlertid en stor fordel, den kan levere elektrisitet. Det øker fleksibilitetspotensialet.

Vi har derfor implementert to steg i våre modellberegninger. Først beregner vi potensialet for styring av elektrisitetsbruk. Deretter beregner vi hvor mye V2G kan gi i tillegg.

Vi finner at et moderat antall er lønnsomt og at den marginale nytten av å øke antall V2G-ladere, sett fra eier av store parkeringsanleggs ståsted, avtar.

Løsning for fremtiden

V2G-ladere kan i fremtiden være attraktivt for å møte behov for fleksibilitet i nettet.  Vi har sammenliknet fleksibilitet fra V2G med annen fleksibilitet som kan tilbys i det nord-europeiske kraftsystemet med energisystemmodellen Balmorel.

Antallet V2G-ladere som kreves i 2040 for å dekke behovet for fleksibilitet i nettet er vesentlig flere enn antall elbiler som antas å være tilgjengelig på flyplasser. Potensielt er det mange flere V2G-ladere i husholdninger.

Beregninger antyder at bare en liten andel av disse er tilstrekkelig til å dekke behovet for fleksibilitet. Behovet er noe større i land uten vannkraft, f.eks. i Danmark.

Manglende standardisering

En annen barriere er standardisering. I NeX2G-prosjektet har vi benyttet en likestrømslader (DC) hvor nødvendige komponenter for V2G er plassert i ladeboksen på veggen og ladestandarden ChaDeMo.

Den dominerende ladestandarden i Europa er «combined charging standard (CCS)». Per i dag er det ikke V2G-ladere som benytter denne standarden tilgjengelig i markedet.

Videre viser analyser at det krever en betydelig del av markedet for ladere for at kostnaden for V2G-ladere skal nærme seg kostnaden til vanlig ladere.

Bør dekke flere behov

For å kunne forsvare den store prisforskjellen mellom dagens en-veis lader og en V2G-lader vurderes det hvordan V2G-laderen kan dekke flere behov, for eksempel også å konvertere likestrøm fra solceller på taket til 230 V vekselstrøm.

Det er flere biler i markedet som leveres med «vehicle-to-load, (V2L)». Det kan være et steg på veien til en V2G-lader som utveksler vekselstrøm (AC) med bilen.

Dersom de ulike tekniske løsningene deler markedet vil det bremse akkumulert vekst i antall produserte enheter og dermed kostnadsreduksjon, gjennom såkalt teknologilæring.

Analysene våre viser imidlertid at summen av antall produserte enheter som kreves for at V2G skal lønne seg er lavere ved et delt marked hvor løsningene har flere funksjoner.

Thomas Martinsen er førsteamanuensis i fornybar energi ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU). Han har tidligere vært konsulent gjennom eget foretak, forsker og prosjektleder ved Institutt for Energiteknikk, sekretariatsleder ved IPCC/OECD og saksbehandler innen områdene klima og energi i Miljødirektoratet. Martinsen har ledet forskningsprosjektet NeX2G – Grid support from multiple assets i 2021 – 2024.