Multitjeneste ladestasjon ved el-fergekai og/eller stasjonært energilager : potensiale og lønnsomhet i et systemperspektiv

Abstract

Norge har ambisiøse og klare målsettinger for transportpolitikken. Lav- og nullutslippsteknologi skal være løsningen for omstilling til målet om lavutslippssamfunnet. Elektrifisering av transportsektoren er allerede godt i gang, både for tungtransport og ferger. Det gir et interessant potensiale for etterspørsel av ladeeffekt til tungtransport på el-fergekai. Samtidig har teknologisk utvikling innen batteriteknologi, muliggjort stasjonær energilagring med hensikt å redusere effekttopper og effektutjevning. Det er muligheten og potensialet oppgaven tar for seg.

Oppgaven ser på tre ulike prosjektvalg, basert på to utvalgte caser. Prosjektvalgene er ladestasjon til ferge med stasjonært energilager med og uten ladning for tungtransport, og ladestasjon til ferge uten stasjonært energilager med ladning for tungtransport. Energibehovet og effektbehov til el-ferge er beregnet, etterfulgt av dimensjonering av nødvendig kapasitet på stasjonært energilager. Innføring av stasjonært energilager reduserer nettbelastningen og det oppnås økt grad av effektutjevning. Potensiale for ladning til tungtransport blir beregnet ut fra analyse og bearbeiding av trafikkgrunnlag for utvalgte case. Salg av kraft til tungtransport gir en viktig inntekt for lønnsomhetsvurdering av prosjekter. For stasjonært energilager er det benyttet LiFePO4-batteri. Levetiden til batteriet er beregnet med tilhørende algoritmer for degradering, for begrensning av analyseperioden i lønnsomhetsberegninger. Kostnadskomponenter gitt av batteri, ladestasjon, kraftkostnad og anleggsbidrag gir sammen med inntektskomponenter grunnlag for lønnsomhetsvurdering. Nåverdimetoden er benyttet for lønnsomhetsanalyse, og en følsomhetsanalyse ser på betydningen av usikre faktorer. Som et resultat av de enkelte metodene for beregning i oppgaven er det utviklet en modell i Microsoft Excel.

Studien har kommet frem til negativt netto nåverdi for prosjektvalg med stasjonært energilager uten ladning av tungtransport. Netto nåverdi er positiv for prosjektvalg med og uten stasjonært energilager med ladning til tungtransport. Et minstekrav for energi solgt til tungtransport og tillatt reduksjon i salgspris er beregnet, for å belyse grensen for å oppnå et økonomisk attraktivt prosjekt.

Oppgaven gir et realistisk bilde på de økonomiske og tekniske effektene av innføring av stasjonært energilager og multitjeneste på el-fergekai. Resultatene vil være opplysende for interessenter og eier av ladestasjon til el-ferge.

Norway has ambitious and clear goals for transport politics. Low and zero emission technology shall be the solution for conversion towards the goal for low-emission society. Electrification of transport is already well established, both for heavy goods and ferry services. It provides an interesting potential for demand of charging power for both heavy transport on electric ferry docks. At the same time, technological developments in battery technology enables stationary energy storage with the aim of reducing peak power and power leveling. That is the opportunity and potential analyzed in this task. The assignment considers three different project choices, based on two selected cases. The project options are charging stations for el-ferry with stationary energy storage with and without charging of heavy transport, and charging station for el-ferry without stationary energy storage with charging of heavy transport. Energy and power demand for el-ferry is calculated, followed by dimensioning of required capacity for a stationary energy storage. The introduction of stationary energy storage reduces the load on the power grid and increase power leveling. The charging potential for heavy transport is calculated from analysis and processing of traffic data for selected cases. Power for heavy transport provides an important income for profitability assessment of the projects. For stationary energy storage, LiFePO4 battery is used. The battery life is calculated with corresponding degradation algorithms, to limit the analysis period in the profitability calculation. Cost components given by battery, charging station, power costs and construction contributions, together with income components, provide a basis for profitability assessment. The method of net present value is used for profitability analysis, and a sensitivity analysis illustrates the effect of uncertain factors. As a result of the individual calculation methods, a model has been developed in Microsoft Excel. The study has resulted in a negative net present value for projects with stationary energy storage without charging of heavy transport. The net present value is positive for projects with and without stationary energy storage with charging for heavy transport. A minimum requirement for energy sold to heavy transport and allowed reduction in el-price is calculated, to determine the limit for achieving an economically attractive project. The assignment provides a realistic insight of the economic and technical effects of the introduction of stationary energy storage and multi-service on electric ferry docks. The results will be informative for stakeholders and owner of el-ferry charging station.