Elbil som ressurs i hjemmet : et studie av effekten på nettariff og elbilbatteriets levetid

Abstract

Distribusjonsnettet antas å kunne få kapasitetsproblemer etterhvert som elektrifiseringen av samfunnet øker. I denne sammenheng vil det være behov for å investere i å utbygge og øke kapasiteten i strømnettet. Som et forsøk på å senke effektuttaket i topplasttimene foreslår NVE innføring av effektbaserte nettariffer som skal føre til at det blir dyrere å ha et høyt effektuttak. I denne masteroppgaven undersøkes det hvordan elbiler kan brukes til å redusere belastningen på strømnettet ved å benytte elbilen til å flytte energi i hjemmet fra topplasttimer til tidspunkter hvor kapasiteten er større og hvordan tiltaket påvirker de foreslåtte modellene for nettariffene og levetiden til elbilens batteri.

Det finnes at investeringskostnadene som er relatert til å bruke elbil i hjemmet på denne måten ligger på omtrent 4708 kr/år. Den potensielle innsparingen varierer fra modell til modell, men ligger på omtrent 200 – 600 kr/år i tilfellet hvor man hele tiden lader opp hjemme slik at det i utgangspunktet ikke lønner seg. Dersom det lar seg gjøre å lade gratis ved for eksempel arbeidsplassen vil innsparingen øke til i overkant av 3000 kr/år. Dette er likevel ikke nok til å gi gevinst, slik at alternative nettariffer bør vurderes.

Det vises hvordan elbilens totale batterikapasitet kan påvirke lønnsomheten av tiltaket. Det er sett på elbil med 75 kWh og 40 kWh batterikapasitet. Det finnes at i tilfellet hvor det lades hjemme er mengden energi som kan flyttes såpass lav at batterikapasiteten spiller liten rolle, mens i tilfellet der man kan lade borte begrenses mulighetsrommet i stor grad av batterikapasiteten. I tillegg degraderes batteriet raskere for elbiler med lav batterikapasitet og når utladningsdybden øker, noe som blant annet kan føre til at elbilen må byttes etter få år.

Det konkluderes med at et slikt tiltak ikke er lønnsomt under de foreslåtte tariffmodellene og at modeller som legger mer til rette for at man kan gjennomføre tiltak bør vurderes sammen med eventuelt en støtteordning.

The distribution grid is expected to become capacity constrained as a result of the increased electrification of society. In this regard it would be necessary to upgrade in the power grid in order to increase capacity, something that is quite costly. In an attempt to counteract this capacity constraint, the Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE) proposes the use of power tariffs which will make it more expensive to have a high power consumption. This master’s thesis investigates how electric vehicles (EV) can be used to reduce the capacity constraint by using the EV to move energy in households from peak load hours to hours where the grid capacity is more available and how this measure affects the power tariffs and the EV battery lifetime.

It is found that the investment costs related to using the EV in such a way is 4708 NOK/year. Furthermore, the potential gains vary from model to model, but is found to be in the range 200 – 600 NOK/year in the case where all battery recharging is done at home such that the measure is not economically beneficial. In the case where it is possible to recharge the car for free at a charging station other than home the potential gains reach upwards of 3000 NOK/year. However, given the investment costs this is still not economically beneficial such that different tariff structures should be considered.

It is shown how the EV’s battery capacity can influence the economic benefits. An EV with a battery capacity of 75 kWh and 40 kWh has been considered. It is found that in the case where the recharging is performed exclusively at home the amount of energy moved is so small that battery capacity is more or less negligent, while in the case where recharging is done at another site the space of opportunity is quickly limited by the battery capacity. Furthermore, the battery degrades faster for EVs with a small battery capacity and when the depth of discharge increases. This could lead to having to replace the EV after just a few years.

It is concluded that such a measure is not economically beneficial given the proposed power tariffs and that tariff models that are better designed for providing incentives for performing various measures as well as various economic programs should be considered.