Grid and Charging Infrastructure of the Future - FuChar

Norge er globalt ledende innen elektrisk transport, og antallet elektriske kjøretøy med elektrisk ladebehov øker raskt. Politiske mål, i kombinasjon med brukernes og industriens ønske om en mer bærekraftig transportsektor, er viktige drivere som vil bidra til at elektrifiseringen av transportsektoren bare vil fortsette å øke i årene som kommer. Dette gjelder elektrifisering av både personbiler, varetransport, kollektivtransport, marine fartøy osv. Det økte ladebehovet fra transportsektoren vil medføre en betydelig lastøkning i det elektriske distribusjonsnettet, som periodevis vil kunne gi flaskehalser og i verste fall redusert leveringskvalitet. For å unngå problemer i forbindelse med elektrifisering av transportsektoren, er det viktig å finne smarte løsninger for utbygging og drift av ladeinfrastruktur. Her vil god dialog mellom leverandører av ladeinfrastruktur og de lokale nettselskapene være vesentlig. FuChar-prosjektet har som mål å minimere investerings- og driftskostnader knyttet til nettintegrasjon av elektrisk transport. Dette skal bl.a. gjøres gjennom forskning på følgende temaer, hvor samarbeid mellom teknologiområdene elkraftsystemer og transportsystemer vil være viktig: - Analyse av transportmønster, brukeradferd og ladeprofiler fra elkjøretøy - Utvikling og testing av alternative systemkonfigurasjoner og styringssystemer for økt utnyttelse av fleksibilitet i ladeinfrastruktur - Utvikling av metoder for optimal utbygging og drift av ladeinfrastruktur i distribusjonsnettet Alle typer elkjøretøy er relevante for prosjektet, men det er et hovedfokus på veitransport. FuChar-prosjektet vil i hovedsak fokusere på høyeffektslading og andre aggregerte ladegrensesnitt med et stort elektrisk ladebehov, som man per i dag har lite kunnskap om. FuChar vil derfor gi økt kunnskap om elektrisk lading og brukeratferd, samt nye metoder og verktøy for optimalisering av nett- og ladeinfrastruktur. Målet er at denne kunnskapen skal bidra til en mer brukervennlig og samfunnsøkonomisk rasjonell elektrifisering av transportsektoren. I den første fasen har prosjektet fokusert på å få et overblikk over relevant litteratur fra forskning innenfor både elkraftsystemer og transportsystemer. Målet med dette er å få en god oversikt over state-of-the-art metoder og modeller for å analysere nettpåvirkning fra høyeffektslading for elektrisk transport, samt å forstå hvordan de to fagfeltene kan kombineres for å forbedre metodene. Prosjektet har også utviklet flere metoder for modellering av aggregerte elektrisk lastprofiler fra høyeffektsladeinfrastruktur. Disse metodene kan brukes til å modellere ladebehov fra ladestasjoner for ulike typer elkjøretøy, for både statisk og dynamisk høyeffektslading. I tillegg til dette har flere simuleringsstudier av nettpåvirkning fra høyeffektslading blitt gjennomført. Videre har prosjektet jobbet med å analysere muligheten for å tilby tilleggstjenester fra høyeffektsladestasjoner for elkjøretøy, slik som f.eks. frekvens- og spenningsstøtte. Her er smart bruk av både aktiv og reaktiv effekt av interesse. Bruken av stasjonære batterilagringssystemer i tilknytning til høyeffektsladestasjoner har også blitt studert. I tillegg har prosjektet jobbet med å undersøke hvordan økonomiske incentiver (smarte prissignaler) til elkjøretøy kan bidra til å endre brukeradferden, f.eks. for å unngå flaskehalser i strømnettet og/eller på høyeffektsladestasjoner. Noen av disse studiene har undersøkt både tidsmessig og romlig fleksibilitet i høyeffektslading av elkjøretøy i ett enkelt rammeverk. Hensikten med alle disse studiene er å bidra til høyest mulig utnyttelse av både strømnettet og den tilgjengelige ladeinfrastrukturen. Prosjektet har i løpet av 2021 satt i gang aktiviteter for å utvikle nye metoder for nettplanlegging og -drift der elektrisk lastbehov fra elkjøretøy tas i betraktning. Som en del av disse aktivitetene har prosjektet undersøkt hvordan usikkerheten og fleksibilitetspotensialet i last fra elkjøretøy kan inngå som en del av nettplanleggingsprosessen. Dette temaet vil være ett av hovedfokusene i de to resterende årene av prosjektperioden. To doktorgradsstudenter jobber med avhandlingen sin som en del av FuChar-prosjektet. Prosjektet har så langt utdannet syv masterstudenter, i tillegg til to pågående masterprosjekter. Det har vært høy forskningsaktivitet i SINTEF, med mer enn 15 forskere involvert i forskningsaktivitetene.

-

The FuChar project will provide knowledge and tools for integrating an increasing amount of electric mobility into the grid, through a more cost-effective utilisation of existing and future medium-voltage grid. This will be made possible by increasing the knowledge about opportunities related to the utilisation of flexibility in charging infrastructure in operational use, as well as optimal capacity utilisation in the grid, by developing a methodology for optimisation of operation and investment decisions for grid and charging infrastructure. As a part of this, the project will develop and validate possible business models, framework and end-user tools for electric charging and ancillary services (e.g. grid support). The FuChar project has the aim of minimising investment and operation costs related to grid integration of electric mobility through analysis of transport patterns and charging profiles, utilisation of new technology and tools, as well as new opportunities related to end-user flexibility. FuChar mainly focuses on high-power charging stations and other aggregated charging interfaces connected directly to the medium-voltage grid, where new challenges and opportunities will arise in the coming years. The interdisciplinary work performed in the project will make use of knowledge from both the power system and transport system, which will increase the socio-economic benefit. The project will bring together expertise within electric power systems and sustainable mobility from researchers at SINTEF, NTNU and UPC, as well as from DSOs, IONITY, The Norwegian Public Roads Administration, The Norwegian Electric Vehicle Association and NVE. Political goals, together with recent technology development and more insight into transport patterns and user behaviour, give the partners in KPN FuChar a common interest in increasing the knowledge so that the electrification of the transport sector becomes as cost-effective and user-friendly as possible.