Därför blir elbilar grönare när de står stilla

Elbilar förknippas ofta med lägre utsläpp under körning, men deras miljöpåverkan slutar inte när bilen rullar in på uppfarten. När elbilen står stilla kan den nämligen bli en del av ett större energisystem, där batteriet får en annan roll än att bara driva bilen framåt. Genom smart laddning, lagring av el och i vissa fall dubbelriktad laddning kan batteriet bidra till att använda mer förnybar energi och avlasta elnätet. Det innebär att en parkerad elbil i vissa situationer kan bidra till minskad klimatpåverkan. Men hur fungerar det egentligen, och varför spelar tiden när bilen står stilla en viktig roll?

När elbilen lagrar förnybar energi

En parkerad elbil behöver inte vara helt passiv. Batteriet kan fungera som en energireserv som laddas när tillgången på el är god och behovet i nätet är lågt. Det blir särskilt intressant när elen kommer från förnybara energikällor som sol och vind, eftersom produktionen från dessa varierar över dygnet. Genom att styra laddningen till tidpunkter då elproduktionen är hög kan bilen använda en större andel el med låg klimatpåverkan. På så sätt handlar elbilens miljönytta inte bara om vad som händer under själva körningen, utan också om hur bilen laddas när den står parkerad.

Solenergi kan lagras i bilens batteri

Solceller producerar mest el under dagtid, medan många hushåll använder en stor del av sin el på morgonen och kvällen. En elbil som står parkerad under dagen kan därför laddas när solproduktionen är hög. Det gör batteriet till ett tillfälligt lager för el som annars kan behöva användas direkt eller matas ut på elnätet. För den som har egna solceller kan detta innebära att mer av den egenproducerade elen används till bilen. Hur stor klimatnyttan blir beror samtidigt på elmixen, laddningens effektivitet och hur energin hade använts utan bilen.

Vindkraft fungerar på ett annat sätt eftersom produktionen inte följer ett lika tydligt dygnsmönster. När det blåser mycket kan elproduktionen bli hög även under perioder då efterfrågan är lägre. Smart laddning gör det möjligt att anpassa bilens laddning efter sådana variationer. I stället för att alltid börja ladda direkt när kabeln ansluts kan systemet vänta tills en lämpligare tidpunkt. Det kan minska behovet av att använda el från mer utsläppsintensiva produktionsslag under vissa timmar. Batteriet behöver alltså inte bara betraktas som en energikälla för bilen, utan även som en flexibel del av elsystemet.

Smart laddning styr när bilen laddas

Smart laddning innebär att laddningen kan styras automatiskt utifrån exempelvis elpris, belastning på elnätet eller tillgången på förnybar el. Bilägaren kan samtidigt ange när bilen måste vara färdigladdad. Systemet kan därefter anpassa laddningen under tiden bilen står stilla. Om bilen exempelvis ska användas först på morgonen finns det ofta flera timmar att fördela laddningen över. Det minskar behovet av att ladda med maximal effekt direkt och skapar större möjligheter att välja timmar då elproduktionen och belastningen på nätet är mer gynnsamma.

För klimatpåverkan är det framför allt energins ursprung som spelar roll. Att flytta en laddning från en tidpunkt till en annan gör inte automatiskt elen fossilfri. Däremot kan tidsstyrningen öka möjligheten att använda el när produktionen från förnybara energikällor är hög. Samtidigt behöver hänsyn tas till batteriets energiförluster och den el som används av laddutrustningen. För den enskilda elbilen kan skillnaden mellan olika laddningstider därför variera. På systemnivå kan många flexibla batterier däremot tillsammans ge elsystemet större möjlighet att anpassa elanvändningen efter produktionen.

Batteriet kan användas mer än vid körning

Utvecklingen går också mot lösningar där elbilen kan kommunicera mer aktivt med elsystemet. Ett exempel är dubbelriktad laddning, där energi inte bara kan flyttas från elnätet till bilen utan även från bilen tillbaka till en byggnad eller i vissa fall elnätet. Då kan bilen fungera som energilager även när den inte används för transport. Tekniken kräver kompatibel bil, laddare och styrsystem, och alla elbilar har inte stöd för dessa funktioner. När förutsättningarna finns kan batteriet däremot få en betydligt bredare roll än som enbart drivkälla.

Så kan smart laddning minska klimatpåverkan

När en elbil står parkerad är batteriet normalt anslutet till en laddpunkt under en begränsad del av dygnet. Det skapar en möjlighet att bestämma när laddningen ska ske i stället för att alltid ladda med full effekt direkt. Smart laddning utnyttjar denna flexibilitet genom att flytta elanvändningen till lämpligare timmar. För elsystemet kan det innebära en jämnare belastning, särskilt när många fordon laddas samtidigt. För klimatet kan effekten bli positiv när laddningen i större utsträckning sammanfaller med elproduktion som har låga utsläpp. Tekniken gör därmed parkerade bilar till en flexibel elanvändare.

Laddningen kan anpassas efter elnätet

Elnätets belastning varierar under dygnet. Efterfrågan är ofta högre under vissa morgon- och kvällstimmar, medan belastningen kan vara lägre under andra perioder. Om många elbilar börjar ladda samtidigt kan det skapa ytterligare effekttoppar. Ett smart laddsystem kan i stället fördela laddningen över längre tid. Bilen kan exempelvis laddas långsammare när nätet är hårt belastat och snabbare när belastningen minskar. Förutsatt att bilen ändå har tillräckligt med energi när den ska användas kan denna flexibilitet minska behovet av att dimensionera elsystemet efter kortvariga toppar.

Elpriset kan också användas som en signal för när laddningen ska ske, även om pris och klimatpåverkan inte alltid följer varandra exakt. Ett lågt elpris kan sammanfalla med hög produktion från vindkraft, men det behöver inte betyda att elen automatiskt har lägst möjliga utsläpp. Ett mer avancerat system kan därför väga samman flera faktorer. Det kan exempelvis ta hänsyn till elpris, prognoser för produktion och belastningen på nätet. På så sätt kan laddningen styras mer precist än genom en enkel regel om att alltid ladda under de billigaste timmarna.

Många bilar kan ge större effekt

En enskild elbil har ett relativt litet batteri jämfört med den totala energimängden i ett elsystem. När många fordon kopplas samman blir den samlade kapaciteten däremot betydligt större. Tusentals parkerade bilar kan tillsammans representera en flexibel elanvändning som kan flyttas över flera timmar. Det kan vara värdefullt när produktionen från sol och vind varierar snabbt. För att denna potential ska kunna utnyttjas krävs fungerande styrning, kommunikation och incitament för bilägare. Det krävs också att laddningen fortfarande uppfyller bilägarens behov, eftersom fordonets huvudsakliga uppgift är att vara tillgängligt för transport.

Flexibiliteten kan beskrivas genom några centrala funktioner:

• Laddningen kan flyttas från perioder med hög belastning till timmar med lägre efterfrågan.

• Sol- och vindproduktion kan utnyttjas bättre när den är tillgänglig.

• Laddningseffekten kan anpassas efter hur mycket energi bilen behöver.

• Många anslutna fordon kan tillsammans bidra med betydande flexibilitet.

• Dubbelriktad laddning kan i vissa system även göra batteriet till en aktiv energiresurs.

Klimatnyttan beror på flera faktorer

Det går därför inte att säga att en parkerad elbil alltid blir grönare enbart genom att vänta med laddningen. Resultatet beror på vilken el som finns tillgänglig, hur laddningen styrs och vilka energibehov bilen har. Även batteriets verkningsgrad spelar roll, eftersom en del energi går förlorad när el lagras och senare används. Samtidigt kan smart laddning bidra till att elbilar integreras bättre med ett elsystem där förnybar produktion varierar över tiden. Det är alltså samspelet mellan bilen, laddaren, elnätet och elproduktionen som avgör den faktiska effekten.

Från parkerad bil till energiresurs

En elbil som står stilla kan i vissa fall användas som mer än ett transportmedel. Det beror på att batteriet innehåller en stor mängd lagrad energi som redan finns i bilen när den är parkerad. Med konventionell laddning går energin endast från elnätet till batteriet. Med dubbelriktad laddning kan energiflödet även gå åt andra hållet. Då kan bilen exempelvis förse ett hus med el under en period och senare laddas igen. Den parkerade bilen får därmed en funktion som liknar ett stationärt batterilager, även om användningen styrs av bilens behov.

Dubbelriktad laddning förändrar batteriets roll

Tekniken brukar delas upp i olika användningsområden beroende på vart energin skickas. Vid Vehicle-to-Home kan batteriet användas för att försörja det egna huset. Vehicle-to-Grid innebär i stället att bilen kan samverka med elnätet. Det finns även lösningar där bilen kan förse andra elektriska laster med energi. För att detta ska fungera krävs kompatibel hårdvara och programvara, och reglerna kan variera beroende på system och marknad. Därför är dubbelriktad laddning ännu inte en standardfunktion för alla elbilar. Potentialen ligger däremot i att samma batteri kan användas på flera sätt.

Om bilen laddas när elproduktionen är hög och sedan används som energilager när efterfrågan ökar kan energin flyttas i tid. Ett sådant upplägg kan exempelvis vara relevant för ett hushåll med solceller. Under dagen kan bilen ta emot överskottsel och på kvällen kan en del av energin användas i huset, om bil och laddsystem stödjer detta. Det kan minska behovet av att köpa el under vissa timmar. Samtidigt måste bilen ha tillräcklig laddning kvar för sin huvudsakliga användning. Styrningen behöver därför väga energinytta mot behovet av att bilen ska vara redo att köra.

Batteriet kan avlasta elnätet

På systemnivå kan många elbilar fungera som en flexibel resurs. Om efterfrågan på el ökar snabbt kan anslutna batterier i vissa fall minska sin laddning eller leverera energi. När efterfrågan sjunker kan laddningen återupptas. Det kan bidra till att jämna ut variationer mellan produktion och konsumtion. Förnybar elproduktion är särskilt relevant eftersom vindkraft och solkraft varierar med väderförhållanden och tid på dygnet. Elbilar kan därför komplettera annan flexibilitet i elsystemet. Effekten beror dock på hur många fordon som är anslutna, hur de styrs och vilka tekniska begränsningar som gäller.

För att parkerade elbilar ska kunna fungera som energiresurser krävs flera delar som samverkar. Det handlar bland annat om:

• Ett elbilsbatteri som stöder den aktuella laddtekniken.

• En laddare som kan styra och vid behov vända energiflödet.

• Programvara som samordnar laddning, elanvändning och tillgänglig energi.

• Ett elsystem och regelverk som tillåter den aktuella användningen.

• En styrning som säkerställer att bilen fortfarande har tillräcklig räckvidd när den behövs.

Batteriets livslängd är en viktig faktor

När ett batteri laddas och urladdas genomgår det kemiska förändringar som på sikt påverkar dess kapacitet. Extra användning som energilager kan därför behöva vägas mot batteriets åldrande. Hur stor påverkan blir beror bland annat på laddnivåer, temperatur, laddhastighet och hur djupt batteriet cyklas. Moderna batterisystem är utvecklade för omfattande användning, men det innebär inte att all energilagring är kostnadsfri eller utan tekniska konsekvenser. För att dubbelriktad laddning ska ge verklig nytta behöver styrningen därför ta hänsyn till både elsystemets behov och batteriets förutsättningar.