Denna rapport är en del av examensarbetet inom civilingenjörsprogrammet i energisystem vid Uppsala Universitet. Rapportens syfte är att undersöka hur de befintliga och kommande publika laddgatorna och snabbladdningsstationerna i Stockholms stad påverkar och kommer att påverka Ellevios verksamhet ur en effektmässig synpunkt med avseende på nutid och år 2030. Examensarbetet innefattar publik laddinfrastruktur, laddningsbeteende vid snabbladdningsstationer, sammanlagring av laster i nätstationer och slingor inom mellanspänningsnätet och avslutas med tre rekommendationer till Ellevio AB. Laddningsstationer är en ny typ av last som skiljer sig från traditionella laster på så sätt att förhållandet mellan energi och effekt är annorlunda. Det är därför av intresse för elnätsbolag att studera i vilken utsträckning den publika laddinfrastrukturen kommer påverka deras verksamhet med avseende på effekttoppar. För att undersöka och analysera lasten i nätstationer och slingor inom mellanspänningsnätet vid anslutning av laddgator och snabbladdningsstationer används fem olika fall varav två är scenarier för nutid och tre är scenarier för 2030. För varje fall ansluts laddgator eller snabbladdningsstationer av olika effekt till nätstationer och slingor inom mellanspänningsnätet. Ellevio AB rekommenderas sätta upp mätanordning för Snabbladdningsstation 1 och Nätstation 5 eftersom det är ett intressant område för fortsatta studier. En annan rekommendation är att prioritera utbytet av Cu 95- och Al 150-kablar till Al 240-kablar för nyckelslingor som Slinga 1 och Slinga 3 för att öka effektkapaciteten på slingorna. Den sista rekommendationen är att ha en varningsgräns om tre laddgator med snabbladdare under samma nätstation i Stockholms innerstad idag och en varningsgräns om två laddgator med snabbladdare under samma nätstation i Stockholms innerstad till år 2030. / This master thesis is the final part of the Master Programme in Energy Systems Engineering at Uppsala University. The aim of the thesis is to investigate how the existing and forthcoming public charging stations for chargeable vehicles in Stockholm city affect and will affect the work of Ellevio from a power point of view concerning today and the year of 2030. The master thesis contains public charging infrastructure, charging patterns at fast charging stations, coincidence factor of loads in secondary substations and the medium voltage grid and results in three recommendations to Ellevio AB. A charging station is a new type of load that differs from traditional loads because the relationship between energy and power is different. For this reason, it is of interest for grid owners to investigate in what sense the public charging infrastructure will affect their work with regard to peak loads. To be able to investigate and analyse the resulting load from public charging stations in secondary substations and the medium voltage grid, five different cases were used. For each of these five cases, public charging stations with different power get connected to the grid. A recommendation to Ellevio AB is to install measuring equipment in certain fast charging stations and secondary substations that are of interest. Another recommendation is to prioritise the change from Cu 95 cables and Al 150 cables to Al 240 cables in certain areas of the medium voltage grid. The last recommendation is to use a limit of three installations of charging stations to a secondary substation in Stockholm city today and a limit of two installations of charging stations to a secondary substation in Stockholm city by the year of 2030.

Under de senare åren har antalet elbilar ökat i antal och antalet elbilar förväntas också fortsätta att öka under de kommande åren. Då antalet elbilar ökar behövs följaktligen fler laddstationer avsedda för laddning av dessa. Arctic paper Munkedals AB avser att uppföra laddstationer för laddning av elbilar, i första hand för besökande till fabriken. Intill fabriken finns flera parkeringsytor avsedda för personal samt en besöksparkering, ca 120 personalparkeringar har tillgång till uttag avsedda för motorvärmare. Det vore ekonomiskt fördelaktigt att ansluta de tilltänkta laddstationerna till den befintliga anläggningen för motorvärmarcentralerna. Förstudien innefattar en sammanställning av data för befintlig anläggning för matning av motorvärmarcentraler. Utifrån sammanställda data har befintliga kablars belastningstålighet beräknats, resultatet av beräkningarna visar att det i 2 centraler är möjligt att byta till en högre säkring. I rapporten förklaras också övergripande hur elbilar samt laddstationerna fungerar. Från ett urval av leverantörer redovisas produkter som anses vara relevanta för förstudien. Lösningar samt kostnader för dessa har tagits fram utifrån 2 scenarion, där de befintliga motorvärmarcentralerna antingen ersatts av laddstationer eller kvarstår enligt nuvarande utförande. Lösningarna omfattar parkeringsytan vid 40kV ställverket, samt 1 laddstation vid besöksparkeringen avsedd för besökande. Väsentligt för de bägge lösningarna är lastbalanseringssystemet, vilket möjliggör ett större antal laddstationer än vad som annars vore möjligt med avseende på befintlig anläggnings dimensionering. Av de 2 redovisade alternativen för uppförande av laddstationer, anses alternativ 2 där motorvärmarcentralerna ersätts av laddstationer som mest lämpligt att gå vidare med. Alternativet innebär vid en total utbyggnad att 15st laddstationer kan uppföras till en kostnad av ca 525 kkr. Då lösningen är skalbar är rekommendationen att utföra utbyggnaden i etapper, allt eftersom behovet uppstår. Vilket innebär att statistik kring laddning kan sammanställas och analyseras för att få ett bra underlag inför en fortsatt utbyggnad. Genom att utföra utbyggnaden i etapper fördelas den totala kostnaden över tid, initialt innebär ett uppförande av 1 laddstation för besökande en kostnad på ca 110 kkr. / In recent years electric cars has increased in numbers, this increase is expected to continue in the coming years. With an increasing number of electric cars, more charging stations are required. Arctic paper Munkedals AB intends to construct charging stations for charging electric cars, primarily for visitors to the factory. There are several parking spaces for employees located next to the factory, and one parking space for visitors. Approximately 120 of the parking lots for the employees has access to sockets for block heaters. To reduce the investment cost, it is beneficial to connect the intended charging stations to the existing installation for the block heaters. The pilot study includes a compilation of data for the existing installation of the block heaters. Based on the compiled data the maximum current load for the existing cables has been calculated, the result of the calculations shows that in 2 centrals it is possible to switch to a higher fuse. The report explains generally about how electric cars and charging stations work. Products from a selection of suppliers that are considered relevant for this work, are described. Solutions and costs have been developed based upon 2 scenarios, where either the existing centrals for block heaters is replaced with charging stations or remains according to current version. The solutions are covered by the parking space next to the 40kV switchgear and a charging station on the parking lots for visitors. Essential for both solutions are the load balancing system, which enables a larger number of charging stations that otherwise wouldn’t be possible regarding to the dimensions of the existing installation. Of the 2 reported alternatives for the construction of charging stations, alternative 2 where the existing block heaters are replaced with charging stations are considered most suitable to proceed with. With this alternative 15 charging stations can be installed to a total cost of approx. 525 kkr. Because of the scalability of the solution, it is recommended to make the installation of the charging stations in stages as the need arises. This means that statistics for the charging stations can be compiled and analyzed to provide a good basis for further expansion. By carrying out the expansion in stages, the total cost will be distributed over time. Initially this means the construction of 1 charging station for visitors to a cost of approx. 110 kkr.

Ett utbrett användande av elbilar och följaktligen laddstationer kommer så småningom leda till en mycket högre belastning på elnätet. Ett sätt att undvika överbelastningar är att förse laddstationer med lastbalanserare som kan anpassa varje laddstolpes effektuttag utifrån den övriga belastningen på nätstationerna. Eftersom bilar vanligtvis står parkerade långa perioder kan lastbalanseraren se till att bilarna endast laddar på hög effekt då den allmänna belastningen är låg, och på så vis riskeras inte överbelastning av det lokala elnätet till följd av den totala ökade energiförbrukningen.  Arbetet innefattar en marknadsundersökning av de tre största leverantörerna av lastbalanseringssystem på den svenska marknaden för att tydliggöra vad som skiljer de olika systemen åt och om de har olika tillämpningsområden. Det ska även projekteras för ett scenario med 50 laddplatser styrda av lastbalanseringssystem på en parkeringsyta hos ett företag genom ÅF. I samband med detta undersöks möjligheten till att ladda upp 50 av personalens elbilar under en 8 timmars arbetsdag med en antagen genomsnittlig resväg på 5 mil. Vilka laddstolpar och lastbalanseringssytem som används i projekteringen bestäms utifrån de som anses passa bäst för omständigheterna hos företaget.  Projekteringen har gjorts i enlighet med svensk standard och med hjälp av information och programvara som tillhandahållits av ÅF. De företag som deltagit i marknadsundersökningen har hittats genom Power Circle.  Enligt kundens krav behövde laddstolparna kunna operera på 22 kW laddeffekt, och då variationer i anläggningens effektuttag förekommer måste lastbalanseringssystemet kunna mäta upp belastning på en transformator för att anpassa samtliga laddstationers laddeffekter utefter denna. De laddstolpar och system som ansågs mest lämpliga för situationen var Eldons. Projekteringen innehöll kabeldimensionering, förläggningskarta, kostnadsberäkningar och transformatorberäkningar.  Varje bil behövde endast ungefär 10 kWh för att uppnå fulladdat tillstånd, och transformatorns tillgängliga effekt visade sig räcka till för att ladda upp som mest 182 st. elbilar under arbetsdagen. Kostnaden för både kablar och laddstationer hade alltså kunnat vara mycket lägre om kravet på 22 kW laddeffekt ej satts. / An expansive use of electric vehicles and therefore charging stations will eventually lead to a much greater load on the electrical grid. One way to avoid overloads is to fit charging stations with load balancing systems that can adjust every charging station’s power output in relation to the rest of the local substations load. Since cars usually remain parked for long periods of time the load balancer can ensure that the cars only charge with a high amount of power when the general load is low, and thereby the local electrical grid doesn’t risk overloading in consequence of the increased total energy consumption.  This paper includes a market review of the three largest load balancing system suppliers on the Swedish market to clarify what separates the different systems and whether they are applicable in different areas. There will also be a design, carried out through ÅF, of a scenario of 50 charging stations controlled by load balancing systems in the parking lot of a company. In conjunction with this there will be an investigation of the ability to charge 50 of the employee's electric cars during an 8-hour working day with an assumed average commute of 50 km. Which charging stations and load balancing systems that are to be used in the design are determined by those which are best suited to the circumstances of the company. The design has been done in accordance with Swedish standards and with the help of information and software provided by ÅF. The companies that participated in the market investigation were found through Power Circle. According to the customer's requirements, the charging stations needed a power output of 22 kW, and since variations of the power consumption of the plant are present, the load balancing system must be able to measure the load of a transformer to adjust all charging stations power output accordingly. The charging stations and systems that were considered most suitable for the situation were Eldon's. The design included cable sizing, cable layout maps, cost calculations and transformer calculations. Each car needed only about 10 kWh to reach a fully charged state, and the available power of the transformer was sufficient to complete the charging of up to 182 electric cars during the workday. Thus, the cost of both cables and charging stations could have been much lower if the requirement of 22 kW power output was not set.

This thesis examines charging of electric vehicles with charging power of 3,7 kW, in connection to an apartment building in Sweden. Also the power consumption of six electric vehicles are investigated. The charging-simulations of the electric vehicles were performed with the electric vehicle charging model (Grahn-Munkhammar) in MatLab. To simulate general energy use for a housing complex, the measured energy consumption per year for a building with 24 apartments was used. Three different systems with charging over a year were simulated. One system included six different models of electric vehicles, another system included six Tesla model S and yet another one included six Mitsubishi Outlanders. The simulations of electric vehicle charging resulted in a charging pattern with a considerable variability and an aggregation effect with a value over 20 % for all three systems. Results show that electric vehicle charging adds to the power peaks of the apartment building. However, according to the model, the aggregation effect implies that effect values of total electric vehicle charging were not harmful to an apartment building with a fuse of 63 A.

The transport industry is facing major changes in the transition from traditional diesel-powered vehicles to electrified vehicles. The transition to electric vehicles in the transport industry is necessary to reach the environmental goals of the Paris Agreement. Through research, data sharing between actors was identified as a potential factor that could be used in the development of the electromobility sector, but sufficient information on this subject was lacking. This led to the basis for the thesis project. The thesis project was carried out in collaboration with Volvo Group, hereby interchangeably called Volvo, to investigate how data sharing can be used to facilitate the transformation to electromobility in the transport industry. The purpose of the thesis was to: Investigate how Volvos Value Offering can be improved by mapping out potential actors in the electromobility eco-system and how they could benefit from shared data. The thesis was based on the three research questions: What values and offers can be created in the charging infrastructure industry through shared data and what challenges, risks and opportunities do this create for the stakeholders involved? What information gaps hinder the development of the electromobility market, in general and, more specifically, in relation to data sharing? And lastly, how can Volvo take advantage of business opportunities in the electromobility market, in general and, more specifically, in relation to data sharing? The methods used to answer these questions were media analysis, 19 in-depth interviews, and a workshop with Volvo. The media analysis resulted in a mapping of the involved stakeholders in the electromobility development industry, how data sharing is used today and the actors' stance on data sharing. The interviews were held with respondents from the energy industry, tech companies, researchers, haulage companies and the truck manufacturer Volvo Group. The interviews were organized using the Gioia method and resulted in six different global themes on electromobility and data sharing. Results from the media analysis and the interviews were compiled into three scenarios. These were then presented to Volvo in a workshop, where they described how they would act as a major truck manufacturer in each scenario respectively. After compiling the results from the three methods, the research questions could be answered. The first research question was answered by the fact that the transport industry has a low degree of data maturity. The reason being that there are several perceived risks among the actors regarding data sharing in the form of losing competitive advantages, increased risks of cyber-attacks and GDPR violations. Despite the low degree of data maturity, there were also new opportunities that could be identified with data sharing. The biggest identified opportunity in this thesis was that data sharing can accelerate the development and expansion of the charging infrastructure, if vehicle data and energy data can be shared between actors. The second research question was answered simply by the fact that due to the low data degree of maturity, very little data is shared at present. The biggest identified information gap was the “chicken and egg” situation in the industry, where energy actors are waiting for initiatives from the automotive industry before making any decisions, and vice versa. The third research question was answered by identifying that Volvo's greatest opportunities as truck manufacturers exist through collaborations with other companies to establish standards for data sharing and data selling, offering charging solutions for their electric trucks and, finally, logistics optimization services based on real-time data. As the three research questions were answered, the purpose of the study was therefore fulfilled. The initial scope of the thesis was expanded from focusing solely on Volvo's opportunities as a truck manufacturer, to include opportunities for actors in the entire electromobility industry such as energy companies, charging post companies, haulage companies and tech companies. The study concluded by showing that there are great potential business and optimization opportunities and societal benefits with data sharing in the EMOB industry if the actors are willing to collaborate to set standards and drive development together. / Transportindustrin står inför stora förändringar i omställningen från traditionella dieseldrivna fordon till elektrifierade fordon. Omställningen inom transportindustrin är nödvändig för att nå miljömålen inom Parisavtalet. Forskning visar att datadelning mellan aktörer är en potentiell faktor som skulle kunna användas inom utvecklingen av elektromobilitetssektorn, men tillräckligt med information om detta område saknas. Detta blev grunden för examensarbetet. Examensarbetet genomfördes i samarbete med Volvo Group, hädan efter kallat Volvo, för att undersöka hur datadelning kan användas för att underlätta elektromobilitetsomvandlingen inom transportbranschen. Syftet med arbetet var att: Undersöka hur Volvos värdeerbjudanden kan förbättras genom att kartlägga potentiella aktörer i ekosystemet för elektromobilitet och hur de kan dra nytta av delade data. Arbetet utgick ifrån de tre forskningsfrågorna: Vilka värden och erbjudanden kan skapas inom laddinfrastruktur branschen genom delade data, vilka utmaningar, risker och möjligheter skapar detta för de inblandade intressenterna? Vilka informationsluckor hindrar utvecklingen av elektromobilitetsmarknaden, generellt och, mer specifikt, i relation till datadelning? Och slutligen, hur kan Volvo ta vara på affärsmöjligheter inom elektromobilitetsmarknaden, generellt och, mer specifikt, i relation till datadelning? Metoderna som användes för att besvara dessa frågor var mediaanalys, 19 djupintervjuer, samt en workshop med Volvo Group. Mediaanalysen resulterade i en kartläggning av drivande aktörer inom elektromobilitetsbranschen, hur datadelning används i dagsläget och aktörernas inställning till datadelning. Intervjuerna hölls med respondenter från energibranschen, techbolag, forskare, åkerier och Volvo Group. Intervjuerna organiserades med Gioia metoden och resulterade i sex olika globala teman om elektromobilitet och datadelning. Resultat från mediaanalysen och intervjuerna sammanställdes i tre scenarion. Dessa presenterades för Volvo i en workshop där de fick resonera hur de skulle agera som en stor lastbilstillverkare i respektive scenario. Efter sammanställning av resultaten från de tre metoderna kunde forskningsfrågorna besvaras. Den första forskningsfrågan besvarades med att transportbranschen i sig har låg datamognadsgrad. Det eftersom det fanns flera uppfattade risker hos aktörerna kring datadelning i form av förlorade konkurrensfördelar, ökade risker för cyberattacker och GDPR överträdelser. Trots den låga datamognadsgraden så finns det nya möjligheter med datadelning, där den största identifierade möjligheten i detta arbete är att datadelning kan påskynda utvecklingen och utbyggnaden av laddinfrastrukturen om fordonsdata och energidata kan delas mellan aktörer. Den andra forskningsfrågan besvarades med att på grund av den låg data mognadsgraden så delas väldigt lite data i dagsläget. Det största identifierade informationsluckan var “hönan eller ägget” situationen i branschen, där energiaktörer väntar på initiativ från fordonsbranschen innan de tar några beslut, och vice versa. Den tredje forskningsfrågan besvarades med att Volvos största möjligheter som lastbilstillverkare finns genom samarbeten med andra företag för att etablera standarder för datadelning och dataförsäljning, erbjuda laddlösningar till sina elektriska fordon och slutligen logistikoptimeringstjänster baserade på realtidsdata. I och med att de tre forskningsfrågorna besvarades, uppfylldes därmed syftet med studien. Omfattningen av arbetet expanderades dock från att enbart fokusera på Volvos möjligheter som lastbilstillverkare, till att omfatta aktörer inom hela elektromobilitets branschen så som energibolag, laddstolpsbolag, åkerier och techbolag. Studien visar att det finns stora potentiella affärs och optimeringsmöjligheter och samhällsnytta med datadelning inom elektromobilitetsbranschen om aktörer är villiga att samarbeta för att sätta standarder och driva utvecklingen tillsammans.

The increasing number of electric vehicles (EVs) in the transport sector has rendered the conventional fuel-based vehicles obsolete along with the fuel filling stations. With the growth in EVs, there has been an increase in the public charging infrastructure with fast charging equipment being used to charge the EVs in least possible time and also address the issue of ‘range anxiety’ among the EV owners. Many countries like South Korea and Germany has seen policies being implemented to install fast chargers for EVs in existing fuel filling stations. This study aims conduct a techno-economic feasibility to analyse the potential of implementing Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) with fast charging capacity into existing fuel filling stations. The potential of using solar photovoltaic system (PV) and battery storage systems (BESS) to reduce the load from the grid is also explored. Scenarios are developed considering different configurations of the EVSE, PV and BESS and an in-depth economic analysis is conducted to analyse the economic feasibility of the configurations. The impact on the electricity grid is also analysed in this thesis by conducting a load flow analysis on the CIGRE Low voltage network for Europe using Python.The proposed design enables selection of techno-economically feasible configurations of EVSE, BESS and PV. The results of the design are explained with the UK as a case study. It is observed that the configurations with 3 EVSE, BESS and 8 hours and the configuration with 3 EVSE, 1 BESS and 1 PV system for 8 hours of operation are economically viable. The proposed design shows that though the connection cost is the dominant factor affecting the feasibility, use of BESS with or without PV can reduce the connection cost by almost 90% depending on the number of BESS. Load flow analysis is conducted for the different configurations of EVSE, BESS and PV on the CIGRE LV network on Pandapower in Python. The results indicate that the existing network needs to be reinforced to facilitate the connection of EV fast chargers into the grid. Upgrading the network cables and increasing the slack voltage to a value of 1.05 or 1.1 Volts per unit, are the two strategies that have been suggested in this study to prevent any undervoltage that may occur as a result of connecting the EVSE to the electricity grid. The simulations conducted for the two strategies highlight that by implementing these strategies into the electricity grid network, the undervoltage issues in the transmission network can be mitigated. / Det ökande antalet elfordon inom transportsektorn har gjort de konventionella bränslebaserade fordonen föråldrade tillsammans med bränslepåfyllningsstationerna. Med ökningen av elbilar har det skett en ökning av den offentliga laddningsinfrastrukturen med snabbladdningsutrustning som används för att ladda elbilarna på åtminstone möjlig tid och också ta itu med frågan om ’range anxiety’ bland elägare. Många länder som Sydkorea och Tyskland har sett politik införas för att installera snabbladdare för elbilar i befintliga bensinstationer. Denna studie syftar till att genomföra en teknisk-ekonomisk genomförbarhet för att analysera potentialen för att implementera elfordonstillförselutrustning (EVSE) med snabb laddningskapacitet i befintliga bensinstationer. Potentialen med att använda solcellssystem (PV) och batterilagringssystem (BESS) för att minska belastningen från nätet undersöks också. Scenarier utvecklas med beaktande av olika konfigurationer av EVSE, PV och BESS och en djupgående ekonomisk analys genomförs för att analysera konfigurationernas ekonomiska genomförbarhet. Effekten på elnätet analyseras också i denna avhandling genom att genomföra en belastningsflödesanalys på CIGRE lågspänningsnät för Europa med Python.Den föreslagna designen möjliggör val av tekno-ekonomiskt genomförbara konfigurationer av EVSE, BESS och PV. Resultaten av designen förklaras med Storbritannien som en fallstudie. Det observeras att konfigurationerna med 3 EVSE, BESS och 8 timmar och konfigurationen med 3 EVSE, 1 BESS och 1 PV-system för 8 timmars drift är ekonomiskt lönsamma. Den föreslagna designen visar att även om anslutningskostnaden är den dominerande faktorn som påverkar genomförbarheten, kan användning av BESS med eller utan solceller minska anslutningskostnaden med nästan 90% beroende på antalet BESS. Lastflödesanalys utförs för de olika konfigurationerna av EVSE, BESS och PV på CIGRE LV-nätverket på Pandapower i Python. Resultaten visar att det befintliga nätverket måste förstärkas för att underlätta anslutningen av EV-snabbladdare till nätet. Uppgradering av nätverkskablarna och ökning av spänningen till 1,05 eller 1,1 volt per enhet är de två strategier som har föreslagits i denna studie för att förhindra underspänning som kan uppstå till följd av att EVSE ansluts till elnätet. Simuleringarna för de två strategierna lyfter fram att genom att implementera dessa strategier i elnätet kan underspänningsfrågorna i överföringsnätet mildras.