Elektromobilność z perspektywy sieci dystrybucyjnej

Transkrypt

1 Elektromobilność z perspektywy sieci dystrybucyjnej Tomasz Rodziewicz Warszawa, 28 października 2016 r.

2 Inne podmioty na rynku E-mobility - Rynek w Polsce Producenci baterii Producenci samochodów elektrycznych Sprzedawca baterii Sprzedawca samochodów elektrycznych Ładowarka publiczna Samochód Bateria Producenci ładowarek Sprzedawca ładowarek Ładowarka domowa Koncern energetyczny Koncern energetyczny Ładowarki pod klucz Sprzedawca prądu Ładowarka publiczna Planowana oddzielna ustawa dedykowaną paliwom alternatywnym, oraz niezbędne zmiany z innych ustawach (jak np. Prawo energetyczne) Ładowarka publiczna KLIENT Sprzedaż roczna EV* Dynamika Włochy % Austria % Norwegia % Niemcy % Belgia % Dania % Holandia %

3 Krajowe ramy polityki rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych Oddzielna ustawa dedykowana paliwom alternatywnym?

4 Planowana liczba pojazdów elektrycznych i punktów ładowania w 32 aglomeracjach i obszarach gęsto zaludnionych w roku 2020 Szacunkowe ilości dla większych miast: 54 tys. aut 6,8 tys. publicznych punktów ładowania 300 szybkich ładowarek Zmiany Prawo budowalne:

5 Wolumeny z perspektywy OSD Uproszczone studium 1 samochód osobowy Przebieg = km/rok (40 km/dzień) Zużycie = 0,16 kwh/km Roczne zapotrzebowanie na energię = kwh aut = MWh/rok aut = MWh/rok = 2,4 TWh Moc pojedynczego ładowania wolnego 3,3-6,6 kw Moc pojedynczego szykiego ładowania 43 kw Uproszczone studium 2 autobus elektryczny Przebieg = km/rok Zużycie = 1,2 kwh/km Roczne zapotrzebowanie na energię = kwh 100 autobusów = MWh autobusów = MWh autobusów = 4,5 TWh MWh Moc pojedynczego ładowania: kw

6 Wpływ na sieć Rozwój elektromobilności będzie miał wpływ na sieć dystrybucyjną Potencjalne problemy mogą zależeć od typu sieci Istotne parametry: - Wolumen - Moc ładowania - Profil ładowania - Lokalizacja stacji ładowania - Nasycenie stacjami ładowania na danym obszarze Ładowanie auta bez zarządzania popytem

7 Licznik rozliczeniowe stan obecny Liczniki energii elektrycznej służące do rozliczeń za pobraną energię elektryczną zawsze są własnością OSD. OSD liczniki klasy AMI instaluje tylko w projektach pilotażowych. Typowym rozwiązaniem dla pozostałych Klientów jest układ pomiarowy wyposażony w instalację liczników energii elektrycznej bez zdalnego odczytu. W uzasadnionych przypadkach układ pomiarowych jest wyposażany w liczniki energii elektrycznej z systemem zdalnej transmisji danych oraz funkcją rozłącznika. Liczniki ze zdalnym odczytem nie są licznikami klasy AMI. Standardowo liczniki energii elektrycznej instalowane w układach pomiarowych powyżej mocy 40kW posiadają rejestrację profilu obciążenia w zakresie wartości pomiarowych (15-min wartości rejestrów energii) oraz wartości sieciowych (10-min wartości napięć i prądów). Zdalna akwizycja danych pomiarowych jest realizowana cztery raz na dobę przez odpowiednio zdefiniowane harmonogramy grup odczytowych.

8 Licznik rozliczeniowy Operator infrastruktury ładowania może korzystać dla swoich celów z podliczników lub urządzeń pomiarowych zabudowanych w infrastrukturze ładowania, przy założeniu, że usługa ładowania nie jest traktowana jako sprzedaż energii Licznik rozliczeniowy, zgodnie z obowiązującymi obecnie w tym zakresie regulacjami powinien być zainstalowany przed punktem ładowania i posiadać wymaganą cechę legalizacyjną. W większości przypadków jest on własnością OSD. W oparciu o wskazania tego licznika następują rozliczenia pomiędzy OSD a właścicielem / operatorem infrastruktury ładowania. może posłużyć do łącznego rozliczenia kilku stacji zainstalowanych obok siebie np. dla rozwiązań carsharingowych lub rozliczać zużycie energii w całym zasilanym obiekcie niekoniecznie tylko dla stacji ładowania. Ze względu na różne standardy (np. wymiary) publicznych stacji ładowania, trudno o instalację wewnątrz stacji.

9 Liczniki Dyrektywa PE 2014/94/UE z dnia 22 października 2014 r. w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych Preambuła 28) Przy ładowaniu pojazdów elektrycznych w punktach ładowania powinno się o ile jest to racjonalne z technicznego i finansowego punktu widzenia wykorzystywać inteligentne systemy pomiarowe, by przyczyniać się do stabilności systemów elektroenergetycznych w ten sposób, że akumulatory byłyby ładowane z sieci w godzinach o niskim ogólnym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, oraz by umożliwiać bezpieczne i elastyczne przekazywanie danych. W perspektywie długoterminowej można by także przewidzieć przesyłanie mocy z akumulatorów z powrotem do sieci w godzinach o wysokim ogólnym zapotrzebowaniu na energię elektryczną. Inteligentne systemy pomiarowe zdefiniowane w dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/27/UE (1) umożliwiają generowanie w czasie rzeczywistym danych koniecznych, aby zapewnić stabilność sieci i zachęcać do racjonalnego korzystania z usług w zakresie ładowania. Inteligentne systemy pomiarowe dostarczają dokładnych i przejrzystych informacji na temat kosztu i dostępności usług w zakresie ładowania, co zachęca do ładowania poza godzinami szczytu, tzn. w godzinach o niskim ogólnym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, kiedy ceny energii są niskie. Korzystanie z inteligentnych systemów pomiarowych optymalizuje ładowanie z korzyścią dla systemu elektroenergetycznego i dla konsumentów. 29) Jeśli chodzi o punkty ładowania pojazdów elektrycznych niedostępne publicznie, państwa członkowskie powinny postawić sobie za cel zbadanie technicznej i finansowej wykonalności synergii z planami wprowadzenia inteligentnych liczników wynikającymi z zobowiązania zawartego w załączniku I.2 do dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/72/WE. Art. 4 ust. 7.Ładowanie pojazdów elektrycznych w publicznie dostępnych punktach ładowania odbywa się z wykorzystaniem jeżeli jest to wykonalne techniczne i racjonalne ekonomicznie inteligentnych systemów pomiarowych zdefiniowanych w art. 2 pkt 28 dyrektywy 2012/27/UE i spełnia wymogi określone w art. 9 ust. 2 tej dyrektywy.

10 Studium przypadku 50 kw nn centrum miasta

11 Studium przypadku 50 kw nn centrum miasta Granica/miejsce dostawy: zestaw złączowy z pomiarem ZK4a+1P Lokalizacja licznika: w złączu pomiarowym Zakres przyłącza i rozbudowy sieci: z rozdzielnicy nn projektowanej stacji transformatorowej wyprowadzić odcinek linii kablowej 4 x 240 mm2 do zestawu złączowego. Budowa stacji transformatorowej prefabrykowanej z 3-polową rozdzielnicą SN. Projektowaną stację włączyć do linii kablowej SN relacji stacja transformatorowa W projektowanej stacji zabudować transformator 21/0,4 kv o mocy 250kVA. Decyzje formalne: opracowanie dokumentacji technicznej i prawnej. Uzyskanie zgód właścicieli działek dla inwestycji oraz ustanowienie służebności przesyłu. Pozwolenie na budowę, Decyzja o zajęciu pasa drogowego. Projekt organizacji ruchu. Orientacyjny czas przyłączenia: 18 miesięcy Orientacyjne koszty po stronie OSD: 125 tyś. PLN netto Opłata przyłączeniowa: 50 kw * 61,60 zł/kw = 3,08 tyś. PLN netto Parking przy drodze krajowej, centrum miasta

12 Studium przypadku 50 kw nn centrum miasta Bariery Ograniczenia w możliwości budowy sieci w pasach drogowych (5 m od pasa drogowego) ustawa o drogach Brak regulacji umożliwiających pozyskanie tzw. prawa drogi dla nowych linii oraz dostępu do istniejących urządzeń (brak ustawy o korytarzach przesyłowych) Długotrwałe procedury w zakresie uzyskania pozwolenia na budowę sieci nn i SN Pozyskanie zgód właścicieli gruntów oraz w niektórych wypadkach zgody konserwatora zabytków Jak je przezwyciężyć? Dobra komunikacja z OSD właściciel stacji ładowania powinien uwzględniać aspekty przyłączeniowe już na etapie planowania przedsięwzięcia i ustalania lokalizacji stacji. Skrócenie czasu przyłączenia w przypadku wprowadzenia zmian regulacyjnych, o których mowa m.in. w Krajowych ramach OSD będą w stanie szybciej realizować swój zakres umów o przyłączenie stacji ładowania. Parking przy drodze krajowej, centrum miasta

13 Oświetlenie drogowe jako element infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych? Miasto St. Warszawa obsługa podmioty zew., majątek miasta, 110 tys. pkt Energa Oświetlenie sp. z o.o. majątek, koncesja sprzedaż ee., 325 tys. pkt, Kraj punkty świetlne (pkt) Kalisz tys. Kraj łącznie tys. spółki łącznie 660 tys. Jednostki Samorządu Terytorialnego (JST) Enea Oświetlenie sp. z o.o. majątek, brak koncesji, 360 tys. pkt w strukturze operatora 650 tys. pkt Oświetlenie Uliczne i Drogowe sp. z o.o. w strukturze operatora 630 tys. pkt 13

14 Oświetlenie drogowe jako element infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych? Greg Edwards Transport Planner, LB Hounslow Potrzebna zmiana filozofii budowania i modernizacji oświetlenia drogowego Sieć oświetlenia ulicznego Sieć dystrybucyjna nn

15 Wybrane aktywności Energia dla Mobilności (Wrocław, Kraków) e-bus (Jaworzno) TESLA Supercharger URABACT II: Pojazdy Elektryczne w Miejskiej Europie (Katowice) e-rowery (Zakopane)

16 Energia dla Mobilności Projekt, którego celem jest zebranie danych w zakresie technicznych, ekonomicznych i ekologicznych aspektów flotowego użytkowania pojazdów elektrycznych i infrastruktury ładowania Nissan Leaf Nissan e-nv200 Zasięg na jednym ładowaniu: 199 km (NEDC) Prędkość max.: 140 km/h Bateria: 24 kwh Zużycie energii: 15 kwh/100 km Czas ładowania: Szybkie ładowanie: 30 min. Stacja ładowania: 7 h Gniazdko: 10 h Zasięg na jednym ładowaniu: 170 km (NEDC) Prędkość max.: 130 km/h Bateria: 24 kwh Zużycie energii: 16,5 kwh/100km

17 Porównanie różnych technologii ładowania pojazdów elektrycznych case: autobusy elektryczne Koszt infrastruktury i utrzymania Koszt pojazdów Potencjał rozpowszech nienia Niezawodność i dojrzałość (bus + infra) Zasięg Efektywność energetyczna Pojemność (pasażerska) Wpływ na ruch transportowy miasta Synergia z pasażerskimi EV Wpływ na sieć OSD (opr. wł.) Ogniwa paliwowe Wolne ładowanie Szybkie ładowanie Ładowanie + doładowywanie na przystankach Ładowanie indukcyjne Ładowanie i wymiana baterii (OSD) WNIOSKI: 1. Konkurencyjne technologie: szybkie ładowanie oraz wymiana baterii 2. Z perspektywy wpływu na sieć OSD preferowana technologia wymiany Zestawienie opracowane na podstawie materiałów z 3rd E-mobility Stakeholder Forum (Bruksela, ), prezentujących rezultaty flagowych europejskich projektów e-mobility: TAURON inteligentna sieć

18 Projekt demonstracyjny e-bus (mobilne systemy magazynowania) Technologia magazynowania istotna dla OSD w związku z wyzwaniami dotyczącymi rozwoju integracji OZE, regulacji jakościowej oraz optymalnego wykorzystania i rozwoju infrastruktury sieciowej. Projekt przewiduje budowę i uruchomienie demonstracyjnej stacji ładowania i wymiany baterii dla autobusów elektrycznych. Będzie to z jednej strony, innowacyjny system transportu publicznego, z drugiej zaś pilotażowy system magazynowania energii w stacjonarnej i mobilnej infrastrukturze elektroenergetycznej. System zostanie wykorzystany do przeprowadzenia testów i prac badawczorozwojowych w zakresie optymalnego użytkowania infrastruktury elektroenergetycznej.

19 Szybkie ładowanie vs swapping Szybkie ładowanie: 60 autobusów elektrycznych Opcja 1 20 stacji szybkiego ładowania moc 500 kw/stację = 10 MW ładowanie po szczytach komunikacyjnych MW Opcja 2 2 stacje ładowania i wymiany baterii moc 1 MW/stacja = 2 MW wolne ładowanie baterii na stacji zarządzanie procesem ładowania krzywa obciążenia dobowego sieci SN opcja 1 opcja 2 Dlaczego swapping? Uniknięte inwestycje OSD i bardziej efektywne wykorzystanie istniejącej infrastruktury (narzędzie do rozmów z URE) Ograniczenie negatywnego wpływu szybkiego ładowania na sieć OSD i parametry jakościowe energii Budowa kompetencji w zakresie wykorzystania systemów magazynowania energii dla efektywniejszego wykorzystania infrastruktury sieciowej Możliwość wykorzystania częściowo wyeksploatowanych baterii w sieci OSD min. Obciążenia szczytowe Parametry jakościowe energii Topologia i rozwój sieci Czas i koszt przyłączenia

20 Wyzwania i szanse Wyzwania związane z niekontrolowanym ładowaniem: o o o o o o o Ryzyka lokalnych ograniczeń Bardziej intensywna eksploatacja sieci nn/sn w godzinach szczytu w górnych granicach jej możliwości Koszty wzmocnienia i automatyzacji sieci nn i SN Jakość energii Gotowość do przyłączenia i czas Planowanie sieci i moc szczytowa Nadzór, zbieranie i przetwarzanie danych Szanse związane z kontrolowanym ładowaniem i integracją z siecią inteligentną (Smart Grid) o Lokalne bilansowanie, przesuwanie szczytów zapotrzebowania o Wsparcie w zakresie regulacji mocą bierną o Ograniczenie / przesunięcie w czasie konieczności modernizacji i rozbudowy sieci o Potencjalna wartość dodana z nowych usług po zmianach regulacyjnych

21 Wpływ na funkcjonowanie OSD Rozwój infrastruktury ładowania będzie miał duży wpływ na funkcjonowanie OSD. konieczne będzie poniesienie istotnych nakładów na rozwój sieci, w szczególności nn Wzrost zapotrzebowania na energię jest szansą dla energetyki, wyzwaniem jest profil zużycia i moc Wzrost zapotrzebowania na moc. Kumulacja ładowania w okresie zwiększonego zapotrzebowania na energię elektryczną może stanowić wyzwania dla systemu Po stronie OSD pojawi się konieczność poniesienia nakładów związanych z dynamicznym rozwojem infrastruktury ładowania Konieczne jest zapewnienie mechanizmów wsparcia i źródeł finansowania dla tego zadania

22 Dziękuję za uwagę