Les engagements étatiques relatifs au secteur du transport promouvoient lapopularisation des véhicules rechargeables conformément aux exigences actuelles qu’ellessoient environnementales, techniques ou encore économiques. Ipso facto, ces travaux dethèse, assimilés à la thématique des Smart Grids, exposent une contribution à une gestionorientée du tryptique réseaux électriques, véhicules rechargeables et secteurs résidentiels.La première étape du travail consiste en l’évaluation des impacts liés à un taux de pénétrationélevé. Les travaux se sont ensuite focalisés sur deux problèmes importants qui sont latenue du plan de tension et le vieillissement accéléré des transformateurs de distributionHTA/BT, plus particulièrement ceux alimentant des secteurs résidentiels. Partant, desstratégies de modulation de la charge des batteries embarquées sont proposées et évaluées.Dans une seconde partie, en se basant sur l’hypothèse de bidirectionnalité énergétique duvéhicule électrique hybride rechargeable (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV), estexploré les possibilités d’effacement de pointe et de diminution des puissances souscrites ;conformément au concept Vehicle-to-Home. Les aspects économiques ne sont pas évacués ;à ce titre la minimisation de la facture énergétique d’un logement fait l’objet d’un regardparticulier sous contrainte d’une tarification variable, le V2H servant de levier. Le véhiculebidirectionnel est enfin mis à contribution via une algorithmique adaptée à des fins deréglage du plan de tension et contribue ainsi au concept Vehicle-to-Grid. / The national commitments concerning terrestrial transport are promotingrechargeable vehicles according to actual environmental, technical or economicexigencies. To this end, the contribution of this thesis, related to the Smart Grids, coverssimultaneously the fields of electric utility grids, rechargeable vehicles, and residentialareas. The first step consists in the assessment the impacts caused by a highpenetration level. The research then focuses on two major problems : the voltage plan andthe aging rate of low voltage transformer, particularly those supplying residential areas.Therefore, unidirectional Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEVs) charging strategieshave been proposed and evaluated. In the second part, based on the bidirectional PHEV,the possibility of consumption peak shaving and decrease of subscription contracts bothunder the concept Vehicle-to-Home are explored. The economics aspects are notignored, so a particular attention is paid of energy cost minimization for a housing undervariable pricing of energy constraint. The bidirectional vehicle is finally used in an adaptedalgorithmic for voltage plan control, thus contributing to the concept Vehicle-to-Grid.

Power demands will increase day-by-day because of widely adopting of Plug-in Electric Vehicles (PEVs) in the world and growing population. Finding and managing additional power resources for upcoming demands is a challenge. Renewable power is one of the alternatives. However, to manage and control renewable resources, we need suitable Energy Storage System (ESS). PEVs have a large battery pack that is used mainly to supply electric motor. Moreover, PEV battery could be used as an ESS to store power at a certain time and use it at another time. Nevertheless, it can play the same role with electric power grids, so it can store power at a time and return it at another time. This role might help the grid to meet the growing demands. In this thesis, we propose a charging and discharging coordination algorithm that effectively addresses the problem of power demand on peak time using the PEV’s batteries as a backup power storage, namely, Flexible Charging and Discharging (FCD) algorithm. The FCD algorithm aims to manage high power demands at peak times using Vehicle to Home (V2H) technologies in Smart Grid and PEV’s batteries. Intensive computer simulation is used to test FCD algorithm. The FCD algorithm shows a significant reduction in power demands and total cost, in proportion to two other algorithms, without affecting the performance of the PEV or the flexibility of PEV owner’s trip schedule.

Les engagements étatiques relatifs au secteur du transport promouvoient la popularisation des véhicules rechargeables conformément aux exigences actuelles qu'elles soient environnementales, techniques ou encore économiques. Ipso facto, ces travaux de thèse, assimilés à la thématique des Smart Grids, exposent une contribution à une gestion orientée du tryptique réseaux électriques, véhicules rechargeables et secteurs résidentiels. La première étape du travail consiste en l'évaluation des impacts liés à un taux de pénétration élevé. Les travaux se sont ensuite focalisés sur deux problèmes importants qui sont la tenue du plan de tension et le vieillissement accéléré des transformateurs de distribution HTA/BT, plus particulièrement ceux alimentant des secteurs résidentiels. Partant, des stratégies de modulation de la charge des batteries embarquées sont proposées et évaluées. Dans une seconde partie, en se basant sur l'hypothèse de bidirectionnalité énergétique du véhicule électrique hybride rechargeable (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV), est exploré les possibilités d'effacement de pointe et de diminution des puissances souscrites ; conformément au concept Vehicle-to-Home. Les aspects économiques ne sont pas évacués ; à ce titre la minimisation de la facture énergétique d'un logement fait l'objet d'un regard particulier sous contrainte d'une tarification variable, le V2H servant de levier. Le véhicule bidirectionnel est enfin mis à contribution via une algorithmique adaptée à des fins de réglage du plan de tension et contribue ainsi au concept Vehicle-to-Grid.

For the EU to reach net-zero by 2050, an increased rate of renewable energy generation is needed. Off-grid tiny houses serve as a sustainable housing option as they are energy conservative, and their primary source of energy is renewable energy. However, off-grid living is faced with challenges due to the seasonal energy imbalance caused by the intermittent characteristics of renewable energy. This thesis aims to explore the potential of reducing this energy imbalance by using an electric vehicle (EV) to charge the home when there is an energy shortage and charge the EV when there is an energy surplus. This concept is enabled by bidirectional charging, also referred to as “Vehicle to Anything” (V2X). The main research question is to understand if an off-grid tiny house supported by V2X can be self-sufficient on energy and what the prerequisites for usage are. The method for answering this research question is firstly by conducting a general study followed by a case study. In the general study, industry experts are interviewed and surveyed to assess the innovation’s technology, market, and regulatory readiness and attributes of the innovation related to potential adoption. Thereafter, a case study with a partner in Sweden offering stays in off-grid tiny houses was conducted. The aim was to understand the system dynamics of the energy balance for an off-grid tiny house with solar panels and a home battery when adding an EV.  Results show that it is regulatory unproblematic to connect an EV to power off-grid living today, and the technology is more ready than the market. To increase the readiness level of the innovation, standardization of equipment and communication is needed. The attributes of the innovation that supports adoption are that the EV is mobile and offers large storing capacity which increases flexibility and hence decreases dependency on renewable energy. However, setting up the off-grid system and following safety regulations can be considered complex. Thereto, the innovation is seen as most applicable for short-term stays and individual usage. Results from the case study show that the EV can theoretically prolong the season for off-grid tiny house living by 1-4 months by reducing the energy imbalance and increasing self-sufficiency. Moreover, the EV can increase the share of renewable energy that is being used by storing energy when there is excess solar energy available.  On a final note, to answer the main research question if off-grid living supported by V2X can become self-sufficient on energy and what the prerequisites are for usage, the study concludes that it is theoretically possible, but the innovation is dependent on all technology components being tested and validated together in an off-grid environment. The EV needs to have bidirectional capabilities and the home needs to be equipped with smart software and an inverter to control the charging and discharging. Thereto, there needs to be a business model that creates value confirmed by the market, both customers and industry actors. Lastly, from a regulatory point of view, the concept is feasible as long as the installation of the energy system follows Swedish safety regulations. The EV can then, according to the model, theoretically help to prolong the season by reducing the energy balance making the energy system self-sufficient on energy. The EV can be discharged as well as charged by the excess solar, and hence the smart bidirectional charging of the EV and the home can increase theshare of renewable energy available for use and reduce the energy imbalance. Implications of this thesis suggest increased access to off-grid living as the V2X technology can prolong the season for people living off-grid as well as for off-grid businesses in the hospitality industry. This would allow for increased business value and opportunities within both the housing and tourism industry. The findings also support sustainable development as the innovation increases resource efficiency of the EV as it can serve multiple purposes, including transportation, energy storage, and energy supply. / För att EU ska nå nettonoll till 2050 krävs mer förnybar energi. Off-grid tiny houses är små hus som är frikopplade från stamnätet och är ett hållbart boendealternativ då de är energisnåla och deras primära energikälla är förnybar energi. I dagsläget finns det dock flera utmaningar med att bo off-grid till följd av den säsongsbaserade energiobalansen orsakad av de intermittenta egenskaperna hos förnybar energi. Därför syftar det här examensarbetet till att utforska potentialen för att minska energiobalansen genom att använda en elbil för att ladda hemmet när det råder energibrist och ladda elbilen när det finns ett energiöverskott. Detta koncept möjliggörs av dubbelriktad laddning, även kallad "Vehicle to Anything" (V2X). Den huvudsakliga forskningsfrågan är att undersöka om off-grid tiny house med stöd av V2X kan bli självförsörjande på energi och vilka förutsättningarna är för användning. Metoden för att besvara forskningsfrågan är inledningsvis en empirisk studie följt av en fallstudie. I den empiriska studien uppskattas den teknologiska, marknadsmässiga och regulatoriska mognadsgraden av att använda en elbil för att försörja off-grid boenden. Vidare undersöks innovationens egenskaper för att förstå hur lösningen skulle kunna tilltala möjliga användare. Studien gjordes genom att intervjua samt skicka ut en enkät till branschexperter. Därefter genomfördes en fallstudie med en partner i Sverige som erbjuder vistelser i off-grid tiny houses. Under fallstudien modellerades energisystemet bestående av ett off-grid hus, ett hembatteri samt solpaneler för att förstå hur energibalansen förändras när en elbil adderas till systemet. Resultaten visar att det är regulatoriskt oproblematiskt att ansluta en elbil till ett off-grid tiny house för att förse det med ström, och tekniken är mer redo än marknaden. För att innovationens mognadsgrad ska öka krävs mer standardisering av både utrustning och kommunikationsprotokoll. Egenskaper som uppmuntrar användning av innovationen är att elbilen är mobil och erbjuder stor lagringsmöjlighet vilket i sin tur minskar beroendet av förnybar energi. Det kan dock anses kompliceratatt sätta upp off-grid-systemet och följa de säkerhetsföreskrifter som krävs. Vidare ses innovationen som mest användbar för korttidsvistelser och individuellt bruk. Resultaten från fallstudien visar att elbilen kan förlänga säsongen för off-grid tiny houses boende med 1-4 månader genom att minska energiobalansen och öka systemets grad av självförsörjande. Dessutom kan elbilen öka andelen förnybar energi som används genom att lagra energi när det finns överskott av solenergi tillgänglig. Slutligen, för att svara på den huvudsakliga frågeställningen om off-grid tiny houses med stöd av V2X kan bli självförsörjande på energi och vilka förutsättningarna är för användning, drar studien slutsatsen att det är teoretiskt möjligt, men innovationen är beroende av att alla tekniska komponenter testas och valideras tillsammans i en off-grid miljö. Elbilen måste ha dubbelriktad laddning och hemmet måste utrustas med smart mjukvara och en växelriktare för att styra laddning och urladdning. Därför behöver det finnas en affärsmodell som skapar värde som bekräftas av marknaden, både av kunder och branschaktörer. Slutligen, ur ett regulatoriskt perspektiv, är konceptet genomförbart så länge installationen av energisystemet följer svenska säkerhetsföreskrifter. Elbilen kan då, enligt modellen, teoretiskt bidra till att förlänga säsongen genom att minska energibalansen och göra energisystemet självförsörjande på energi. Elbilen kan både ladda ur energi till boendet samt laddas av överskottet av solenergi, och därför kan den smarta dubbelriktade laddningen av elbilen och hemmet öka andelen förnybar energi tillgänglig för användning och minska energiobalansen. Implikationerna av denna uppsats tyder på ökad tillgång till off-grid boende eftersom V2X-tekniken kan förlänga säsongen för människor som bor off-grid såväl som för off-grid-företag inom besöksnäringen. Detta skulle möjliggöra ökat affärsvärde och möjligheter inom både bostads- och turistnäringen. Resultaten stöder också hållbar utveckling eftersom innovationen ökar resurseffektiviteten för elbilen eftersom den kan tjäna flera syften, inklusive transport, energilagring och energiförsörjning.

The increase in electric vehicles and photovoltaic power production may introduce problems to the low-voltage distribution grid. With a higher number of electric vehicles, their accumulated charging power might breach the lowest allowed voltage level of the grid. Photovoltaic-modules can on the other hand exceed the highest allowed voltage level, by producing high accumulated power when the solar irradiance is high. Normally, electric distribution companies in Sweden reinforce the existing grid with more resilient infrastructure, such as stronger and larger cables or transformer stations. This is however a costly and time-consuming solution, which could be solved by using alternative means such as already existing resources. This Master's Thesis investigates how smart charging of batteries can support the low-voltage electrical grid with the increase in electric vehicles and photovoltaic power production. To do this, an optimization tool has been developed in Matlab. An existing model of a low-voltage grid is combined with the developed tool, where controllable batteries and photovoltaic-modules can be placed at specific households in the grid. The controllable batteries belong to either electric vehicles or stationary battery systems, and are intended to support the grid by the means of either reducing peak load powers, voltage variations, or a trade-off between them. Furthermore, this thesis investigates the maximum electric vehicle capability for a specific low-voltage electrical grid in Sweden. From the results, it can be concluded that smart charging of batteries can reduce the peak loads as well as voltage variations. The reduction of voltage variations for the entire low-voltage grid is greatest during the summer, when photovoltaic production generally is at its highest. The results also show that a stationary battery system can reduce the voltage variations to a greater extent, compared to an electric vehicle. Also, the introduction of multiple controllable batteries allows further support of the low-voltage grid. Regarding the maximum electric vehicle capability, the results show that the placement of the vehicles and the charging power strongly affect the maximum number of electric vehicles the low-voltage grid can manage. / Ökningen av elbilar och elproduktion från solceller kan ge problem i lågspänningsnätet. Med ett ökat antal elbilar kan den sammanlagrade effekten vid laddning underskrida den minsta tillåtna spänningsnivån i nätet. Solpaneler kan däremot leda till att den högsta tillåtna spänningsnivån överskrids, genom att producera en hög sammanlagrad effekt när solstrålningen är som högst. Vanligtvis förstärker elnätsbolag i Sverige det befintliga nätet med motståndskraftigare infrastruktur, såsom kraftigare och större kablar eller transformatorstationer. Detta är dock en kostsam och tidskrävande lösning, som skulle kunna lösas med alternativa medel, till exempel redan existerande resurser. Detta examensarbete undersöker hur smart laddning av batterier kan ge stöd till lågspänningsnätet, med en ökning av elbilar samt solcellsproduktion. För att undersöka detta har ett optimeringsverktyg utvecklats i Matlab. En befintlig modell av ett lågspänningsnät har kombinerats med det utvecklade optimeringsverktyget, där styrbara batterier samt solcellsproduktion kan placeras vid specifika hushåll i elnätet. De styrbara batterierna är antingen elbilar eller stationära batterisystem, och är ämnade till att stödja lågspänningsnätet genom att antingen reducera effekttoppar, spänningsvariationer eller en kompromiss av båda. Vidare undersöker detta examensarbete det maximala antalet elbilar som ett specifikt lågspänningsnät i Sverige kan hantera. Resultaten visar att smart laddning av batterier kan reducera effekttoppar samt spänningsvariationer. Reduceringen av spänningsvariationerna för hela lågspänningsnätet visar sig vara högst under sommaren, vilket är då solcellsproduktionen generellt är som högst. Resultaten visar även att stationära batterisystem kan reducera spänningsvariationer ytterligare, jämfört med en elbil. Att introducera flera styrbara batterier tillåter ett ännu större stöd till lågspänningsnätet. Angående det maximala antalet av elbilar som ett lågspänningsnät kan hantera visade resultaten att placeringen av elbilarna samt laddningseffekten har en stor påverkan.