Resiliens i ett elektrifierat transportsystem – V2G och strategier för resiliens (2 av 3)

I första nyhetsbrevet i serien om resiliens beskrev vi hur sammanflätningen av elsystemet och transportsystemet skapar nya förutsättningar för resiliens. Bland annat måste störningar i elnätet beaktas i mycket större utsträckning än i ett bränslebaserat transportsystem, även om det även där finns ett beroende av fungerande elförsörjning. Integrationen av laddbara fordon i elsystemet kan även utgöra en sårbarhet för elsystemet vid haverier eller cyberattacker som utlöser plötsliga effektuttag. Beroendet är ömsesidigt.

Ett alltmer elektrifierat transportsystem innebär emellertid inte endast nya sårbarheter, utan även nya möjligheter. I dagens nyhetsbrev undersöker vi de eventuella resiliensfördelarna med laddbara fordon samt strategier för att förbygga transportsystemets funktioner vid en eventuell kris.

Vehicle-to-Grid (V2G) kan öka elsystemets resiliens

Under våren 2022 skrev omEV en serie nyhetsbrev om V2G [1], [2], [3]. Endast en mindre del av serien berörde V2G under krissituationer och då främst som en lokal resurs för hushåll och enskilda fastigheter vid elavbrott. Det finns frågetecken kring tekniken, användarbeteenden och lönsamheten men V2G verkar ha potential att stärka både transportsystemets och elsystemets resiliens. I en nyligen publicerad litteraturstudie finns ett antal exempel på hur V2G kan bli en viktig framtida resiliensresurs [4]. I en intervju med en av författarna till litteraturstudien framhölls vidare att decentraliserade resurser som V2G och lokal elproduktion har stor potential att öka resiliens för både elsystemet och transportsystemet [5].

Laddbart fordon kan förse det enskilda hemmet med energi för att täcka kritiska elanvändare, förutsatt att växelriktaren klarar ödrift [4], vilket idag är ovanligt [6]. Kluster av V2G-utrustade laddbara fordon kan ge fördelar bortom det enskilda hemmet. Dels kan energi tillföras till närliggande områden, dels möjliggörs omstarter av lokala transformatorstationer [4]. Dessa tjänster kräver dock mer avancerad teknik och styrning [4].

Ännu större kluster av V2G-utrustade fordon har även potential att göra liknande tjänster i större skala. Exempelvis för att stötta återstart (dödnätsstart) av elnätet vid elavbrott samt frekvensreglera för att minska risken för avstängning och för att stabilisera vid återstart [4]. Laddbara fordon kan planeras in som en redundans vid bortfall av elproduktion eller överföring, exempelvis för att öka resiliensen vid naturkatastrofer som ofta påverkar elsystemets funktion [4]. En väl utbyggt V2G funktionalitet kan därmed få en betydande roll i att bistå elsystemets funktioner vid händelser som skapar störningar i den normala driften. Dels genom att skapa förbättrad uthållighet att kunna driva kritiska laster för hushåll, områden och mikronät, dels genom att stötta det större elnätet för minskad risk för avbrott och snabbare återstart när avbrott har skett. Kombineras V2G med lokal elproduktion (t ex från solceller) och hårdvara för ödrift ökar möjligheterna både på kort och lång sikt i och med att energi kan tillföras till fordonsbatterierna även under ett elavbrott.

Strategier för att öka ett elektrifierat transportssystems resiliens

Laddbara fordon kan genom V2G stötta elsystemet vid störningar. Dessa åtgärder gynnar fler typer av elanvändare än transporter. För att genomföra transporter behöver dock energin i fordonsbatteriet prioriteras till fordonets framdrift. I extrema fall för att kunna evakuera människor från ett område vid en kris eller naturkatastrof. Även vid avsaknad av evakuering kommer fordon behöva genomföra transporter, bland annat för att transportera människor eller gods för att samhällsviktig verksamhet ska fungera.

Resiliensstärkande åtgärder för händelser som kan påverka ett elektrifierat transportsystem kan kategoriseras i tre faser: innan händelsen, under händelsen och efter händelsen [4]. Alla tre faser kräver förberedelser, resurser och analyser, men det finns skillnader.

Innan en händelse avser främst infrastrukturinvesteringar som sedan kan användas som resurs under en kris. Litteraturstudien diskuterar tre exempel [4]:

• Stationära energilager vid laddstationer: Öka möjligheten till laddning vid elavbrott, möjliga minskade kostnader vid normal drift, kan med fördel kombineras med lokal elproduktion, optimering av batteristorlek är en utmaning.
• Koordinerad styrning av laddstationer: Ger möjlighet att styra laddningseffekter i laddningsnätverket beroende på elpriser, fordonets SOC, tillgänglig lokal elproduktion, tillgänglig lagrad energi samt behov vid störningar.
• Gröna off-grid laddstationer: Flera arkitekturer har högre batterikapacitet och en mer diversifierad lokal elproduktion (t ex sol, vind, biomassa, bränslegeneratorer) jämfört med nätanslutna laddstationer med stationära energilager, saknar beroende mot övriga elsystem.

Stationära batterilager vid laddstationer har introducerats på marknaden. Ett exempel är Mälarenergi/Northvolt som 2020 invigde en laddstation med tillhörande batterilager i Västerås [7]. Uttalat syfte var dock att sänka effekttoppar. Vidare finns det flera aktörer som erbjuder mobila batterilager med laddning, t ex Vattenfall och Ferroamp [8].

Vi har inte hittat något exempel utanför forskningsvärlden för koordinerad styrning för ökad resiliens. Vet någon läsare något exempel får ni gärna höra av er. Gröna off-grid laddstationer är ett nytt koncept med få driftsatta exempel. Några aktörer har emellertid börjat sälja lösningar för off-grid laddning. Amerikanska EVESCO erbjuder en containerlösning med flera olika möjliga off-grid integrationer – sol, vind, bränslegeneratorer och bränsleceller [9]. Indiska Ez4EV utvecklar en mobil lösning där ett lastbilsbaserat batterilager kan fungera som en off-grid laddstation [10].

Egen kommentar

Vi har tidigare undersökt potentialen för V2G under mer eller mindre normala driftsmiljöer. Det finns även betydande teoretiska fördelar med tekniken för att minska risken för och effekten av, störningar i elsystemet. Kan samhällets nyfunna drivkraft för ökad resiliens bidra till att snabba på utrullningen av V2G?

Att säkerställa transporternas huvudsakliga funktion får dock inte glömmas bort. Speciellt kombinationen av lokala energilager och elproduktion för publik laddning har fått uppmärksamhet i litteraturen. Den personliga resiliensen bör också prioriteras, även om det inte har varit fokus i denna serie. Det svenska totalförsvaret bygger till stor del på att befolkningen har egen beredskap. Bör det till exempel finnas riktlinjer för miniminivåer av SOC/räckvidd för att klara av en evakuering? På samma tema bör kanske utrullningen av växelriktare med möjlighet till ödrift få mer uppmärksamhet. Vilket är en nödvändighet för att de lokala resurserna ska kunna nyttjas optimalt.

I nästa nyhetsbrev i serien fortsätter vi med strategier för resiliens under och efter en händelse, vilket inkluderar hur el ska prioriteras och allokeras.

Referenser

[1] OmEV. 2022. V2G del 1. länk

[2] OmEV. 2022. V2G del 2. länk

[3] OmEV. 2022. V2G del 3. länk

[4] Hussain, Akhtar, and Petr Musilek. ”Resilience Enhancement Strategies For and Through Electric Vehicles.” Sustainable Cities and Society (2022): 103788. länk

[5] Intervju med Akhtar Hussain, University of Alberta, i september 2022.

[6] Ny Teknik. 2022. länk

[7] Mälarenergi. 2020. länk

[8] Ferroamp. 2020. länk

[9] EVESCO. 2022. länk

[10] Ez4EV. 2022. länk