Smart elnät behövs för att möta övergången till elbilar

”Elnätets beredskap inför en mycket storskalig utbyggnad av laddinfrastruktur i Sverige” är titeln på ett examensarbete som utfördes våren 2019 av Sara Wäneus och Cathrine Östergren i samarbete med Power Circle och Institutionen för teknikvetenskaper, Elektricitetslära vid Uppsala Universitet. Syftet med exjobbet var att undersöka vilken beredskap som finns hos nätbolagen och andra aktörer för transportsektorns storskaliga elektrifiering och att komplettera Power Circles elbilsprognos med simuleringar i ett generiskt kvarter för att se hur nätet behöver anpassas.

Power Circle släppte i januari -19 en ny långsiktsprognos för elbilsutvecklingen. Prognosen baseras på insamlade data över teknik- och kostnadsutveckling från biltillverkare, prognosinstitut och konsumentundersökningar. Prognosen visar att vi kommer att ha omkring 2,5 miljoner laddbara fordon i Sverige år 2030 och att elbilen då helt kommer att dominera nybilsförsäljningen med marknadsandelar över 90 %.

Den stora och breda introduktionen av elbilar kräver givetvis att samhället hänger med. Elnät, elproduktion och laddinfrastruktur måste utvecklas för att hålla jämna steg. 2 miljoner elbilar innebär inte mer än 6 TWh elanvändning men laddning kan göras på olika sätt och det ställer krav på att elnätet uppgraderas och blir digitaliserat i en takt som inte bromsar den nya tekniken.

– Att både förstå elnätets tekniska förutsättningar för att möta framtidens tekniska krav och att mäta aktörernas beredskap för tillgodose dessa funktioner är en nyckel till en kostnadseffektiv elektrifiering av transportsektorn och resten av samhället säger Daniel Kulin på Power Circle.

En enkät skickades ut till nätbolag med verksamhet motsvarande 90 % av all elöverföring i Sverige. För svaren står ca 50 nätbolag motsvarande drygt 70 % av elöverföringen. Genom en enkätstudie identifierades det bland annat att nätbolagen inte har någon kännedom om hemmaladdning då denna ej registreras. Nätbolaget erbjuder heller inga tjänster för t.ex. smart laddning eller något kommunikationsgränssnitt mot laddinfrastruktur varför incitament för kunden att kommunicera med nätägaren saknas.

De svarande skattar att om problem med laddning uppstår bör detta vara vid anslutning främst på kvartersnivå. Detta är förvånande kopplat till debatten om begränsningar i stamnätet. Nätförstärkningar anges också som den främsta åtgärden idag för att avhjälpa kapacitetsbrist. Andra tekniska lösningar beaktas enligt de svarande sällan och få aktörer planerar för flexibilitetsresurser till år 2030. Anledningen till att andra tekniker inte används uppges vara att regelverk kring laddinfrastruktur och flexibilitetsresurser behöver tydliggöras då de idag är oklara eller obefintliga

Det framkom även att detaljerad mätdata sällan används vid dimensionering av nätkomponenter. Istället används en sannolikhetsfunktion kallad ”Velanders formel” som föreslår dimensionering utifrån skattade parametrar. Den metoden har fungerat bra med tidigare installerade komponenter men med nya laster och komponeter såsom elbilar och laddboxar har det visats att gamla tumregler för dimensionering inte lägre är aktuella.

– När vi simulerade lasterna i kvarteret ökade vi succesivt elbilsandelen tills den liknade den i Power Circles prognos. Dels slogs vi över hur kraftigt överdimensionerat elnätet är och hur sällan topplast inträffar och dels av vilken otrolig potential som finns i smart laddning bara elnätet skulle kunna svara upp mot de moderna komponenterna och digitaliseras så att det kan ge styrsignaler. Säger Catherine och Sara, Uppsala Universitet.

Simuleringarna gjordes med hjälp av vedertagna modeller från Uppsala Universitet som genererar lastprofiler för hushåll på minutnivå. Till detta adderades sedan en ny modell baserad på beteendesannolikheter för elbilsladdning som tagits fram i ett tidigare projekt. För att skatta elnätets karaktäristik användes en modell av ett generiskt kvarter från Telge Nät. Resultaten visar att ett elnätet klarar en stor andel elbilar även med beteendestyrd laddning men att elnäten behöver möjliggöra smart laddning för att klara att integrera de volymer av elbilar som Power Circles prognos pekar på mot 2030.

Power Circle kommer att använda resultaten som input till framtida projekt för att förstå varför nätbolagen har så olika beredskap för elektrifieringen och vad som krävs för att de ska använda moderna, kostnadseffektiva tekniker för att tillgängliggöra nätkapacitet. Förutom de direkta resultaten från projektet sätter Power Circle stort värde på examensarbeten som en länk mellan akademin och branschen.

– Ett exjobb är ett bra sätt för både studenter och uppdragsgivare att lära sig av varandra, säger Daniel Kulin som handlett examensarbetet på Power Circle. Nu ska vi ta resultaten till nästa steg och försöka beskriva vad aktörerna behöver för att vi ska få en billig och hållbar omställning och elektrifiering.

Handledare för exjobbet var Daniel Kulin, Power Circle, och Cecilia Boström, Institutionen för teknikvetenskaper, elektricitetslära, Uppsala Universitet. Examinator var Petra Jönsson, Uppsala Universitet

Exjobbet kan läsas i sin helhet här:

https://www.mynewsdesk.com/se/power-circle-ab/documents/elnatets-beredskap-infor-en-mycket-storskalig-utbyggnad-av-laddinfrastruktur-i-sverige-89397

Power Circle samlar den nya energibranschen kring viktiga framtidsfrågor. Tillsammans med de cirka 60 partnerföretagen verkar Power Circle för hållbar utveckling genom elektrifiering. Bland partnerföretagen finns energiföretag, teknikleverantörer, tjänsteföretag, lärosäten och andra organisationer. Verksamheten inriktas på nätverk, kunskapsspridning, demonstration och påverkan inom framtidsfrågor såsom framtidens elnät och energilager, elektrifiering av transporter samt förnybar energi.