Studie: Elnätet måste bli smartare för att klara elbilar

Ingenjörsstudenterna Sara Wänéus och Catherine Östergren har i sitt ex-jobb undersökt elnätbolagens beredskap för en storskalig elektrifiering i transportsektorn. 45 nätbolag har svarat på enkätfrågorna.

Svaren visar att anslutning av ny laddinfrastruktur främst ger kapacitetsbrist i elnätet på kvartersnivå. Dessutom har nätbolagen dålig koll på var i näten hemmaladdning sker eftersom det inte finns något krav på registrering när hushåll köper laddboxar.

Exjobbet har gjorts i ett samarbete mellan elkraftsbranschens intresseorganisationen Power Circle och Uppsala universitet. Daniel Kulin, exjobbarnas handledare på Power Circle, tycker att det mest förvånande resultatet är att nätbolagen inte har bättre beredskap för elektrifiering i transportsektorn.

– Enkäten visar att 30 procent av nätbolagen inte vidtar några åtgärder i dag för att höja effekten. Här ser vi att Sverige ligger efter. Vårt elsystem är gammalt och kan inte riktigt möta upp teknikutvecklingen på fordonssidan. Politikerna behöver ge nätbolagen förutsättningar för att göra investeringar, säger han.

"Kraftigt överdimensionerat elnät"

Tidigare i år presenterade Power Circle en prognos som säger att Sverige kommer att ha omkring 2,5 miljoner laddbara fordon år 2030. I simuleringar har exjobbarna Sara Wänéus och Catherine Östergren undersökt hur ett fiktivt kvarter skulle påverkas om antalet elbilar successivt ökar till motsvarande andel. Det fiktiva kvarteret omfattade 121 hushåll i olika storlekar i Sundsvall och simuleringarna sträckte sig från 2019 till 2030.

Resultaten visar att toppeffekten i kvarteret ökade markant när antalet elbilar steg. Effektuttaget ökade snabbare än kvarterets användning av elenergi, till stor del på grund av att elbilsladdning brukar ske när samhällets övriga effektuttag är som störst.

Transformatorn i kvarteret klarade dock den ökande andelen elbilar utan att bli överlastad i simuleringen. Men toppeffekten närmade sig snabbt transformatorns beräknade kapacitet. Exjobbarna konstaterar att transformatorn kanske inte skulle räcka till om granskningen hade sträckt sig längre än till 2030.

– Vi slogs av hur kraftigt överdimensionerat elnätet är och hur sällan topplast inträffar, säger Sara Wänéus.

Realtidsmätning krävs vid transformatorstationerna

I en särskild analys simulerades ett worst case-scenario där alla elbilar i kvarteret laddades på kvällarna. Då skulle transformatorn utsättas för skadlig överbelastning under vissa perioder under vintern.

Här skulle smart styrning av elbilsladdningen kunna spela en viktig roll, enligt exjobbarna och Power Circle.

– Det finns en otrolig potential i smart laddning bara elnätet skulle kunna svara upp mot de moderna komponenterna och digitaliseras så att det kan ge styrsignaler, säger Sara Wänéus.

Med sådan smart styrning skulle transportsektorn kunna elektrifieras på ett mer kostnadseffektivt sätt, menar Daniel Kulin. Men det krävs att realtidsmätning införs vid transformatorstationerna.

Ska kartlägga olika beredskap

– Om elnätet vore smart kunde det ge en signal när kärnan i transformatorn börjar bli varm. Då kan en prissignal skickas så att laddboxarna får en möjlighet att styra ner sig. I dag styrs laddboxarna mot husets huvudsäkring, men systemets flaskhals sitter högre upp i elnätet, säger Daniel Kulin.

Exjobbets resultat står i samklang med Ny Tekniks rapportering från förra året om hur elnätet skulle klara om dagens alla fem miljoner personbilar blev laddbara. Flera experter bedömde då att det främst är lokalt som flaskhalsar riskerar att uppstå. Även då efterfrågades smart laddstyrning för att minska effektbehovet.

Power Circle kommer att använda exjobbet i ett framtida projekt som syftar till att kartlägga varför nätbolagen har så olika beredskap för elektrifieringen i transportsektorn.