Elektriske biler i Norge og potensialet for forbrukerfleksibilitet

Overgang til utslippsfri transport kan gi ca. 1,5 mill. private elbiler innen 2030 og føre til et energibehov på 4 TWh, noe som utgjør en 3 % økning i strømforbruket i Norge. Denne bloggen presenterer resultater fra CINELDI/ModFlex-prosjektet, som evaluerte konsekvensene av den økte andelen elektriske biler samt potensialet for etterspørselsrespons og fleksibilitet i ladetidspunkt.

Norge er i dag det største markedet i verden for elektriske biler, sammenlignet med det totale antallet solgte elbiler. (Foto: Shutterstock)Norge er i dag det største markedet i verden for elektriske biler (EV), sammenlignet med det totale antallet solgte elbiler. Det høye antallet elbiler skyldes gode insentiver. Det er også et politisk mål å stoppe salget av nye konvensjonelle biler innen 2025 (konvensjonelle biler bruker bensin eller diesel til å drive motoren).

Et kapasitetsproblem – ikke et energiproblem

Det økte antallet elbiler, samt økningen på 3 % i strømforbruk i Norge, kommer ikke til å bli et energiproblem, men det kan bli et kapasitetsproblem for distribusjonsnettet hvis alle husholdningene lader elbilen sin samtidig.

Resultatene som presenteres i denne bloggen fra CINELDI – ModFlex-prosjektet, er basert på en undersøkelse som ble utført blant husholdninger med elektriske biler (i samarbeid med Elbilforeningen) og måledata for strømforbruket ved lading. Dataene er samlet inn fra et utvalg av de vanligste elbilene i Norge, og resultatene ble offentliggjort på UPEC 2018-konferansen.

Status for elektriske biler i Norge

Ved utgangen av 2017 var det totale antallet elbiler i Norge over 142 000, inkludert både private biler og varebiler. Elbiler utgjorde ca. 5,6 % av totalt 2,5 mill. privatbiler, og i 2018 nådde elbilene nesten 30 % markedsandel. Plugg-in-hybrider har en markedsandel på 19 %. Utviklingen i antall private elbiler i Norge og deres markedsandel vises i figur 1.

Figur 2 viser en oversikt over de 10 mest populære typene elektriske biler i Norge, per 31. mars 2018. Nissan Leaf har den største markedsandelen med ca. 38 000 biler, med Volkswagen e-Golf som nummer to med ca. 25 000 biler. Det er totalt ca. 23 400 Tesla-er i Norge, fordelt på både Model S og X. De andre typene elbiler blant de 10 mest populære i Norge, er BMW i3, Kia Soul Electric, Volkswagen e-Up, Renault ZOE, Mercedes-Benz B250E og Hyundai IONIQ.

Mitsubishi i-Miev var en av de elbilene som virkelig fikk fart på markedet i Norge. Denne bilen ble introdusert i 2010, og i 2011 utgjorde denne elbilen 52 % av det totalet antallet (1040) solgte elbiler det året. Peugeot og Citröen lanserte tilsvarende modeller, i samarbeid med Mitsubishi – de såkalte «trillingene». «Trillingene» er Mitsubishi i-Miev, Citroën C-Zero og Peugeot Ion.

Elbil-undersøkelser i 2017 og 2018

I 2017–2018 samarbeidet CINELDI/ModFlex-prosjektet med Elbilforeningen om en undersøkelse rettet mot medlemmene. Undersøkelsen stilte spørsmål som:

• når og hvorfor de kjøpte en elbil,
• når de normalt lader elbilen hjemme,
• og potensialet for fleksibilitet i ladetidspunkt.

Totalt svarte 12 665 eiere på undersøkelsen i 2017, og 9520 eiere svarte på undersøkelsen i 2018.

Resultatene fra undersøkelsene gir oss en indikasjon på potensialet for forbrukerfleksibilitet når det gjelder lading av elbiler.

Ladetopper for elbiler om ettermiddagen og natten

Noen av dataene fra undersøkelsen i 2018:

• Husholdningene lader vanligvis elbilen hjemme daglig – 59 % av kunder i enebolig og 12 % av kunder i borettslag.
• Offentlige ladestasjoner og hurtigladestasjoner brukes månedlig eller sjeldnere, av henholdsvis 51 % og 68 % av dem som svarte på undersøkelsen.
• 49,5 % av brukerne lader elbilen hjemme, fra en vanlig stikkontakt (typisk 10 A), og ca. 43 % av brukerne har en ladestasjon hjemme, enten 16 A (24,1 %) eller 32 A (18,9 %).

I 2017 ble kundene spurt om når på døgnet de vanligvis lader elbilen hjemme. Resultatene er presentert i figur 3, og viser at de fleste ladingene skjer om ettermiddagen og natten. Svært få respondenter svarte at de lader elbilen hjemme på dagtid (kl. 11–16).

90 % er villige til å utsette tidspunktet for lading under visse betingelser, med mindre …

For å kartlegge potensialet for fleksibilitet i ladetidspunktene ble respondentene spurt om hvor villige de er til å utsette ladingen fra dag/ettermiddag til natt (kl. 21–05). Hvis en slik endring i ladetidspunktet ikke har noen negative konsekvenser for brukeren, er 90 % villige til å utsette ladetidspunktet. Hvis dette reduserer kjørelengden neste dag til 80 %, ble imidlertid andelen positive respondenter redusert til 56,5 %.

Når man ser på figur 3, vil dette medføre en reduksjon i antall elbileiere som lader om ettermiddagen og en økt andel som lader om kvelden/natten. Figuren viser at det er flere kunder som allerede lader om natten, men enda flere vil kunne gjøre det. Grunnen til at det kan være nyttig å forskyve ladetidspunktet er at ladingen om ettermiddagen skjer i en periode da det allerede er et høyt strømforbruk i husholdningene grunnet matlaging, klesvask osv. Bruk av husholdningsapparater som vaskemaskiner og oppvaskmaskiner kan ikke flyttes til natten, men det kan lading av elbilen.

• 38,2 % av respondentene var positive til denne endringen i ladetidspunkt hvis de sparer 200 kr/år.
• Noen færre (26,4 %) av respondentene var positive hvis besparelsene ble redusert til 50 kr/år.

Nye elbiler lader jevnere

I dette prosjektet ble elektrisiteten som ble brukt til lading, målt med 1-minutts oppløsning, for ulike typer elbiler. Målte ladeprofiler for utvalgte elbiler vises i figur 4, 5 og 6. Måledataene viser at ladeprofilen for nye elbiler er jevnere (step-down og umiddelbar på/av – figur 5 og 6) enn ladeprofilene for de første elbilene på markedet (modus for vedlikeholdslading – med rask på/av på slutten – figur 4). Ulike ladeprofiler er delt inn i tre grupper basert målinger:

• Modus for vedlikeholdslading (figur 4)
• Umiddelbar på/av (figur 5)
• Step-down (figur 6)

Ettersom ladingens varighet avhenger mest av batteriets ladestatus, og ladingen skjer ved maksimal tilgjengelig kapasitet i stikkontakten, har fokuset for denne studien vært på hva som skjer på slutten av ladingen.

Elektriske biler har potensial for fleksibilitet

Elbiler er nye belastninger for de fleste husholdninger som sannsynligvis ikke har etablert en regelmessig vane for lading/brukstid. Med muligheten for å lagre energi i et batteri har elbiler et potensial for fleksibilitet, og de er kandidater for forbrukerfleksibilitet (veksling i belastning, kutting av topper, bruk i perioder med liten belastning).

Flere av elbilene (særlig de nyere elbilene) har mulighet til å kontrollere starten av ladingen og/eller spesifisere tidspunktet da elbilen skal være fulladet, f.eks. via en smarttelefon-app eller via elbilens innebygde skjerm.

Flytting av forbruk, f.eks. til perioder med liten belastning: Med funksjonen for smarttelefon kan brukeren enkelt kontrollere ladetidspunktet – f. eks. for å flytte ladetidspunktet bort fra perioder med høyest belastning og å lade i perioder med liten belastning (f.eks. lade elbilen om natten). Når lading kontrolleres fra smarttelefon-appen, brukes den innebygde lademetoden for å starte og stoppe ladingen, noe som sikrer en jevn start og stopp.

Kutting av effekttopper: Det er også et potensial for å svare på etterspørsel fra elbiler ved å kutte effekttopper. Dette gjøres ved å avbryte ladingen (på/av). Hvis dette avbruddet skjer mens elbilen lades på maksimal kapasitet, vil ladingen starte igjen med samme belastning, og slutten av ladetiden utsettes.

Konsekvenser av avbrudd

I CINELDI/ModFlex-prosjektet ble konsekvensene av avbrudd under step-down-fasen (figur 6) studert (se figur 7). Denne studien er utført på en Mitsubishi iMiev. Figur 7 viser step-down-delen av ladingen, med to avbruddsperioder etterfulgt av en gjeninnkoblingseffekt når ladingen starter på nytt.

Step-down-ladeprosessen starter fra ca. 3,1 kW. Det første avbruddet skjer når ladingen er på 1634 W. Etter en pause (utkoblingsperiode) på 46 minutter starter ladingen på 3132 W, og det tar 10 minutter før ladenivåer er tilbake på nivået før avbruddet. Det andre avbruddet skjer når ladenivået er på 734 W.

Etter en pause på 55 minutter starter ladenivået på nytt på 940 W det første minuttet, og deretter øker det videre til 1189 W. Det tar 14 minutter før ladenivået er på samme nivå som før avbruddet.
Figuren viser at etter et avbrudd i step-down-perioden økte ladeeffekten og det oppsto en gjeninnkoblingseffekt.

Flere elbiler er ikke et energiproblem

I Norge vil ikke det økende antallet elbiler bli et energiproblem, men snarere et kapasitetsproblem for distribusjonsnettet, hvis alle husholdninger lader samtidig – i tillegg til det vanlige strømforbruket.

Ettersom elbiler er nye belastninger for de fleste husholdninger, som ikke har etablert en regelmessig vane for lading/brukstid, og elbiler har et potensiale for fleksibilitet på grunn av batteriet, er elbiler gode kandidater for forbrukerfleksibilitet.

Husholdningene kan derfor oppmuntres til å lade i lavlastperioder (om natten), for å utnytte eksisterende kapasitet i distribusjonsnettet. Dette kan realiseres gjennom for eksempel nye kapasitetsbaserte nettpriser og/eller lokale markeder for fleksibilitet.

• Vil du vite mer om forbrukerfleksibilitet? Finn ut mer på CINELDI – Centre for Intelligent Electricity Distribution.