Use cases for V2X implementation
Sorvisto, Anniina (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024042622188
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024042622188
Tiivistelmä
Use of renewable energy sources (RES) has increased as response to climate change and the EU’s goals for decreasing carbon dioxide (CO2) emissions. Correspondently, the transportation sector has created solutions, and the use of e-mobility has increased. These changes bring challenges to the grid stabilization as uncontrolled electric vehicles (EVs) charging may increase grid’s peak demand and renewable generation may be variable.
Bidirectional charging is a concept that can release the energy stored in EVs batteries to grid, buildings, homes, or loads. Such applications are called vehicle to X (V2X). Bidirectional charging can utilize growing e-mobility as an advantage in grid balancing supporting renewable energy integration. V2X can benefit monetary EV users and building owners with incentives and tariff optimization and grid operators as balancing and maintenance costs decrease.
Modelling of system architecture and use cases are essential for gaining understanding of the operation and interactions within a multidimensional system such as V2X. E-Mobility Systems Architecture (EMSA) model and use case descriptions are employed in the development of two V2X use cases. The first use case showcases vehicle to building (V2B) application in Porto airport where long-term charging of EVs in a parking lot is utilized in building energy optimization. The other use case presents vehicle to grid (V2G) scenario in which Terni city center EV chargers supply flexibility to RES congested grid. Uusiutuvien energialähteiden käyttö on lisääntynyt ratkaisuna ilmastonmuutokseen ja EU:n tavoitteisiin hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi. Vastaavasti liikennesektori on luonut ratkaisuja ja sähköinen liikenne on lisääntynyt. Nämä muutokset tuovat haasteita verkon tasapainon ylläpitämiseen, koska hallitsematon sähköautojen lataus voi lisätä verkon huippukysyntää ja uusiutuvan energian käyttö luo sähköntuotantoon arvaamattomuutta.
Kaksisuuntainen lataus on konsepti, joka voi vapauttaa sähköautojen akkuihin varastoitunutta energiaa verkkoon, rakennuksiin, koteihin tai kuormiin. Tällaisia sovelluksia kutsutaan nimellä ”vehicle to x” (V2X). Kaksisuuntainen lataus voi auttaa hyödyntämään kasvavaa sähköistä liikennettä apuna verkon tasapainon ylläpitämisessä ja uusiutuvan energian käytössä. V2X voi hyödyttää rahallisesti sähköajoneuvojen käyttäjiä ja rakennusten omistajia kannustimilla ja tariffioptimoinnilla sekä verkko-operaattoreja tasapainotus- ja ylläpitokustannusten pienentymisellä.
Järjestelmäarkkitehtuurin ja käyttötapausten mallintaminen on välttämätöntä, jotta saataisiin ymmärrystä moniulotteisen järjestelmän, kuten V2X:n, toiminnasta ja vuorovaikutuksista. Sähköisen liikkuvuuden systeemi arkkitehtuuri (EMSA) mallia ja käyttötapauskuvauksia hyödynnetään kahden V2X-käyttötapauksen kehittämisessä. Ensimmäinen käyttötapaus esittelee kaksisuuntaista latausta rakennukseen (V2B) Porton lentokentällä, jossa sähköautojen pitkäaikaista latausta parkkipaikalla hyödynnetään lentokentän energiaoptimoinnissa. Toinen käyttötapaus kuvaa kaksisuuntaista latausta verkkoon (V2G), jossa Ternin keskustan kaksisuuntaiset laturit tarjoavat joustavuutta uusiutuvan energian vuoksi ruuhkautuneeseen verkkoon.
Bidirectional charging is a concept that can release the energy stored in EVs batteries to grid, buildings, homes, or loads. Such applications are called vehicle to X (V2X). Bidirectional charging can utilize growing e-mobility as an advantage in grid balancing supporting renewable energy integration. V2X can benefit monetary EV users and building owners with incentives and tariff optimization and grid operators as balancing and maintenance costs decrease.
Modelling of system architecture and use cases are essential for gaining understanding of the operation and interactions within a multidimensional system such as V2X. E-Mobility Systems Architecture (EMSA) model and use case descriptions are employed in the development of two V2X use cases. The first use case showcases vehicle to building (V2B) application in Porto airport where long-term charging of EVs in a parking lot is utilized in building energy optimization. The other use case presents vehicle to grid (V2G) scenario in which Terni city center EV chargers supply flexibility to RES congested grid.
Kaksisuuntainen lataus on konsepti, joka voi vapauttaa sähköautojen akkuihin varastoitunutta energiaa verkkoon, rakennuksiin, koteihin tai kuormiin. Tällaisia sovelluksia kutsutaan nimellä ”vehicle to x” (V2X). Kaksisuuntainen lataus voi auttaa hyödyntämään kasvavaa sähköistä liikennettä apuna verkon tasapainon ylläpitämisessä ja uusiutuvan energian käytössä. V2X voi hyödyttää rahallisesti sähköajoneuvojen käyttäjiä ja rakennusten omistajia kannustimilla ja tariffioptimoinnilla sekä verkko-operaattoreja tasapainotus- ja ylläpitokustannusten pienentymisellä.
Järjestelmäarkkitehtuurin ja käyttötapausten mallintaminen on välttämätöntä, jotta saataisiin ymmärrystä moniulotteisen järjestelmän, kuten V2X:n, toiminnasta ja vuorovaikutuksista. Sähköisen liikkuvuuden systeemi arkkitehtuuri (EMSA) mallia ja käyttötapauskuvauksia hyödynnetään kahden V2X-käyttötapauksen kehittämisessä. Ensimmäinen käyttötapaus esittelee kaksisuuntaista latausta rakennukseen (V2B) Porton lentokentällä, jossa sähköautojen pitkäaikaista latausta parkkipaikalla hyödynnetään lentokentän energiaoptimoinnissa. Toinen käyttötapaus kuvaa kaksisuuntaista latausta verkkoon (V2G), jossa Ternin keskustan kaksisuuntaiset laturit tarjoavat joustavuutta uusiutuvan energian vuoksi ruuhkautuneeseen verkkoon.