Elbiler arbejder for elnettet, når de holder stille

Produktion af energi beror i stigende grad på vind og sol, som man ikke kan tænde og slukke for efter forgodtbefindende. Fordi elektricitet ikke uden videre kan lagres i store mængder, udgør det er en hård udfordring for balance i elnettet. Den grønne omstilling stiller derfor krav om et elforbrug, der indretter sig langt mere smidigt efter produktionsmønstret end tidligere. Elbiler, der også kan levere strøm tilbage til elnettet, er en del af løsningen. ”Vehicle to Grid” hedder fænomenet, og med Parker-projektet er Danmark i forskningens front.

Elbiler på laboratorium


Af Thomas Laursen. Grafisk produktion: Tina Højrup og Per Dalsjø Schmidt
14. november 2017


Vi er på Danmarks Tekniske Universitet (DTU), hvor PowerLab.dk gemmer sig i et moderne laboratoriemiljø i et hjørne af det vidstrakte net af de lidt ældre, trekantede gulstensbygninger og permanentgjorte pavilloner, som udgør DTU’s øvrige bygningskrop.

Mænd med ”DTU Campus” printet på ryggen af thermojakker går på lange alleer og puster efterårets nedfaldne blade væk med håndbårne omvendte støvsugere, så studerende og forskere kan komme frem på fortovene uden at glide i efterårets brogede løvfald.

Det er herinde – nærmere betegnet i den del af PowerLab.dk, som hedder Electric Vehicle Lab, at vi finder en elbil og en ladestander, der ikke bare kan suge strømmen ud af elnettet og ned på bilens batteri men også – som en omvendt støvsuger – kan sende strøm tilbage fra batteriet til elnettet.

Software, ladnings- og batteriteknologi, som det ene øjeblik sætter elbilen til at lade op og det andet øjeblik sender strøm tilbage til elnettet efter behov, er et nyttigt redskab til at skabe balance i nettet. Der er balance, når hyppigheden af vekselstrømmens svingninger i elnettet ikke afviger for meget fra 50 Hz. De 50 Hz vender vi tilbage til senere – først skal vi ind i laboratoriet.




Den digitale revolution

Kablet mellem elbilens batteri og ladestanderen inde på Electric Vehicle Lab er besat med dioder, som for lægmands blik lyser vilkårligt op i forskellige farver og ’bevæger’ sig først den ene vej og så den anden vej (se video herover). Men dioderne viser faktisk helt håndgribeligt, når strømmen løber fra nettet til batteriet, og når strømmen løber den anden vej, fra batteriet til nettet.

Dioderne blinker fra en gryende fremtid herinde på laboratoriet, for selv om Parker er et førende forskningsprojekt på så mange måder (se faktaboks om Parker-projektet), så skal der en del mere på plads endnu, før det bliver hverdag, at vi kører rundt i elbiler, som tjener penge til os ved at levere balance til nettet, mens de holder stille. Men det er sådan en hverdag, der er målet med Parker-projektet og med såkaldte V2G-teknologi (Vehicle to Grid).

Teknologisk er den digitale revolution, der ruller over os i disse år, en helt afgørende præmis for, at elbilers bidrag til elnettet nogensinde kan blive til virkelighed. For det er ikke én bil, men biler i tusindtal, der skal til, hvis de på mange forskellige måder skal gøre en relevant forskel for elnettet. Intelligent software og styring ved hjælp af Big Data er helt nødvendige elementer i en fremtidig forretningsmodel, hvor udbydere skal kunne tilbyde mange bilflådeejere eller tusindvis af private bileejere (se faktaboks om ’aggregatorer’) mulighed for at tjene penge på, at deres bil(er) leverer balance til nettet, når de holder stille.

Den digitale revolution er med til at gøre dette fremtidsscenarie muligt, men hvordan vil mit forhold til min bil som forbrugsgode ændre sig, hvis scenariet engang bliver virkelighed? Peter Bach Andersen, som er forskningsmæssig leder af Parker-projektet, svarer sådan her:

”Vi ser jo en trend mod deleøkonomi. Det kan være, vi alle får det her mindset, at vi vil udnytte vores ressourcer bedre, og det er jo et ekstremt vigtigt tema i fremtiden. Det, vi ser for bilen er, at vi i højere grad vil betragte den som en delt ressource. Hvis du skal udnytte den ultimativt, så skal du jo have en bil, som der er flere brugere til hen over et døgn, så den ikke bare kører dig til og fra arbejde men udnyttes mest muligt. Dertil kommer så, at når elbilerne kan levere balance-ydelser til elnettet, så kan bilen endda bruges og udnyttes om natten, hvor der typisk ikke er mange brugere af bilen som transportmiddel”.


Video: Hvordan fungerer Vehicle to Grid?

Nuvve er den San Francisco-baserede IT-udviklingsvirksomhed, som har været pioner inden for udvikling af V2G-teknologi, og som er partner i Parker-projektet. Deres rolle i projektet er at udrulle den teknologiske infrastruktur og afprøve udfordringer i den praktiske virkelighed. Martin Messer Thomsen er Nuvves danske repræsentant i Parker-projektet, og til spørgsmålet om digitaliseringens betydning for elbilers levering af systemydelser til elnettet, siger han:

”Vores software i Parker-projektet overvåger, hvor meget strøm der er tilgængelig i elbilflådens batterier, hvad der er behov for i nettet og så byder vi ind med tilbud om frekvensregulering time for time. Det er relativt styrbart, når der er tale om en bilflåde på 40 biler med et forholdsvist forudsigeligt brugsmønster. I fremtiden med et langt større antal biler og ’kunder’ med brugsmønstre, der ikke er så forudsigelige, vil det kræve Big Data i et helt andet omfang: data for, hvornår biler typisk kører; hvor meget energi, de bruger, når de kører; hvor mange biler der er til rådighed på givne tidspunkter, mv. IT-systemet skal også kunne håndtere, at kørselsbehov altid er det primære og først dernæst levering af ydelser til stabilisering af nettet, sådan, at brugerens kørselsbehov altid kan imødekommes”.


Video: Hvad er systemydelser?


Elbilers tilbud til nettet

Parker-projektet trækker data fra verdens første pilotprojekt af sin art, hvor en flåde af elbiler (40 stk.) ejet af Frederiksberg Forsyning leverer systemydelser til det store elnet (transmissionsnettet) i et kommercielt fungerende marked for systemydelser. Det vil sige, at deres afladning og opladning styres efter nettets behov for at have en stabil frekvens på ca. 50 Hz.

Peter Bach Andersen
Billede: Peter Bach Andersen er forskningsmæssig leder af Parker-projektet 

Peter Bach Andersen forklarer: ”Den frekvens, vi har, som man kan måle i alle stikkontakter, skal jo gerne ligge på 50 Hz. 50 Hz, det er et udtryk for balancen mellem forbrug og produktion. Så den her frekvens må hverken blive for høj eller for lav, så går elnettet simpelthen ned. Balancen skal bibeholdes sekund for sekund, og det specielle for elbilerne er netop, at de er meget, meget hurtige til at reagere. Når du er ude at køre og træder speederen i bund, så reagerer elbilerne jo dejligt hurtigt – og den samme performance kan elnettet nyde godt af. Nettet kan sende – ikke et pedaltryk – men et signal til bilen, som kan reagere på et splitsekund. Elbiler er derfor gode til at være ’first-responders’, hvis elnettet begynder at komme ud af balance."

Balance i elnettet målt som en stabil frekvens på 50 Hz i det store elnet er den ydelse, som Parker-projektet med bilflåden i Frederiksberg Forsyning tester i realtid. Men viften af elbilers potentielle tilbud til elsystemet er større end det. Hovedfokus for Parker-projektet er at teste serieproducerede elbiler fra forskellige producenter for deres evne til at levere forskellige typer af ydelser til elnettet, både til det store transmissionsnet og de mindre distributionsnet, der fører strømmen helt ud til de enkelte hjem og virksomheder:

”Alle vores forskellige elbiler har kontakt til samme system oppe i skyen, til samme server. Så for hver demonstration, vi laver, styrer softwaren bilernes batterier til at af- og oplade efter forskellige opgaver: Nu fx efter at optimere i forhold til brug af vedvarende energi. Nu efter at afbøde lokale overbelastninger af distributionsnettet. Nu efter at støtte frekvensen i elnettet mv.”, siger Peter Bach Andersen.

Overbelastning af de lokale net kan i sig selv blive et problem for lokale distributionsnet, hvis der på et tidspunkt kommer mange elbiler. Det oplever man allerede i Norge, som med en voldsom vækst fra cirka 3000 elbiler i 2010 til godt 123.000 elbiler i 2017 har oplevet problemer med overbelastning af lokale net på landet, når nordmændene ankommer samtidigt til deres fritidshuse og sætter elbilen til at lade op.

Dansk Energi vurderer, at de danske elnet er stærke nok til at kunne klare 100.000 velfordelte elbiler. Med den nuværende volumen på kun godt 9000 elbiler i Danmark kan det være en fordel, således Ingeniøren 15. oktober i år, at vi i Danmark har tid til at forberede os på et forandret elsystem:

”Myndigheder og elsektoren kan i ro og mag forberede sig på en foranderlig verden, hvor der bliver vendt op og ned på, hvem der er leverandør, og hvem der er forbruger – og hvornår. Vi kan for en gang skyld gøre det rigtigt fra starten. Få udviklet nogle systemer, så data kan opsamles og deles. Få installeret den rigtige styringssoftware i elmålere, transformerstationer, elbiler og kraftværker. Få udviklet forretningsmodeller, så ejeren af en elbil får en økonomisk gevinst, hvis bilens batteri stilles til rådighed for elnettet…"

Parker-projektet handler netop om at afsøge mulighederne for, at både udbydere og bilejere kan få en forretning ud af at tilbyde ydelser, der er med til at balancere nettet. Men hvad med markedsadgangen – hvordan står det til med den? Det skal vi afslutningsvist studere lidt nærmere, og det er her, den danske TSO, Energinet, spiller en relevant samarbejdsrolle for Parker-projektet.

Citat Balance skal bibeholdes sekund for sekund og det specielle for elbilerne er netop at de er meget meget hurtige til at reagere


Adgang til markedet for systemydelser

Energinets bestyrelse har i 2017 vedtaget virksomhedens strategi for 2018-2020. Strategien hedder ”Energi over grænser”, og én ud af fire strategiske temaer i denne strategi er digitalisering. En af målsætningerne er, at Energinet i 2020 skal have ”fremmet innovation i energisektoren gennem samarbejde om eksperimenter for smarte energiløsninger i den grønne omstilling”.

Det er ikke kun Energinet, som synes, der er behov for at skrue op for innovationen. Ved Energinets strategikonference i efteråret 2017 var Bo Lidegaard, klimadebattør og tidligere chefredaktør ved Politiken, inviteret til at give Energinets strategi et par kærlige ord med på vejen. Set fra Bo Lidegaards stol bør Energinet gøre meget mere for at bidrage til digital innovation på energiområdet og til, at vi kan udvikle et energiforbrug i Danmark, som i højere grad kan indpasses smidigt i forhold til den skiftende produktion fra vind og sol.

I et kort interview efter konferencen, siger Bo Lidegaard om den rolle, han ønsker, at Energinet skal spille: ”I skal være med til at gøre det transparent og lækkert at gå ind i det marked, for I er jo dem, der forbinder forbrugeren med producenterne, hvor mange forbrugere jo også nu er producenter. At få alt det til at fungere og forbinde det indbyrdes på en måde, som åbner for de her nye private forretningsmodeller og nye systemiske løsninger – det er jeres rolle”.

Se hele interviewet her:


Parker-projektet er som beskrevet tidligere koblet til verdens første pilotprojekt med V2G i et eksisterende marked for systemydelser. Det er nok for meget sagt, at Energinet ligefrem har gjort markedet for systemydelser decideret ’lækkert’ for nye aktører, sådan som Bo Lidegaard ønsker det – dertil er både regler og teknologi endnu for meget i deres vorden –, men Energinet har med smidighed været med til at gøre det muligt at teste elbilflådens evner til at levere systemydelser i et eksisterende marked:

”I pilotfasens varighed har Energinet givet tilladelse til nogle markedsmæssige lempelser”, siger Peter Markussen, der er leder af Energinets afdeling for Systemydelser, og fortsætter: ”For det første har vi tilladt budmængder under 300 KW, som ellers er minimumsgrænsen. For det andet tillader vi, at den faktiske systemydelse, vi modtager, ikke altid stemmer helt overens med den aftalte”.

Parker-projektet er dermed også et eksempel på, hvordan Energinet kan være med til at fremme digitalt betinget innovation i en energisektor, der trænger til mere fleksibilitet på forbrugssiden.

Kontakt

Hvad er Parker-projektet?

Parker-projektet handler om at undersøge og udvikle elektriske køretøjers evner til at balancere elnettet i en fremtid, hvor mere og mere energiproduktion kommer fra vejrafhængige energikilder.

Parker-projektet har tre søjler:

Anvendelighed: Projektet studerer, hvordan elbiler kan anvendes til at balancere elnettet og identificerer tekniske, økonomiske og regulatoriske barrierer med henblik på at opstille bæredygtige forretningsmuligheder.

Parathed: Projektet vil specificere de tekniske parametre, som kræves af et elektrisk køretøj for at kunne levere ydelser til elnettet og på den baggrund fremstille forslag til et certifikat for ’Grid Integrated Vehicle’ (GIV).

Udbredelse og skalerbarhed: Projektet vil fremme anvendeligheden af V2G-teknologi på tværs af geografier og brugergrupper. Teknologianvendelsens økonomiske og tekniske effekter i energisystemet og i markederne vil blive undersøgt.

Partnere i Parker-projektet er: Nissan, Mitsubishi, PSA ID, NUVVE, Frederiksberg Forsyning A/S, Insero A/S, Enel, DTU Electric Engineering og Energinet. Projektets budget er 14. 7 millioner kroner finansieret af ForskEl, og det løber indtil juli 2018.

Ny forretningsmodel: aggregatorer

Mange bække små gør en stor å – det er grundprincippet for én af fremtidens forretningsmodeller på energiområdet – den såkaldte aggregator. En aggregator er en aktør på elmarkedet, som kan ’samle’ (deraf begrebet ’aggregator’) elforbrug og produktion fra mange tusinder virksomheder eller private husholdninger og dermed sælge ydelser (fx forbrug, forbrugsstop eller afladning til elnettet) på bestemte tidspunkter med henblik på at skabe balance i nettet.

Aggregatorer i stor skala hører stadigt fremtiden til og er én af anbefalingerne i ’Markedsmodel 2.0’, som er udarbejdet i samarbejde mellem branchens aktører, Dansk Energi og Energinet.

Læs mere om aggregatorer her

Balancering af elnettet

• Elsystemet i Europa er designet til at have en frekvens på 50 Hertz (Hz). Der er strenge krav til præcision i frekvensen, fordi især store motorer i industrien og på kraftværker skal kunne styres meget præcist. Afvigelser på få Hz kan føre til black-out.

• Balance i elnettet er nødvendigt, fordi man ikke kan lagre strøm i ledningerne. Der skal hele tiden lige så meget strøm ind i nettet, som der kommer ud til forbrugerne. Er der ikke balance, stiger eller falder frekvensen.

• De europæiske lande arbejder sammen om at holde frekvensen i nettet, og i Danmark er det Energinet, der har til opgave at holde balancen. I Europa udvikles fælles markedsplatforme, hvor transmissionsselskaber som Energinet kan købe fleksibilitetsydelser fra producenter (vind, sol, kraftværker) eller forbrugere (el-patroner, el-biler, varmepumper, mv.).

ABONNER PÅ PUBLIKATIONER

Modtag besked direkte i din i indbakke, når der er nyt.