Latest revision as of 14:22, 26 January 2021

Abstract

a result of the acknowledgment of climate change and the agreements set forth to combat it, the share of renewable energies in our power systems is growing. Due to the interlinking of the European power systems, imbalances can be expected to increase in the Norwegian grid as well as in other European countries. Combined with the rising amount of distributed energy production and the electrification of the Norwegian society, it is evident that new solutions are needed.   This thesis investigates the use of used electric vehicle batteries in second-life battery systems, with the goal of determining its feasibility in the Norwegian power system. Several aspects are examined in a literature review: suitability, availability, costs, laws and regulations, and the repurposing process. In addition, an in-depth use case is conducted for the peak shaving application in south-eastern Norway.   The use case employed consumption data from one substation and its associated consumer nodes and explored peak shaving in both households and at the associated substation. Household peak shaving was achieved, but to what degree was dependent on the individual consumption patterns. The cost of the battery system was too high for it to be reasonable for households to implement these systems at current electricity prices. Substation peak shaving was most efficiently accomplished by using one large battery at the substation, although the collected peak shaving of the households also shaved the peaks at the substation. The cost of one large battery is expected to be considerably lower than the aggregated cost of the household batteries needed to achieve the same peak shaving effect as one larger battery, but it is not necessarily profitable in comparison to upgrading the substation.  The literature study revealed promising results with regards to capabilities, availability of batteries, and an increasing experience level. However, some questions remain regarding the second-life aging and lifespan. Lifespans of 4-29 years have been suggested, depending on the application. Also, guidelines and clearer regulations are needed to ensure safe handling during processing. How feasible or profitable a second-life battery system is, depends on the application, battery price, and repurposing cost. Balancing services and frequency regulation might be feasible applications today, while others could become feasible within the decade. In conclusion, second-life battery systems could have a future in the Norwegian power system, given some conditions and developments. However, it is not likely until 2025 at the earliest. Som et resultat av målsetningene til ulike klimaavtaler, er en økende andel fornybar energi på vei inn i kraftsystemene. Det europeiske kraftsystemet knyttes stadig mer sammen og resulterer i utfordringer for nettet, både i Norge og i Europa for øvrig. Dette, kombinert med en økende andel av distribuert kraftproduksjon og elektrifiseringen av det norske samfunnet, gir opphav til et behov for nye løsninger.  Denne masteroppgaven har som hovedmål å finne ut om gjenbrukte elbilbatterier har en fremtid i det norske kraftsystemet. For å avgjøre dette, er flere faktorer blitt undersøkt i en litteraturstudie: egnethet, tilgjengelighet, kostnader, lover og forskrifter og hvordan slike batterier kan gjenbrukes. I tillegg til litteraturstudiet er det uført en case-studie for såkalt "peak shaving" i Hvaler, sør-øst i Norge.   Case-studiet er basert på forbruksdata fra en nettstasjon og dens tilknyttede kunder, og undersøker peak shaving ved hjelp av simuleringer for både husholdninger og nettstasjonen de er knyttet til. Forbrukskutt ble oppnådd i varierende grad for husholdningene, avhengig av forbruksmønster. Kostanden til batterisystemet viste seg å uansett være for høy til at det vil lønne seg for husholdningskunder. Den samlede effekten av forbrukskutt hos husholdningene førte til redusert forbruk hos nettstasjonen også, men ett enkelt stort batteri gjorde jobben mer effektivt. I tillegg er kostnaden forventet å være betydelig lavere, men ikke nødvendigvis et mer lønnsomt alternativ til en eventuell oppgradering av nettstasjonen.   Litteraturstudiet ga lovende resultater når det kom til egnethet og tilgjengelighet av batterier. Kunnskapsnivået ser også ut til å være stigende. På den andre siden gjenstår en del spørsmål angående aldring og levetid for gjenbrukte batterier. En levetid på 4-29 år har blitt foreslått, avhengig av bruksområde. Det er også behov for tydeligere retningslinjer og forskrifter for håndtering av brukte elbilbatterier. Lønnsomheten til disse batterisystemene avhenger av batteripris, prosesseringskostnader og bruksområde. Systemer brukt i nettjenester, som frekvensregulering, kan være levedyktige allerede i dag. Andre bruksområder kan bli lønnsomme innen dette tiåret. Altså kan gjenbrukte elbilbatterier ha en fremtid i det norske kraftsystemet, gitt noen forutsetninger. Likevel virker det ikke sannsynlig at dette skjer før tidligst 2025. M-MF

Original document

The different versions of the original document can be found in:

• https://hdl.handle.net/11250/2680376