The increased number of electric vehicles (EV) will influence the electricity demand and could possibly exceed the maximum power available on the grid. In order to manage such development, new innovations and impactful policy mechanisms are crucial. EV fleets are prospected to work as dynamic energy storage systems and if controlled smartly, it could result in energy savings and revenue streams. The EV could, be charged when electricity prices are low and discharged when high. Thus, discharged power could be sold to the grid or supplied to a building. This could then generate revenue streams and enhance self-consumption through services called vehicle-to-grid (V2G) and vehicle-to-building (V2B). Despite the advantages of V2X (vehicle-to-anything), premature battery degradation due to capacity loss as a consequence of charging and discharging processes is a prominent concern since the battery is unfit for EV when it reaches 80 percent of the initial capacity. This could be managed by providing the battery a second life as storage solution and thus enhance the feasibility, and lifetime for EV batteries thereby contributing to circular economy. Previous studies have investigated the possibility of EV as energy vectors and optimizing the charging and discharging schedules for demand supply management, for example in peak shredding or shifting. This study aims to combine the mechanism of V2B and V2G and further providing the EV battery a second life in residential PV storage to optimize the usage through the battery’s lifetime in a circular perspective. Hence, for this thesis, a mixed integer linear problem (MILP) was developed to optimize the potential, savings and earnings from V2B/V2G as well as from second-life energy storage in residential PV. For this purpose, a case study with real data from a residential building with a build-in PV from 2018 in Switzerland was integrated. Further, the impact of the batteries in the two stages and the contribution towards a circular economy was investigated. Results show that the battery lifetime from exercising V2G/V2B could at its worst last for 3.11 years. This is however strongly impacted from input data, degradation and selling price of electricity. During its lifetime, the EV battery could avoid 26% of cost compared with not using V2X. Overall, V2B/V2G leads to energy and economic savings, but there is degradation in the battery and the savings made by V2B/V2G is not enough to justify the investment costs of an EV battery. Hence, the cost of replacing the battery in the EV due to the degradation of V2B/V2G needs to be subsidized or by other incentives for it to become feasible. When further providing the battery a second life, it shows huge potential in savings as observed from the result which contributes to resource efficiency and circular economy. In this study, the reused battery could last for either 2.4 or 9.45 years, depending on the electricity selling price. Thus, the lifetime usage of the battery can be increased substantially with second life of batteries depending on the application. / Det ökande antalet elbilar kommer att resultera i ökad efterfrågan av elektricitet och då även överskrida tillgängligheten på elnätet. För att hantera utveckling som denna är nya innovationer och kraftfulla policys vitalt. Elbilar förväntas att kunna användas som dynamisk energilagring och leda till energibesparingar och intäkter. Genom innovationer som vehicle-to-grid (V2G) och vehicle-to-building (V2B) finns det potential för elbilar att ladda upp batteriet när elpriserna är låga och sedan ladda ur batteriet när priserna är höga. Den urladdade energin kan då exempelvis säljas till elnätet (V2G) eller levereras till en byggnad (V2B) och således leda till intäkter eller reducerade elkostnader. Trots fördelarna med att tillämpa elbilsbatterier för urladdning, tillkommer följder av ökad degradering av batteriet på grund av upp- och urladdning. Då batteriet inte är lämpligt för användning i elbilar när det degraderat till 80 procent av den initiala kapaciteten, finns det även en problematik. Detta skulle kunna hanteras genom att återanvända batteriet i lagringslösningar och öka lönsamheten i att använda dynamisk energilagring, förlänga livslängden men även bidra till den cirkulära ekonomin. Den här studien syftar till att optimera potentialen, besparingar och intäkter av elbilsbatterier i ett cirkulärt perspektiv genom V2B och V2G och därefter återanvända elbilsbatteriet för energilagring med solceller i ett bostadshus. För detta, användes linjär programmering. Vidare integrerades en fallstudie med verkliga data från ett bostadshus i Schweiz med solceller. Resultaten visar att batteriets livslängd reduceras till 3,11 år genom att använda V2G/V2B, men är starkt påverkat av inmatningsdata, degraderings modellen och försäljningspriset av elektricitet. Under batteriets livstid kunde elbilsbatteriet undvika 26% av elkostnaderna jämfört med att inte implementera V2B/V2G. Sammantaget leder sådan användning av elbilsbatterier till energi- och ekonomiska besparingar, men på grund av den signifikanta reduceringen i livslängd och höga investeringskostnader, räcker det inte för att motivera implementerandet av sådana tekniker som det ser ut idag. Det finns därmed ett behov av subventionering av elbilsbatterier för att använda V2B/V2G. Vidare, när batteriet återanvänds, visar resultaten signifikant besparingspotential som kan bidra till resurseffektivitet och cirkulär ekonomi. I den här studien, varierar livslängden på det återanvända batteriet mellan 2,4 och 9,45 år som ett resultat av försäljningspriset av elektricitet. Således kan batteriets livslängd beroende på applikation förlängas avsevärt genom återanvändning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-281779 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Leandersson, Regina |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2020:480 |
Page generated in 0.0024 seconds