Kostnadsutvikling og potensiale for toveis veggladere og V2G-teknologi: En analyse av komponentene og mulig kostnadsutviklingen og potensialet for bidrag til strømforsyningen fra elbilparken

Abstract

Løsninger som både reduserer CO2-utslipp og optimaliserer ressursutnyttelsen er ettertraktet. Behov for å fordele fornybar energiproduksjon utover døgnet og særlig til de tidene når etterspørselen er høyest, øker. Det samme gjør behovet for et strømnett som kan tåle påkjenningene med høy produksjon av kraft og høyt uttak av effekt. V2G teknologi har blitt diskutert de siste 10 – 20 årene som en potensiell bidragsyter. Biler står for det meste i ro 90 % av tiden og kan dermed både lagre energi og levere energi ut på nettet uten at det behøver å påvirke tilgangen til bilen for eieren av bilen.

Denne masteroppgaven drøfter kostnadsutviklingen og potensialet for å ta i bruk toveis veggladere og til å legge til rette for elbilmodeller med V2G. Diskusjonen setter søkelys på usikkerhet knyttet til kostnadsutviklingen og bruker ombordladere for elbiler som proxy for å beregne potensialet ut ifra antagelser om at komponentene til begge typer ladere ligner på hverandre. Faktorer som påvirker salget av toveis veggladere, har fellestrekk med faktorer som påvirker salget av ombordladere. Salget av ombordladere er i dag direkte forbundet med salget av elbiler. V2G og V2G-teknologi har også særegne faktorer som påvirker utviklingen på dette området.

Hvilke komponenter toveis veggladeren er bygget opp av, undersøkes ved å se på hvordan ombordladerens komponenter konverterer strøm. Det gjøres en antagelse om at de to typene ladere må ha mange av de samme komponentene til felles dersom alle funksjonene til en toveis vegglader i dag skal kunne oppfylles.

Det konkluderes med at toveis veggladere har potensial for å bli billigere, men at det forutsetter en kraftig økning i antall solgte ladere og at toveis veggladere blir den foretrukne løsningen for V2G. Kostnaden vil falle raskt, men begynne å flate ut når den nærmer seg 20 000 NOK. Videre konkluderes det med at videre forskning og undersøkelser er nødvendig for å nyansere bildet av toveis ladere og deres potensiale som kilde til leveranse av kraft og effekt til strømforsyningen for fremtiden.

Videre viser denne studien at dersom V2G-teknologien vinner fram i bilmarkedet kan elbilparken gi et lite, men nyttig bidrag i kraftmarkedet. Dette må likevel ikke overvurderes. Selv med et stort antall ladere solgt, vil fortsatt den totale ytelsen som alle med mulighet til å tilby balanseregulering gjennom V2G-tjenester har, være liten i forhold til teknologier som vannkraft hvor ett kraftverk alene kan tilby like stor effekt som hele bilparken kan bidra med.

Til slutt pekes det på behovet for videre forskning og undersøkelser som kan nyansere bildet av toveis ladere og deres potensiale som kilde til leveranse av kraft og effekt til strømforsyningen for fremtiden.

Solutions that both cut CO2-emissions and optimalizes the use of power-resources are in high demand. The need to distribute renewable energy-production to all times of day and especially to periods of peak demand, increases.

The same need applies to the powergrid that must be able to work under the pressure from high energy input and high demand for effect. The vehicle to grid (V2G)-technology have been considered a potential contributor over the last two decades. Cars typically are out of use around 90 % of the time. In that time they might serve both as a storage and and a supplier of energy to the grid without any disconvenience to the owner.

This thesis discusses the developments in costs for bidirectional wallchargers and furthermore the potential for these chargers for being taken into use and for being facilitated in electric cars comercially. The discussion highlights the uncertainties linked to developments in production costs and uses onboard chargers for elctric cars as proxy to calculate the potential based on the assumption that the components in both types of chargers to a large extent are similar. The factors influencing the sales of bidirectional wall chargers has a lot in common with the factors influencing the sale of onboard chargers. The sales of onboard chargers is currently directly related to the sales of electric cars. The V2G and V2G-technology also have distinctive characteristics which influences the development in this field.

The components of which the bidirectional wall charger are assembled are being excamined by studying the way the onboard chargers components are converting electricity. The assumption is made that several components installed in an onboard charger also must be present in the bidirectional wall charger in order to allow all functions in a bidirectional wall charger to work to full potential.

It is conluded that bidirectional wallchargers has a potential to become cheaper under the presumption that they become the favoured solution in the market and that this followed by a steep growth in sales. Production costs will drop quickly, but start stabilizing when it comes down towards 20 000 Norwegian crowns.

Furthermore this study shows that the V2G-technology can offer a small but still valuable contribution to the power market if it becomes the preferred solution in charging electric cars. Still, this must not be overstated as the study shows that for instance an average Norwegian hydroelectricity power plant supplies as much power to the grid as all V2G-chargers combined would do even if they grab the dominant spot in the charger-market in the future.

Finally the study underscores the need for more research in the field in order to paint a more complete picture of two-way chargers and their potential as source of power and effect in the power market of the future.