Using Energy Storage Systems to Provide Grid Support for Ferry Charging

Den norske staten har som mål å få en fossilfri kollektivtrafikk innen 2025, dette inkluderer fergeflåten. For mange fergestrekk vil elektrifisering være den beste løsningen. For å kunne gjen- nomføre dette må distribusjonsnettet i området kunne levere høy nok effekt til å lade de kommende fergene. Mange kaier har i dag ikke nok tilgjengelig effekt til dette formålet. En mulig løsning på dette problemet er å installere batteribaserte energilagringssystemer (BESS) som støtter opp distribusjonsnettet under fergeladning. Denne oppgaven fokuserer på Beyonders LIC teknologi og vil undersøke om den passer inn i fergeladningsemarkedet. To case-studier er utført for å se hvordan en Litium-Ion Kondensator (LIC) sammenligner seg med den mest brukte batteriteknologien, Litium-Ion Batteri (LIB). Case-studie 2 sammenligner også en nettoppgradering med BESS-løsningene. LIC har høy effekttetthet, men begrenset energitetthet, mens LIB har høy energitetthet og begrenset effekttetthet. I applikasjoner som krever høy effekt, slik som fergelading, vil LIB i stor grad måtte overdimensjoneres for å levere ønsket effekt, mens LIC ikke vil ha dette problemet. En måte å utnytte styrkene til begge teknologiene på er å kombinere dem i et hybrid energilagringssystem (HESS). Etter gjennomføring av casestudiene, gjøres en mer generell analyse av de tekniske, økonomiske og miljømessige aspektene. Resultatene fra den tekniske analysen viste at mange kaier krever høyere effekt enn det som er tilgjengelig. Å inkludere et BESS kan imidlertid minimere den nødvendige nettoppgraderingen og redusere de totale kostnadene. Hvor lenge fergen lader vil påvirke om LIC eller LIB er den beste løsningen. Når ladetiden er under 6 minutter, vil LIC ha et mindre overflateareal enn LIB. Selv om LIC er dyrere per energienhet, var prisen per effektenhet lavere for LIC enn LIB. Dersom fergen lades i 5 minutter, er prisen på Beyonders LIC beregnet til 151 USD/kW, mens prisen på det valgte LIB er 496 USD/kW. I den økonomiske analysen er en del av hovedfunnene at det ikke er noen sammenheng mellom prisen på en nettoppgradering og manglende effekt. Hvert tilfelle vil være unikt på grunn av varierende infrastruktur ved fergekaiene. Å bruke høyere effekt har en ekstra kostnad knyttet til seg, og å inkludere et BESS er en god måte å redusere denne kostnaden på, samtidig som belastningen på nettet reduseres. Miljøanalysen viser at LIC har lavere utslipp enn LIB. I Casestudie 1 har produksjon av LIB et 6,3 ganger høyere CO2 utslipp enn produksjon av LIC. Ettersom LIC lagrer mindre energi enn LIB i høyeffektapplikasjoner, vil LIC være det mest miljøvennlige alternativet når man beregner utslipp fra kWh. Avslutningsvis ser Beyonders LIC ut til å passe godt inn i markedet for fergeladning, ut ifra analysene gjort i denne oppgaven. LIC vil særlig egne seg for bruk i fergeladning under disse omstendighetene: høyt effektbehov, kort ladetid og begrenset tilgjengelig effekt i nettet. LIB vil fortsatt være en tøff konkurrent i dette markedet, ettersom teknologien er mer etablert, og markedet kan være skeptisk til nye teknologier