Energiavarasto osana sähköautojen latausjärjestelmää

Abstract

Energiamurros yhdessä kansainvälisten, sekä kansallisten tavoitteiden ja lainsäädäntöjen kanssa ohjaavat yhteiskuntaa kohti suurempia latauskenttiä ja raskaan liikenteen sähköistymistä. Latauskenttien kokonaistehojen kasvu, sekä litiumioniakkujen teknologian kehitys ja hintojen lasku lisäävät kiinnostusta energiavarastoja kohtaan.

Työssä tarkastellaan case study:n avulla energiavaraston kannattavuutta nimeämättömän yrityksen pääkaupunkiseudulla sijaitsevan sähköisten jakeluautojen latauskentän yhteydessä. Mallinnetaan 6:n jakeluauton suurteholatauskenttä ja simuloidaan jakeluautojen päivittäiset ajo – ja lataussuoritteet. Latauskentän kulutusprofiilin perusteella mitoitetaan energiavarasto. Kannattavuus perustuu työssä latauskentän käyttökustannusten pienentämiseen. Käyttökustannukset muodostuvat verkkoyhtiön teho – ja energiatariffeista, veroista, energiakustannuksesta, sekä energiavaraston operatiivisista kustannuksista.

Työn laskentaparametreilla energiavarasto ei ole kannattava investointi mallinnetun latauskentän yhteydessä Caruna Espoon verkkoalueella. Investoinnin kannattavuuteen vaikuttavimpia tekijöitä ovat investointikustannukset, verkkoyhtiön siirtotariffien hinnoitteluperiaatteet, sekä energiavaraston hyödyntämisperiaatteet. Työssä löydettiin kannattavia investointeja Järvi-Suomen Energia Oy:n hinnoitteluperiaatteilla, jossa tehoperusteinen tariffi on huomattavasti korkeampi.

Työn latauskentän tehoprofiili on hyvin ennustettavissa, sillä jakeluautot ajavat ennalta määritettyjä työvuoroja. Tällaisessa tapauksessa lataustehoa voidaan rajoittaa myös ilman energiavarastoa ja saavuttaa käyttökustannuksissa säästöjä.

Työssä luotua laskentamallia voidaan käyttää tulevaisuudessa sellaisenaan uusilla laskentaparametreillä, tai siitä voidaan jatkokehittää muun muassa oikeata latausdataa hyödyntävä työkalu.

The transition towards a zero-emission society together with international and national goals and legislation are leading towards larger charging sites and the electrification of heavy-duty vehicles. The increase in the total power of charging sites, as well as the development and decreasing prices of lithium-ion battery technology increase interest to-wards battery energy storage systems (BESS).

Using a case study as an example, the Thesis evaluates the profitability of an energy storage integrated with an unnamed company's charging station for electric delivery vehicles located in the capital region. The high-power charging site of 6 cars is defined and the daily schedule of the deliveries and charge sessions are simulated. Optimal parameters for BESS are selected based on the consumption profile of the charging site. Profitability is based on reducing the operating costs of the charging site. Operating costs consist of the power grid tariffs, taxes, energy costs, and operational costs of the energy storage system.

The energy storage system is found not to be a profitable investment with the parameters used in this Thesis. The most important factors affecting the profitability of the invest-ment are the investment costs, the pricing principles of the power grid tariffs, and the way of utilizing BESS. Profitable investment cases were found using the tariffs of Järvi-Suomen Energia Oy, in which case the power-based tariff is significantly higher compared to Caruna Espoo, which is the distribution system operator for the location of the case study site.

The delivery trucks drive predefined work shifts resulting in a predictable power consumption curve. In such a case, the charging power can be limited even without BESS and thus achieve cost savings. The model created in the work can be used as it is in the future with new calculation parameters It can also be further developed for example into a tool that utilizes actual charging data.