Controlling the balance of production and consumption of electricity will become increasingly challenging as the transport sector gradually converts to electric vehicles along with a growing share of wind power in the Swedish electric power system. This puts greater demand on resources that maintain the balance to ensure stable grid operation. The balancing act is called frequency regulation which historically has been performed almost entirely by hydropower. As the power production becomes more intermittent with renewable energy sources, frequency regulation will need to be performed in higher volumes on the demand side by having a more flexible consumption. In this report, the electrification of 17 buses Svealandstrafiken bus depot in Västerås has been studied. The aim has been to assess different charging strategies to efficiently utilize the available time and power but also to investigate if Svealandstrafiken can participate in frequency regulation. A smart charging model was created that demonstrated how smart charging can be implemented to optimize the charging in four different cases. The simulated cases were: charging with load balancing, reduced charging power, frequency regulation, and electrifying more buses. The results show that the power capacity limit will be exceeded if the buses are being charged directly as they arrive at the depot and without scheduling the charging session. By implementing smart charging, Svealandstrafiken can fully charge the 17 buses within the power capacity limit of the depot with 82 minutes to spare. By utilizing this 82-minute margin in the four different charging strategies, it was found that Svealandstrafiken can save 88 200SEK per year by load balancing, save 30 000 SEK per year by reducing the charging power by 10 %, earn 111 900 SEK per year by frequency regulation or electrify five more buses. Reducing the charging power may also increase the lifetime of the batteries but quantifying this needs further studies. Conclusively, there is economic potential for Svealandstrafiken for implementing smart charging.

In the countries willing to follow an energy transition towards decarbonization, a strong emphasis is put on electrification. Carbon-free power production tends to rely more on intermittent renewable energies, bringing many uncertainties on the electricity output to the grid. The transportation sector aims to reach a high penetration of electric vehicles (EVs) on the road to overcome its fossil fuels dependency, adding an important load to charge their batteries. The V2G technology intends to alleviate these new issues by allowing the fleet of EVs to act like a storage system for the grid. This concept was proven to be mature but requires more pilot projects to build a greater consensus. The energy community BRF Stenberg, under construction in Hudiksvall, is willing to integrate V2G in its energy system. In this paper a model of the energy system for the whole community is built. Different types of V2G application are simulated and compared to a baseline. The constraints are formulated as a quasi-linear optimisation, where the cost from electricity purchase is minimized. A direct DCDC connection between PV production and EV charging is investigated, as well as the impact on the degradation of the batteries. The results show that it is necessary to integrate frequency regulation services to build a profitable project. The DC connection does not bring a significant benefit to the system. The battery degradation is proven to be a critical parameter that must be accounted for in the design of the system. / I de länder som är villiga att följa en energiomställning mot en koldioxidfri utveckling läggs stor vikt vid elektrifiering. Kolfri elproduktion tenderar att vara mer beroende av intermittenta förnybara energikällor, vilket medför många osäkerhetsfaktorer i fråga om elproduktionen till elnätet. Transportsektorn strävar efter att uppnå en hög penetration av elfordon på vägarna för att övervinna sitt beroende av fossila bränslen, vilket ger en viktig belastning för att ladda deras batterier. V2G-tekniken syftar till att lindra dessa nya problem genom att låta fordonsflottan fungera som ett lagringssystem för nätet. Konceptet har visat sig vara moget men kräver fler pilotprojekt för att skapa ett större samförstånd. Energisamfälligheten BRF Stenberg, som håller på att byggas i Hudiksvall, är villigt att integrera V2G i sitt energisystem. I den här artikeln byggs en modell av energisystemet för hela Energisamfälligheten. Olika grader av V2G-tillämpning simuleras och jämförs med en baslinje. Begränsningarna formuleras som en kvasilinjär optimering, där kostnaden för elinköp minimeras. En direkt DC-DC-anslutning mellan solcellsproduktion och fordonsladdning undersöks, liksom effekten på batteriernas nedbrytning. Resultaten visar att det är nödvändigt att integrera frekvensregleringstjänster för att bygga ett lönsamt projekt. Likströmsförbindelsen ger inte någon betydande fördel för systemet. Batteridegraderingen visar sig vara en kritisk parameter som måste beaktas vid utformningen av systemet.

Promoting the use of electric vehicles (EVs) has become an important measure to solve the environmental issue in China. In Beijing, the number of EVs has increased rapidly during recent years. In parallel, an extensive charging infrastructure has been deployed. However, most charging infrastructure operators find it difficult to make a profit by only providing charging services due to the lack of a sound business model. This thesis aims to investigate the current status of charging infrastructure for electric vehicles in urban Beijing and the business models of Beijing’s main charging infrastructure operators. Furthermore, based on the empirical findings, the weaknesses in the business models are identified. Beijing was chosen as case study in which the three main operators were studied in order to identify their business models in terms of value proposition, value creation and value capture. Questionnaire and interview as data collection methods were used to collect qualitative data. The study has shown that owing to the market demand and governmental promotion, the charging infrastructure industry retains its rapid development in Beijing. Moreover, the study indicates that the EV users’ most important demands on the charging services are: safety, convenience, speed, and stability during charging. The services need to be delivered at a reasonable price, and this is the development orientation for the charging operators. The business models of the three main charging infrastructure operators are almost identical, as all of them both manufacture and deploy charging piles as well as deliver charging services. They create and capture value by providing charging piles and service as well as various services based on mobile apps. Furthermore, through the investigation and analysis of their business models, five weaknesses in the business model have been identified: the slow pace of technology adoption, high initial investment requirements, few revenue streams, high cost for both internal personnel and external contractors, and insufficient information from App/mobile platform. / Att främja användningen av elbilar har blivit en viktig åtgärd för att lösa miljöproblemet i Kina. I Peking har antalet elbilar ökat snabbt de senaste åren. Parallellt har en utbyggnad av laddningsinfrastruktur skett. De flesta laddningsinfrastrukturoperatörer har dock svårt att göra vinst genom att endast tillhandahålla laddningstjänster på grund av bristen på en sund affärsmodell. Denna avhandling syftar till att undersöka den nuvarande situationen för laddningsinfrastrukturen för elbilar i Peking samt affärsmodellerna hos Pekings främsta laddningsinfrastrukturoperatörer. Enligt de empiriska resultaten identifieras svagheterna i affärsmodellerna. Peking valdes som fallstudie där de tre huvudoperatörerna studerades för att identifiera deras affärsmodeller i fråga om värderbjudande, värdeskapande och värdefångst. Frågeformulär och intervju som datainsamlingsmetoder användes för att samla in kvalitativa data. Studien har visat att, på grund av efterfrågan på marknaden och statens främjande behåller laddningsinfrastrukturbranschen sin snabba utveckling i Peking. Dessutom visar studien att elbilanvändarnas viktigaste krav på laddningstjänsterna är: säkerhet, bekvämlighet, hastighet och stabilitet under laddning. Tjänsterna måste levereras till ett rimligt pris, och detta är utvecklingsorienteringen för laddningsoperatörerna. Affärsmodellerna för de tre huvudoperatörerna är nästan identiska, eftersom alla tillverkar och distribuerar laddstolpar samt levererar laddningstjänster. De skapar värde genom att tillhandahålla laddningspolar och service samt olika tjänster baserade på mobilapp. Vidare, har fem svagheter identifierats genom undersökningen och analysen av affärsmodellerna: den långsamma teknikspridningen, höga initiala investeringskrav, få inkomstströmmar och höga kostnader för både intern personal och externa entreprenörer samt otillräcklig information från app / mobil plattform.

The falling cost of batteries, along with an increasing need to cut emissions, has spurred significant interest in the electrification of vehicles. In addition, as semiconductor devices have evolved, the research for electric vehicles with higher battery voltage has increased. The traction inverter is an important part of the electric power train and can account for a substantial portion of the drive train’s losses. This thesis therefore models, simulates, and studies the losses for a convectional Two-Level (2L) inverter and a Three-Level T-Type (3LT) inverter utilizing Silicon Carbide (SiC) MOSFETs and compares the two inverter topologies in terms of efficiency. The rated power of the inverters is 120 kW at a DC voltage of 800 V. The theoretical basis of SiC MOSFET and its reverse conduction, operation of 2L and 3LT inverter topologies, and Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) technique are introduced in the initial part of the thesis. To estimate switching and conduction losses, Simulink is used to model and simulate an electric drive system. These estimated losses are then utilized to develop efficiency maps for both topologies over the complete speed-torque range. Based on the efficiency comparison, the 3LT topology outperforms the 2L topology for any requested torque in the medium to the high-speed range, which is typical of highway driving. In the low-speed, high-torque region, which is typical of city driving, the 2L topology is superior. The efficiency of each topology is affected by switching frequency, device junction temperature, and DC-link voltage. However, the comparison reveals that the maximum average difference in efficiency is 0.35%, with the 3LT topology being superior. Finally, the efficiency differences between the two inverter topologies are minimal. As a result, it may be concluded that the two topologies perform similarly. Thus, it can be inferred that comparing the efficiency of the two topologies should not be the sole criterion for selecting which topology should be used for the electric drive. / Den sjunkande kostnaden för batterier, tillsammans med ett ökande behov av att minska utsläppen, har lett till ett stort intresse för elektrifiering av fordon. Dessutom, har utvecklingen av halvledare lett till en ökning inom forskningen av elfordon med högre batterispänning. Traktionsomriktaren är en viktig del av den elektriska drivlinan och kan stå för en stor del av de totala förlusterna i drivlinan. I denna rapport modelleras, simuleras och studeras därför förlusterna i en konventionell omriktare med två nivåer (2L) och en T-typ omriktare med tre nivåer (3LT). Båda topologierna använder kiselkarbid (SiC) MOSFETs i jämförelsen av resultaten med avseende på verkningsgrad. Inverterarnas nominella effekt är 120 kW vid en likspänning på 800 V. Den teoretiska grunden för SiC MOSFET och hur de fungerar, hur 2L- och 3LT-inverterstopologierna fungerar samt tekniken för Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) presenteras i rapporten. För att uppskatta switch- och ledningsförluster används Simulink för att modellera och simulera det elektriska drivsystemet. De uppskattade förlusterna används sedan för att utveckla verkningsgradskartor för de båda topologierna över hela det operativa området. Baserat på verkningsgradsjämförelsen mellan topologierna så presterar 3LT-topologin bättre än 2L-topologin i driftspunkter i medelhöga till höga hastigheter, vilket är typiskt för motorvägskörning. Vid låga hastigheter med högt vridmoment, vilket är typiskt för stadskörning, är 2L-topologin bättre. Verkningsgraden för de båda topologierna påverkas av switchfrekvensen, halvledarens temperatur samt DC-länkspänning. Jämförelsen visar dock att den största genomsnittliga skillnaden i verkningsgrad mellan de två topologierna är 0,35%, där 3LT-topologin är bättre. Sammanfattningsvis så är skillnaderna i verkningsgrad mellan de två topologierna minimala, vilket innebär att de båda topologierna har liknande prestanda med avseende på verkningsgrad. Man bör därför inte bara ha verkningsgrad som det enda kriteriet vid val av topologi för elektriska drivlinor.

The transportation sector is a vital part of today’s society and accounts for 20 % of our global total energy consumption. It is also one of the most greenhouse gas emission intensive sectors as almost 95 % of its energy originates from petroleum-based fuels. Due to the possible harmful nature of greenhouse gases, there is a need for a transition to more sustainable transportation alternatives. A possible alternative to the conventional petroleum-based road transportation is implementation of Electric Road Systems (ERS) in combination with electric vehicles (EVs). ERS are systems that enable dynamic power transfer to the EV's from the roads they are driving on. Consequently, by utilizing ERS in combination with EVs, both the cost and weight of the EV-batteries can be kept to a minimum and the requirement for stops for recharging can also be eliminated. This system further enables heavy vehicles to utilize battery solutions. There are currently in principal three proven ERS technologies, namely, conductive power transfer through overhead lines, conductive power transfer from rails in the road and inductive power transfer through the road. The aim of this report is to evaluate and compare the potential of a full-scale implementation of these ERS technologies on a global and local (Sweden) level from predominantly, an economic and environmental perspective. Furthermore, the thesis also aims to explore how an expansion of ERS might look like until the year 2050 in Sweden using different scenarios. To answer these questions two main models (global and Swedish perspective) with accompanying submodels were produced in Excel. The findings show that not all countries are viable for ERS from an economic standpoint, however, a large number of countries in the world do have good prospects for ERS implementation. Findings further indicated that small and/or developed countries are best suited for ERS implementation. From an economic and environmental perspective the conductive road was found to be the most attractive ERS technology followed by overhead conductive and inductive road ERS technologies. The expansion model developed demonstrates that a fast expansion and implementation of an ERS-based transportation sector is the best approach from an economical perspective where the conductive road technology results in largest cost savings until 2050. / Transportsektorn är en viktig del av dagens samhälle och står för 20% av den totala globala energiförbrukningen. Det är också en av de sektorer med mest växthusgasutsläpp, där nästan 95% av energin härstammar från petroleumbaserade bränslen. På grund av växthusgasers potentiellt skadliga karaktär finns det ett behov för en övergång till mer hållbara transportmedel. En möjlig alternativ till den konventionella petroleumbaserade vägtransporten är implementering av elektriska vägsystem (ERS) i kombination med elfordon. Elektriska vägsystem är system som möjliggör dynamisk kraftöverföring till fordon från vägarna de kör på. Sålunda kan man genom att använda ERS i kombination med elbilar, minimera både kostnaden och vikten av batterierna samt även minska eller eliminera antalet stopp för omladdningar. Dessutom möjliggör detta system att även tunga fordon kan använda sig av batterilösningar. Det finns för närvarande i princip tre beprövade ERS-tekniker, nämligen konduktiv kraftöverföring genom luftledningar, konduktiv kraftöverföring från räls i vägen och induktiv kraftöverföring genom vägen. Syftet med denna rapport är att utvärdera och jämföra potentialen för en fullskalig implementering av dessa ERS-teknik på en global och lokal (Sverige) nivå från, framförallt, ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv. Rapporten syftar också till att undersöka, med hjälp av olika scenarier, hur en utbyggnad av ERS i Sverige skulle kunna se ut fram till år 2050. För att besvara dessa frågor producerades två huvudmodeller (global och lokal perspektiv) med kompletterande undermodeller i Excel. De erhållna resultaten visar att ERS inte är lönsamt ur ett ekonomisk perspektiv i precis alla de undersökta länder, dock har ett stort antal länder i världen visat sig ha goda förutsättningar för ERS. Vidare visar resultaten att små och/eller utvecklade länder är bäst lämpade för ERS. Ur ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv har konduktiv kraftöverföring från räls i väg tekniken visat sig vara den mest attraktiva, följt av konduktiv kraftöverföring genom luftledningar och induktiv kraftöverföring genom väg teknikerna. Expansionsmodellen som utvecklats visar att en snabb expansion och implementation av en ERS-baserad vägtransportsektor är det bästa alternativet, där tekniken för konduktiv kraftöverföring från räls i väg ger de största kostnadsbesparingar fram till 2050.

Personliga eldrivna fordon (EV) är ett nytt teknikområde som är på väg att uppnå stort momentum på flera av världens marknader. Eftersom branschen fortfarande ligger i sin linda finns det i nuläget inga tydliga strukturer, som gäller för alla marknader världen över, gällande relationerna mellan aktörer, vilket leder till osäkerheter när det kommer till att ta strategiska beslut. Uppdragsgivaren för denna studie är Hong Kong EV Power Ltd. (EV Power), en Hongkong-baserad leverantör av laddningsstationer för elbilar och relaterade tjänster, som har ambitionen att inträda marknaden på det kinesiska fastlandet inom den närmaste framtiden. Emellertid har EV Power ännu inte bestämt sig vilken stad de vill rikta in sig på i det första skedet. Denna avhandling ämnar formulera en modell som kan användas för att utvärdera och jämföra geografiska marknader med avseende på lämpligheten för ett marknadsinträde av en leverantör av laddningsstationer för elbilar. Dessutom kommer modellen testas på tre städer på kinas fastland (Peking, Shanghai och Shenzhen), med syfte att komma fram till vilken stad som är mest attraktiv för EV Power, samt att utvärdera modellens funktionsduglighet. Sist kommer resultaten från utvärderingen av de tre städerna att tjäna som utgångspunkten för en analys som ämnar ta fram framgångsfaktorer för ett marknadsinträde på kinas fastland. För att uppnå detta har fyra olika datainsamlingsmetoder använts: Först studerades teori, med syfte att få bakgrundskunskap likväl som att få förståelse för specifika faktorer som påverkar ett marknadsinträde som detta. För det andra observerades EV Powers nuvarande verksamhet i Hong Kong, i avsikt att förstå vad som har lett till den framgång som företaget upplevt på sin hemmamarknad. För det tredje intervjuades branschexperter för att få ett perspektiv på branschen som helhet. Sist samlades sekundär data kring de tre städerna in, för att kunna utvärdera de olika faktorerna som ingår i den framtagna modellen. Den slutgiltiga modellen består av fem faktorer som påverkar en stads attraktivitet för ett marknadsinträde av en leverantör av laddningsstationer för elbilar. De identifierade faktorerna är: ’Marknadens tillgänglighet’, ’Kortsiktig efterfrågan’, ’Förväntad marknadsandel’, ’Vinstmarginal’ och ’Långsiktig produktpotential’. Dessa faktorer är i sin tur indelade i subfaktorer som har sina egna uppsättningar av drivare. Efter att ha använt modellen för att utvärdera de tre städerna konstaterades det att Shanghai är den lämpligaste staden för ett marknadsinträde av EV Power, främst på grund av stadens dominans på marknaden för privatanvända elbilar och ett gynnsamt regelverk. Slutligen hittades tre framgångsfaktorer för ett sådant inträde: ’Fokusera på tjänster’, ’Bibehåll partner-relationer’ och ’Inträd tidigt’. / Personal electric vehicles (EV) is an emerging technology that has gained much momentum in several markets during the past decade, and China is currently one of the markets where the growth in EV sales is the highest. Since the industry is still in its infancy, there are currently no clear structures regarding the relationships between different actors that apply to all markets globally, leading to great uncertainty in strategic decisions. The commissioner of this study is Hong Kong EV Power Ltd. (EV Power), a producer of EV supply equipment (EVSE) and related services in Hong Kong, which aspires to enter the Chinese mainland in the near future. However, EV Power has yet to decide which city they want to target first. This thesis aims to formulate a model that can be used to evaluate and compare geographic markets for a market entry by an EVSE company. Furthermore, the model is tested on three cities in Mainland China (Beijing, Shanghai and Shenzhen), in order to derive the most attractive city for EV Power and to evaluate the adequacy of the model. Lastly, with the results from the city evaluation, as a point of departure, success factors for an entry into Mainland China by the commissioning company will be summarized. In order to achieve this objective, four distinct data collection methods have been used: First, theory was studied, in order to gain background knowledge as well as to understand specific factors that impact a market entry decision such as this. Second, EV Power’s current business in Hong Kong was observed, with a view to achieve an understanding of what has led the company to experience success in its home market. Third, Interviews with industry experts were conducted, so as to get a perspective on the industry as a whole. Fourth and last, secondary data for the different cities was collected, for the sake of evaluating them according to the developed model. The final model consists of five main factors that encompass the elements that influence a cities level of attractiveness for entry by an EV charging station supplier. The identified factors are: ‘Market accessibility’, ‘Short-term demand’, ‘Expected market share’, ‘Profit margin’, and ‘Long-term product potential’. These factors are in turn divided into sub factors that have their own set of drivers. Using the model to evaluate the cities, it was found that Shanghai is the most suitable city for a market entry by EV Power, mainly due to its dominance in the market for private EVs and a favourable regulatory environment. Finally, three main success factors, for such a market entry, were found: ‘Focus on services’, ‘Maintain partner relationships’, and ‘Enter early’.