kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Exploring Future Boat-to-Grid Revenue Streams, Battery health and Capacity in Sweden
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Heat and Power Technology.
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Heat and Power Technology.
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

With an increasing share of renewable energy sources and changing electricity consumption in homes, new demands are being placed on both the transmission network and the distribution network. The distribution network is not dimensioned to handle the increased and varied electricity production from photovoltaics and other renewable energy sources that are now being installed in more and more households. This change creates challenges because these energy sources cannot be controlled in the same way as traditional power plants, making electricity generation more unpredictable. At the same time, we are seeing a shift in electricity consumption in homes, with increased demand for electric car charging, smart home technologies and other new electrical appliances. This leads to higher and more varied loads on the distribution network, which was not originally designed to handle these new patterns of production and consumption. Coping with this new reality requires increased flexibility in the network. This means that the electricity network must be able to adapt quickly and efficiently to changes in both production and consumption. Flexibility solutions can range from smart grid technologies and battery storage to better control of electricity flows and flexible contracts with users and producers. These measures are essential to ensure a stable and reliable electricity supply in the future. Today, several actors are exploring vehicle-to-grid (V2G) technology, where electric vehicles can feed electricity back into the grid. Another interesting possibility is Boat-to-Grid (B2G) technology, as boats are often parked for most of the year, their batteries can be used for energy storage and contribute to the grid. This could become a valuable resource to stabilize and support the grid when needed. This study investigated the potential of B2G technology in Sweden. The analysis focused on the future capacity that electric leisure boat batteries can contribute to the grid and exanimated the share of electric leisure boats expected in the future. The study also evaluated the impact of the integration of B2G services on battery health through open-source simulations. The study also investigated the earning potential for boat owners in different B2G markets. In addition, anticipated future electricity markets for B2G integration were examined to assess their impact on battery system performance, lifetime and potential revenue. To summarize, it was estimated that the battery of electric leisure boats in Sweden can contribute with 23 400 MWh (with climate bonus) and 5 300 MWh (without climate bonus). The study also showed that battery health is not significantly affected by offering grid support services. In some cases, battery health was actually improved by providing these services. This shows that B2G technology is not only sustainable but also potentially beneficial for battery performance over time. The study also showed that currently, the largest source of revenue for B2G services is the Frequency Containment Reserve (FCR), which stabilizes the grid frequency. However, the FCR market is expected to become saturated in the future as more players start offering similar services. As a result, other electricity markets and ancillary services, such as the flexibility market and voltage regulation, will play a larger role in the revenue streams of B2G solutions.

Abstract [sv]

Med en ökande andel förnybara energikällor och en förändrad elförbrukning i hemmen ställs nya krav på både transmissionsnätet och distributionsnätet. Distributionsnätet är inte dimensionerat för att hantera den ökade och varierade elproduktion från solceller och andra förnybara energikällor som nu installeras i allt fler hushåll. Denna förändring skapar utmaningar eftersom dessa energikällor inte kan styras på samma sätt som traditionella kraftverk, vilket gör elproduktionen mer oplanerbar. Samtidigt ser vi en förändring i elförbrukningen i hemmen, med ökade behov för elbilsladdning, smarta hemteknologier och andra nya elektriska apparater. Detta leder till högre och mer varierad belastning på distributionsnätet, som ursprungligen inte var designat för att hantera dessa nya mönster av produktion och konsumtion. För att klara av denna nya verklighet krävs en ökad flexibilitet i nätet. Det innebär att elnätet måste kunna anpassa sig snabbt och effektivt till förändringar i både produktion och förbrukning. Flexibilitetslösningar kan vara allt från smart teknik i elnätet och batterilagring till att kunna styra elflödena bättre och ha flexibla avtal med användare och producenter. Dessa åtgärder är viktiga för att vi ska ha en stabil och pålitlig elförsörjning i framtiden. Idag utforskar flera aktörer V2G-teknologi (Vehicle-to-Grid), där elbilar kan återföra el till nätet. En annan intressant möjlighet är B2G-teknologi (Boat-to-Grid). Eftersom båtar ofta står oanvända under större delen av året, kan deras batterier användas för energilagring och bidra till elnätet. Detta kan bli en värdefull resurs för att stabilisera och stödja nätet vid behov. Denna studie undersökte potentialen med B2G teknologi i Sverige. Analysen fokuserade på den framtida kapaciteten som elfritidsbåtars batterier kan bidra med till elnätet och undersökte andelen elektriska fritidsbåtar som förväntas finnas i framtiden. Studien utvärderade även hur integrationen av B2G-tjänster påverkade batterihälsan genom simuleringar med hjälp av en öppen källkod. Studien undersökte även vilken intjäningspotential som finns för båtägare inom olika B2G-marknader. Dessutom undersöktes framtida elmarknader för B2G-integration att undersökas för att bedöma deras påverkan på batterisystemens prestanda, livslängd och potentiella intäkter.svis estimerades det att elfritidsbåtars batteri i Sverige kan bidra med 23 400 MWh (med klimatbonus) respektive 5 300 MWh (utan klimatbonus). Studien visade även att batterihälsan inte påverkas nämnvärt av att erbjuda stödtjänster till elnätet. I vissa fall förbättrades faktiskt batterihälsan genom att bidra med dessa tjänster. Detta visar att B2G-teknologi inte bara är hållbar utan även potentiellt fördelaktig för batteriets prestanda över tid. Studien visade även att för närvarande är den största inkomstkällan för B2G-tjänster Frequency Containment Reserve (FCR), som stabiliserar nätfrekvensen. Dock förväntas FCR-marknaden bli mättad i framtiden när fler aktörer börjar erbjuda liknande tjänster. Som ett resultat kommer andra elmarknader och stödtjänster, så som flexibilitetsmarknaden och spänningsreglering att spela en större roll i intäktsströmmarna för B2G-lösningar.

Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 50
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:112
Keywords [en]
B2G, Renewables, Distribution network, Flexibility solutions, Revenue streams, FCR, Peak Shaving, Degradation
Keywords [sv]
B2G, Förnybara energikällor, Distributionsnätet, Flexibilitetslösningar, Intäktströmmar, FCR, Peak Shaving, Degradering
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354004OAI: oai:DiVA.org:kth-354004DiVA, id: diva2:1901186
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-06-25, 00:00
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-09-26 Created: 2024-09-26 Last updated: 2024-09-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1615 kB)273 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1615 kBChecksum SHA-512
d4072f4e19f4568bf7bbb61f23505bbcb81e653c70d2d34d580b93e33e462e3430cbcd0e3a2b1873760cf018776d19df081113c5ed77777b6a852d3ba2bea2b2
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Heat and Power Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 282 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 307 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf