Systemausgleich mit Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung schwedischer Marktstrukturen und Batterieabbau durch gesteuertes Laden

Die zunehmende Verbreitung von Elektrofahrzeugen (EVs) schafft Möglichkeiten zur Unterstützung der Zuverlässigkeit des Stromsystems, indem EV-Batterien als dezentrale Speicherressourcen genutzt werden. Dieses Papier schlägt einen Optimierungsrahmen für EV-Aggregatoren vor, die an Märkten für Dienstleistungen zur Systemunterstützung durch unidirektionales intelligentes Laden (V1G) und Fahrzeug-zu-Netz (V2G) Betrieb teilnehmen, wobei explizit der Batteriealterung Rechnung getragen wird. Elf Szenarien werden im Kontext des schwedischen Strommarkts bewertet, um unterschiedliche Marktteilnahme-Strategien, Modelle zur Alterung und Entschädigungsregelungen für die Alterung zu untersuchen. Zwei Alterungsmodelle werden betrachtet: ein vereinfachtes empirisches Modell und ein detailliertes Lithium-Ionen-Alterungsmodell, das auf der Bildung einer festen Elektrolytgrenzschicht (SEI) basiert - eine Passivierungsschicht, die während des Betriebes der Batterie auf der negativen Elektrode entsteht und zur Kapazitätsminderung und Erhöhung des Innenwiderstandes beiträgt. Im Gegensatz zu den meisten vorherigen Studien, die sich nur auf den Kapazitätsverlust konzentrieren, erfasst der vorgeschlagene Rahmen sowohl die Kapazitätsminderung als auch die Leistungsfähigkeitseinbußen, was eine realistischere Planung und Kostenabschätzung ermöglicht. Die Ergebnisse zeigen, dass gesteuertes EV-Laden und die Teilnahme an zusätzlichen Dienstleistungen die wirtschaftlichen Ergebnisse im Vergleich zu unkontrolliertem Laden erheblich verbessern. In einer Fallstudie mit 55 EVs erzielt der EV-Aggregator täglich einen Nettoumsatz von bis zu 100 €, selbst bei einem relativ kleinen System. Gleichzeitig erhalten EV-Besitzer eine Reduzierung der Ladevkosten von bis zu 40% im Vergleich zum Basisszenario des unkontrollierten Ladens. Szenarien mit expliziter Entschädigung für die Alterung erreichen eine gerechtere Kostenverteilung mit minimalem Gewinnverlust für den EV-Aggregator. Eine Sensitivitätsanalyse zeigt zudem, dass die wesentlichen wirtschaftlichen Schlussfolgerungen über eine breite Palette von Annahmen zu den Kosten für die Alterung robust bleiben. Insgesamt bestätigt die Studie, dass batterienalterungsbewusste V1G/V2G-Strategien erhebliche wirtschaftliche Vorteile bieten können, während die betrieblichen Einschränkungen respektiert werden. • Alterungsbewusste V1G/V2G-Optimierung für schwedische Bezugsreserve-Märkte. • Vergleich von vereinfachten und SEI-basierten LFP-Alterungsmodellen einschließlich der Leistungsfähigkeitsminderung. • Validiert mit Alterungsdaten; 11 Marktszenarien quantifizieren die Gewinne von Aggregatoren und Besitzern.