Täyssähköautojen akustojen toissijainen hyödyntäminen
Solja, Lauri (2023)
Solja, Lauri
2023
Tietojohtamisen DI-ohjelma - Master's Programme in Information and Knowledge Management
Johtamisen ja talouden tiedekunta - Faculty of Management and Business
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-11-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202311079448
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202311079448
Tiivistelmä
Autokannan sähköistymistä pidetään yhtenä keskeisimmistä hiilidioksidipäästöjä rajoittavana muutoksena. Autokannan sähköistyessä yksi perinteisten polttomoottoriautojen ominaisuus muuttuu ratkaisevasti. Auton energia lähteenä toimii akusto, jota voidaan ladata käytännössä missä tahansa sähköverkon alueella, mutta siitä voidaan myös tarvittaessa vapauttaa energiaa takaisia sähköverkkoon.
Tässä diplomityössä tutkitaan täyssähköautojen akustojen toissijaista hyödyntämistä vehicle- to-grid- ja vehicle-to-home-kontekstissa. Tutkimuksessa suoritettiin kirjallisuuskatsaus vehicle-to- grid- ja vehice-to-home-järjestelmien vahvuuksista ja heikkouksista eri sidosryhmien näkökulmista. Kirjallisuuskatsauksen pohjalta laadittiin kyselytutkimus, joka toteutettiin keväällä 2023. Kutsu kyselytutkimukseen lähetettiin 5 000 suomalaiselle sähköauton haltijalle. Kyselyyn vastasi yhteensä 1 433 henkilöä. Kyselyn vastauksia analysoitiin ja tuloksia verrattiin kirjallisuuskatsauksen tuloksiin.
Tehdyt tutkimukset osoittavat, että vehicle-to-grid- ja vehicle-to-home-teknologiat voivat tarjota sähköverkko-operaattorille keinon verkon tasapainottamiseen sekä kysynnän vaihtelevuuden aiheuttamien huippujen ja kuoppien leikkaamiseen. Näihin liittyy luonnollisesti myös omat haasteensa, sillä sähköautoilijaa ei voida pitää pysyvänä sähköverkon voimavarana. Toisaalta latauspistevalmistajan näkökulmasta komponenttien elinkaaren hallinta helpottuu, sillä latauspisteet ovat tasaisemmin käytössä, jolloin elektroniikka niiden sisällä ei joudu kokemaan yhtä suurta lämpötilavaihtelua. Merkittävän haasteena on kuitenkin yleisesti liiketoiminnan kannattavuuden suuret riskit. Puolestaan ajoneuvovalmistajalle teknologiat tuovat ensinnäkin vaihtoehtoiset uusiokäyttömahdollisuudet akustoille, jolloin ympäristöystävällisyydestään kritisoitujen akustojen elinkaarta saadaan pidennettyä ja samalla hillittyä autojen arvonalenemaa. Toisaalta vehicle-to-grid-lataus voi kuluttaa akuston kapasiteettia viivästettyä lataus nopeammin, jolloin akuston käyttöaika ensisijaisessa käyttötarkoituksessa lyhenee. Sähköautoilijan kannalta vehicle-to-grid-käytöstä on rahallinen hyötyminen, sillä sähköä voisi myydä takaisin sähköverkkoon ja vehicle-to- home-käyttö tarjoaisi keskimääräiselle sähköautoilijalle noin kahdeksi vuorokaudeksi omakotitalouden sähköomavaraisuuden. Näitä hyötyjä varjostaa kuitenkin pelko akuston hajoamisesta sekä käytön lisäämä kantama-ahdistus.
Kyselytutkimuksen vastaajien ensisijaisena motivaattorina toiminnassaan tehdyn tutkimuksen kontekstissa on henkilökohtainen hyötyminen. Sähköauton hankinnan tärkeimpänä syynä korostui edulliset käyttökustannukset, vehicle-to-grid-järjestelmien hyödyistä nousivat käyttäjän hätäenergiavarastona toimiminen ja välittömät käyttäjän kustannussäästöt sekä vehicle-to-home-käytön hyötyinä rahallinen hyötyminen pörssisähkön hintapiikkien aikana ja sähköomavaraisuus sähkökatkojen aikana erottuivat yli epäitsekkäiden tavoitteiden. The electrification of the car fleet is considered one of the key changes that limit carbon dioxide emissions. With the electrification of the car fleet, one of the characteristics of traditional internal combustion engine cars will change decisively. The energy source of the car is the battery, which can be charged virtually anywhere in the electrical grid, but it can also be used to release energy back into the electrical grid if needed.
This thesis explores the secondary use of battery packs for all-electric vehicles in a vehicle-to-grid and vehicle-to-home context. The study conducted a literature review of the strengths and weaknesses of vehicle-to-grid and vehicle-to-home systems from the perspectives of different stakeholder groups. Based on the literature review, a survey was conducted in the spring of 2023. An invitation to the survey was sent to 5,000 Finnish electric car holders. A total of 1,433 people responded to the survey. The survey responses were analyzed, and the results were compared with the results of the literature review.
Studies carried out show that vehicle-to-grid and vehicle-to-home technologies can provide the grid operator a way to balance the grid and cut peaks and pits caused by demand-to-distribution. Of course, these also present their own challenges, as an electric motorist cannot be considered a permanent power source for the electricity grid. On the other hand, from the point of view of the charging point manufacturer, the life cycle management of components becomes easier, while charging points are more evenly used, so that the electronics inside of them do not have to experience the same high temperature variation. However, a major challenge in general is the risks inherent in the profitability of business operations. In turn, for the vehicle manufacturer, the technologies will provide alternative reuse possibilities for the batteries, thus extending the lifespan of the environmentally critical batteries and, at the same time, curbing the value decline of the cars. On the other hand, vehicle-to-grid charging can consume battery capacity after a delay la-back, thus reducing battery life for primary use. From the electric car driver's point of view, there is a monetary benefit from vehicle-to-grid use, as electricity could be sold back to the electricity grid and vehicle-to-home use would provide the average electric car user with electricity self-sufficiency for about two days. However, these benefits are overshadowed by the fear of the decay of the battery, as well as the increased range anxiety caused by the use.
The primary motivator of survey respondents in the context of research conducted in their activities is personal gain. The main reason for the acquisition of the electric car was the emphasis on low operating costs, the benefits of vehicle-to-grid systems were increased by the user's emergency energy storage and immediate user cost savings, as well as the benefits of vehicle-to-home use, monetary benefits during the price spikes in stock market electricity and electric self- sufficiency during power outages stood out over selfless targets.
Tässä diplomityössä tutkitaan täyssähköautojen akustojen toissijaista hyödyntämistä vehicle- to-grid- ja vehicle-to-home-kontekstissa. Tutkimuksessa suoritettiin kirjallisuuskatsaus vehicle-to- grid- ja vehice-to-home-järjestelmien vahvuuksista ja heikkouksista eri sidosryhmien näkökulmista. Kirjallisuuskatsauksen pohjalta laadittiin kyselytutkimus, joka toteutettiin keväällä 2023. Kutsu kyselytutkimukseen lähetettiin 5 000 suomalaiselle sähköauton haltijalle. Kyselyyn vastasi yhteensä 1 433 henkilöä. Kyselyn vastauksia analysoitiin ja tuloksia verrattiin kirjallisuuskatsauksen tuloksiin.
Tehdyt tutkimukset osoittavat, että vehicle-to-grid- ja vehicle-to-home-teknologiat voivat tarjota sähköverkko-operaattorille keinon verkon tasapainottamiseen sekä kysynnän vaihtelevuuden aiheuttamien huippujen ja kuoppien leikkaamiseen. Näihin liittyy luonnollisesti myös omat haasteensa, sillä sähköautoilijaa ei voida pitää pysyvänä sähköverkon voimavarana. Toisaalta latauspistevalmistajan näkökulmasta komponenttien elinkaaren hallinta helpottuu, sillä latauspisteet ovat tasaisemmin käytössä, jolloin elektroniikka niiden sisällä ei joudu kokemaan yhtä suurta lämpötilavaihtelua. Merkittävän haasteena on kuitenkin yleisesti liiketoiminnan kannattavuuden suuret riskit. Puolestaan ajoneuvovalmistajalle teknologiat tuovat ensinnäkin vaihtoehtoiset uusiokäyttömahdollisuudet akustoille, jolloin ympäristöystävällisyydestään kritisoitujen akustojen elinkaarta saadaan pidennettyä ja samalla hillittyä autojen arvonalenemaa. Toisaalta vehicle-to-grid-lataus voi kuluttaa akuston kapasiteettia viivästettyä lataus nopeammin, jolloin akuston käyttöaika ensisijaisessa käyttötarkoituksessa lyhenee. Sähköautoilijan kannalta vehicle-to-grid-käytöstä on rahallinen hyötyminen, sillä sähköä voisi myydä takaisin sähköverkkoon ja vehicle-to- home-käyttö tarjoaisi keskimääräiselle sähköautoilijalle noin kahdeksi vuorokaudeksi omakotitalouden sähköomavaraisuuden. Näitä hyötyjä varjostaa kuitenkin pelko akuston hajoamisesta sekä käytön lisäämä kantama-ahdistus.
Kyselytutkimuksen vastaajien ensisijaisena motivaattorina toiminnassaan tehdyn tutkimuksen kontekstissa on henkilökohtainen hyötyminen. Sähköauton hankinnan tärkeimpänä syynä korostui edulliset käyttökustannukset, vehicle-to-grid-järjestelmien hyödyistä nousivat käyttäjän hätäenergiavarastona toimiminen ja välittömät käyttäjän kustannussäästöt sekä vehicle-to-home-käytön hyötyinä rahallinen hyötyminen pörssisähkön hintapiikkien aikana ja sähköomavaraisuus sähkökatkojen aikana erottuivat yli epäitsekkäiden tavoitteiden.
This thesis explores the secondary use of battery packs for all-electric vehicles in a vehicle-to-grid and vehicle-to-home context. The study conducted a literature review of the strengths and weaknesses of vehicle-to-grid and vehicle-to-home systems from the perspectives of different stakeholder groups. Based on the literature review, a survey was conducted in the spring of 2023. An invitation to the survey was sent to 5,000 Finnish electric car holders. A total of 1,433 people responded to the survey. The survey responses were analyzed, and the results were compared with the results of the literature review.
Studies carried out show that vehicle-to-grid and vehicle-to-home technologies can provide the grid operator a way to balance the grid and cut peaks and pits caused by demand-to-distribution. Of course, these also present their own challenges, as an electric motorist cannot be considered a permanent power source for the electricity grid. On the other hand, from the point of view of the charging point manufacturer, the life cycle management of components becomes easier, while charging points are more evenly used, so that the electronics inside of them do not have to experience the same high temperature variation. However, a major challenge in general is the risks inherent in the profitability of business operations. In turn, for the vehicle manufacturer, the technologies will provide alternative reuse possibilities for the batteries, thus extending the lifespan of the environmentally critical batteries and, at the same time, curbing the value decline of the cars. On the other hand, vehicle-to-grid charging can consume battery capacity after a delay la-back, thus reducing battery life for primary use. From the electric car driver's point of view, there is a monetary benefit from vehicle-to-grid use, as electricity could be sold back to the electricity grid and vehicle-to-home use would provide the average electric car user with electricity self-sufficiency for about two days. However, these benefits are overshadowed by the fear of the decay of the battery, as well as the increased range anxiety caused by the use.
The primary motivator of survey respondents in the context of research conducted in their activities is personal gain. The main reason for the acquisition of the electric car was the emphasis on low operating costs, the benefits of vehicle-to-grid systems were increased by the user's emergency energy storage and immediate user cost savings, as well as the benefits of vehicle-to-home use, monetary benefits during the price spikes in stock market electricity and electric self- sufficiency during power outages stood out over selfless targets.