Elbiler og elnettet Perspektiver for elbiler i samspil med elsystemet Center for Grøn Transport 11.06.2010 Anders Bavnhøj Hansen, Senior konsulent, Civilingeniør Energinet.dk, Strategisk planlægning E-mail: abh@energinet.dk Elbiler og elnettet 11.06.2010, ABH 1
Indhold i præsentation 1. Elbilen i samspil med fremtidens elproduktion (herunder vindkraft) 2. Elbilens behov for kapacitet i elnettet (helt frem til ladestikket!) 3. Ladestationer og aktører i fremtidens styring af opladning 4. Samlet roadmap - en opsummering - og plads til spørgsmål! 2
Elbilens energiforsyning i samspil med det øvrige system "Lyn"ladning 5-15 min. Batteriskifte station Elsystemet - Markedsfunktion - Infrastruktur - Systemtjenester - Kommunikation Ladestander offentlig vej ~ = Vindkraft Termisk kraftværk Udland Opladning ved privaten Parkeringshus etc. opladning i arbejdstiden 3
Elproduktion og elforbrug i dag og eksempel 2025 Der antages 50% VE-el i 2025 ved en yderligere udbygning med 1000 MW vindkraft land og 2400 MW vindkraft offshore Elbilen skal agere intelligent i fremtidens elsystem med store mængder vindkraft Hvordan når vi dertil? 11.06.2010, ABH Elbiler og elnettet 4
Vindkraftens overraskelser Behov for elbilen som hurtig regulerings-resource Orkan 2005-01-08 Forbrug Vindkraft udfald Vindkraft Orkan peak Elbilen kan blive en vigtig ressource til løsning af denne type udfordringer! 5
Eksempler på optimering af Elbil-ladeforløb (døgn) Model 1: Ingen optimering - Uintelligent ladning Forbrug (MW) 3000 2500 2000 1500 1000 500 Elforbrug 2025 DKV 20% EV simpel ladning Standard forbrug 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time Model 2: Day-ahead marked - Optimering til day-ahead (24 t) marked Forbrug (MW) 2500 2000 1500 1000 500 El-forbrug DKV 2025 20% EV optimeret ladning Standard forbrug 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time Model 3: Systemintegreret - Day-ahead og intraday - Regulerkraft ydelser - Hensyn til elnettet - Levering af effekt til net (V2G) 6
Residual elforbrug (forbrug-vindkraft) Varighedskurve for et år (2025+) med markant udbygning elbiler Elforbrug 2025 DKV 3000 2500 Residual produktion (Forbrug-vind) ved forskellige modeller for systemindpasning af el-forbrug til transport Forbrug (MW) 2000 1500 20% EV simpel ladning 1000 Standard forbrug 500 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time Forbrug-Vind (MW Vest DK) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 -2000-3000 -4000 Spidslast, ingen vind, forøget risiko for effektmangel 1 645 1289 1933 2577 3221 3865 4509 5153 5797 6441 7085 7729 8373 Residual elforbrug uden virkemiddel_dk1 Elprod residual EV model 1 Elprod residual EV model 2 Elprod residual EV model 3 Lavt forbrug masser af vindkraft Potentielt behov for at stoppe vindmøller Forbrug (MW) El-forbrug DKV 2025 2500 2000 1500 20% EV optimeret ladning Standard forbrug 1000 500 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time Hvis ikke elbilen lader klogt koster det ekstra kapacitet! 7
Elbiler, opladningsmønsters betydning for behovet for stop af vindmøller Kritisk eloverløb Behov for stop af vindmøller Overløb (MW) 1200 1000 800 600 400 Areal under kurve er tabt vindkraft produktion Kritisk eloverløb_dk1_mw Kritisk el-overløb EV model 1 Kritisk el-overløb EV model 2 Kritisk el-overløb EV model 3 Forbrug (MW) Forbrug (MW) Elforbrug 2025 DKV 3000 2500 2000 1500 20% EV simpel ladning 1000 Standard forbrug 500 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time El-forbrug DKV 2025 2500 2000 1500 20% EV optimeret ladning Standard forbrug 1000 500 200 0 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 Time 0 1 44 87 130 173 216 259 302 345 388 431 474 Timer Hvis ikke elbilen lader klogt fjerner det ikke noget behov for stop af vindmøller! 8
Indhold i præsentation 1. Elbilen i samspil med fremtidens elproduktion (herunder vindkraft) 2. Elbilens behov for kapacitet i elnettet (helt frem til ladestikket!) 3. Ladestationer og aktører i fremtidens styring af opladning 4. Samlet roadmap - en opsummering - og plads til spørgsmål! 9
Kandidater til standard-stik (IEC) 3-faset 32/63 A (op til 44 kw=50 km på 10min) Gode muligheder for kommunikation og sikkerhed! 10
Effekt ved opladning hvor langt på en time! Opladningseffekt - omregnet til km opladning på en time 3 fase 63 A (44 kw) 291 3 fase 32 A (22 kw) 148 3 fase 16 A (11 kw) 74 1 fase 10 A (2,3 kw) 15 0 50 100 150 200 250 300 350 Km der typisk lades på en time Hvis elsystemet og elbilen kan håndtere effekten kan standardstikket i fremtiden levere 50 km opladning på 10-15 min! 11
Smartgrid aspekter: Kapacitet til opladning af elbiler Case study i 0,4 kv kabel med 48 parcelhuse ved NRGi-net (radial fra slutning af 60 erne) Max. kapacitet i kabel Elbil typisk ikke parkeret ved bolig i dagstimer 3 biler samtidig med 16A 3-faset ved ladning i komfur-peak kl. 18.00!! God værdi af SmartGrid til styring af nettet 12
Indhold i præsentation 1. Elbilen i samspil med fremtidens elproduktion (herunder vindkraft) 2. Elbilens behov for kapacitet i elnettet (helt frem til ladestikket!) 3. Ladestationer og aktører i fremtidens styring af opladning 4. Samlet roadmap - en opsummering - og plads til spørgsmål! 13
International standardisering af kommunikation: Joint Working Group V2G CI (draft) Charge Spot Vehicle Owner Vehicle User Clearing House Web- Frontend Communication Controller Vehicle Communication Controller Charge Spot Meter Standardiseret kommunikation baseret på åbne og internationale standardarder! - Mulighed for frit valg af el-leverandør/provider! - Skal understøtte SmartGrid funktioner! Grid Operator Electricity Supplier Kommunikation af: ID, Sikkerhed, Net-parametre, Tarif-parametre og andet 14
Indhold i præsentation 1. Elbilen i samspil med fremtidens elproduktion (herunder vindkraft) 2. Elbilens behov for kapacitet i elnettet (helt frem til ladestikket!) 3. Ladestationer og aktører i fremtidens styring af opladning 4. Samlet roadmap - en opsummering - og plads til spørgsmål! 16
Road-map - eksempel 2010 2011 1. Simpel ladning: Ingen kommunikation og kontrolsignal op til 16 A 2. Standardiseret stik og kommunikation: 32/63 A, 3-faset elbils-stik med kommunikation 3. Markeds-integreret ladeinfrastruktur: Åben infrastruktur der understøtter frit valg af flådeoperatør (3.parts adgang) Vehicle Owner Vehicle User Communication Controller Vehicle Charge Spot Communication Controller Charge Spot Meter Clearing House Grid Operator Web- Frontend Electricity Supplier 4. System-integreret (SmartGrid aspekter): 5 Som 3 + understøtter el-systemydelser (regulerkraft mv.) og hensyn til netbegrænsninger mv. Elproduktion Elforbrug 5 4 5. System-integreret (SmartGrid) med V2G: Som 4, men levering af effekt fra elbil til net (V2G) 17
Danske styrkepositioner ved indfasning af elbiler Lande/Stater som projekt Better Place satser i: Israel Danmark Australien Californien Hawai Ontario. Danmark udmærker sig ved: Førende på vindkraft Bred politisk opbakning til grøn vækst politik Liberale elmarkeder Erfaring med styring af decentrale energiressourcer Erfaring med omlægning af energiforsyning Samtænkning af energisystemer Planlægning og gode rammevilkår Lille velorganiseret land Høj afgift på konventionelle biler 18
Sammenfatning - hovedbudskaber Hvad skal der til Hvad berøres Nødvendig indsats Standardiseret kommunikation - Krav til funktionalitet (Elbil-Ladestander-Elsystem) - Aktiv deltagelse i standar- - Standarder skal understøtte intelligent ladning diseringsarbejdet. - Åbne (ikke proprietære) standarder - FoU og demo (EDISON mv) - Internationale standarder (ISO/IEC, CENELEC) - Politisk opbakning Ladeinfrastruktur der opfylder funktionalitet - Krav til funktionalitet - Åben ladeinfrastruktur understøtter SmartGrid - Investering i lade- - Mulighed for valg af elleverandør (3.parts adgang) infrastruktur - Veldisponeret dækning på offentlige områder - Politisk opbakning Elbiler som kan håndtere intelligent opladning - Incitamenter som under- - Standardiseret kommunikation til ladestander støtter "lade-styrbare" biler - Styrbar "konverter/lader" med god 3-faset effekt - EU pres på bilproducenter Intelligent ladning i samspil med elsystem - Investering i intelligent net - Time/spot markedet (døgnet) (SmartGrid) - Regulerkraft og elsystemydelser (driftstimen) - Hensyn til elnettets belastningstilstand Elproduktion Elforbrug - Udvikling af rammer for marked og drift 19
Tak for opmærksomheden 20