EVE-seminaari 6.11.2012 esini: Sähkötekniikan laitoksen tutkimusryhmä Matti Lehtonen Eero Saarijärvi Antti Alahäivälä
Latausinfrastruktuuri ja sen vaatimukset Sähköautoilu aiheuttaa vaikutuksia sähköverkkoon Eri tasoilla vaikutukset erilaisia Pienjännite-, jakelu- ja siirtoverkot tarkasteltava erikseen Vaikutuksia mm.: Kuormien kasvu: tehot ja energiat, Käyttöasteet Sähkönlaatu Jännitteen säröytyminen Epäsymmetriat Välkyntää Jne. Liikkuva kuorma EMOn vai sähköverkkoyhtiön asiakas?
Aiheita tänään: muutama tutkimusaihe 1. Latauskäyrät ja vaikutukset PJ-verkkoon Diplomityö Antti Alahäivälä 2. Pikalatausasemakapasiteetin mitoittaminen simuloinnin keinoin Sähkötekniikka ja Liikennetekniikka 3. Katsaus tulevaan Tulevan tutkimuksen painopisteet
Latauskuormien mallintaminen keskijännite- ja pienjänniteverkkotasolla Antti Alahäivälä, D-työ
Latauksen mallintaminen Tarkoitus mallintaa henkilöautolle: Vuorokauden ajosuoritteet Lähtö- ja saapumisajat Määritetään tutkittaville autoille Päivärakenne (matkat, latauspaikat ) Ominaisuudet (akusto, kulutus, latausteho ) Monte Carlo -simuloinnit Saadaan keskimääräiset lataustehot ja hajonnat vuorokauden jokaiselle tunnille
- Kotilatauskäyrä - Latausteho 3,7 kw - Akusto 21 kwh - Kulutus 0,2 kwh/km - Hyötysuhde 0,9 - Keskinopeus 50 km/h - Lataus julkisessa pisteessä - Lataus työpaikalla
Latauksen ohjaaminen viivästämällä Latauksen ohjaaminen sähkön hinnan mukaan
Latauksen vaikutus asuinalueiden jakelumuuntajiin - Suhteellinen huipputeho penetraation mukaan kotilatauksessa - Käyttökerroin penetraation mukaan kotilatauksessa - M1:n kokonaiskuorma - M6:n kokonaiskuorma
- Suhteellinen huipputeho ladattaessa kotona viivästetyllä ohjauksella - Käyttökerroin ladattaessa kotona viivästetyllä ohjauksella - M14:n latauskuorma ohjattuna ja ohjaamattomana (a) sekä peruskuorma (b)
Pikalatausasemakapasiteetin mitoittamiseen liittyviä tarkasteluita: case studies Eero Saarijärvi, Antti Alahäivälä, Matti Lehtonen, Antero Alku, Iisakki Kosonen
Pikalatausasemakapasiteetin mitoittamiseen liittyviä tarkasteluita: case studies Olennainen osa sähköauton käytettävyyttä on sen soveltuvuus pidempien matkojen ajoon Pikalatausasemilla haasteena matalat käyttöasteet Pienet energiat, suuret tehot matalat käyttöasteet investointi tyhjäkäy Tässä tarkastelussa pyritään arvioimaan miten kattava pikalatausasemaverkoston tulisi olla, jotta se selviäisi tyypillisestä viikonloppu- ja juhlapyhäliikenteestä ilman kohtuuttomia jonotusaikoja Voidaan samalla selvittää odotettavissa olevaa latausasemakapasiteetin käyttöastetta koko viikon yli Asemakapasiteettia mitoittava kriteeri: kohtuullinen jonotusaika? Yhteistyössä Sähkötekniikka ja Liikennetekniikka
Tutkittava case: Helsingistä ulosmenevät väylät Kuva: foreca.fi worst case scenario Liikennevirran maksimihuippu Tutkitaan Helsingistä ulospäin suuntautuvaa liikennettä pääväylillä Erityisesti 4- ja 5-tie Pikalatausasemaverkosto Lähdetään liikkeelle nykyisestä huoltoasemaverkostosta Kuva: foreca.fi Kuva: foreca.fi
Pikalatausasemaverkon kapasiteetin arviointia simulointien avulla Esim.: 13x4x100 kw, 500 EVs, σ = 60 min Keskimääräinen odotusaika ~ 30 min Kuvassa odotettavissa olevat jonotusajat saatavilla olevan lataustehon funktiona Asemalla olevia latauspisteiden määriä varioidaan (1 8 kpl/as) 13 kuvitteellista pikalatausasemaa 0, 10, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 70, 80, 90, 100, 120 km Asemalla saatavilla oleva latausteho lyhentää jonotusaikaa odotetusti Työ kesken, lähtötietoja tarkennus, simulointimallia kehitetään
T (wait time) [min] T (wait time) [min] 1000 sähköautoa: odotusajat latausasemilla Latausasemaverkko kuvitteellinen, tulokset alustavia! 4000 3500 3000 1000 EVs, 30 runs of MC 1 sockets per station 2 sockets per station 4 sockets per station 8 sockets per station 300 250 1000 EVs, 30 runs of MC 1 sockets per station 2 sockets per station 4 sockets per station 8 sockets per station 2500 200 2000 150 1500 100 1000 500 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 P (available charging power) [kw] 50 100 150 200 250 300 350 400 P (available charging power) [kw]
Tulosten analysointia Edellä olevalla tarkastelulla päästään kiinni latausasemakapasiteetin mitoitukseen Sallittu pisin jonotusaika lähtötietona Huippukuorma määrittää mitoituksen Eri keinoja vaikuttaa esim. sähköverkolle näkyvään kuormaan: Energiavarastot? Nyt voidaan ko. asemaverkostolle laskea käyttöasteet koko viikon (vuoden) yli Myös mahdollisesti vuoden eri viikot huomioiden
Lähitulevaisuuden tutkimuspainopisteet: Sähkötekniikan tutkimusryhmä Pikalatausasemaverkoston kapasiteetin riittävyys Edellä esiteltyä simulointimallia hyödyntäen Mittausten järjestäminen latauspisteitä syöttävissä sähkökeskuksissa Vaikutukset sähkökuormiin, huippujen ajoittuminen suhteessa pohjakuormaan Sähkönlaatu Jännitteen säröytyminen, laturien syöttämät harmoniset virta-aallot Muuntajien kuormittumiset, nollajohtimen kuormittuminen (3. yliaalto) Epäsymmetriset kuormitukset, sen vaikutukset verkkokomponenteille Jännitteen vaihtelut, välkyntä? Vuodenaikojen vaikutus kulutukseen ja ajokäyttäytymiseen