Impact of Electrification of Mobile Utilities on the Grid Network in a Harbour: A case study for the Port of Oskarshamn
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
The maritime sector in the EU is working toward decarbonization, with electrification emerging as a key strategy. However, the impact on the local electricity grid is significant due to the added EV loads. This thesis examines the effects of replacing conventional diesel-powered port utilities with electric vehicles (EVs) over 2-, 5-, and 10-year timelines, using different charging strategies. Conducted as a case study for the port of Oskarshamn on Sweden’s southeastern coast, the study analyzes a limited set of diesel-powered harbour utilities—forklifts, loaders, reach stackers, and terminal movers replaced by 100% EV equivalents. Three charging strategies are evaluated: Dumb charging, Load management strategy, and Optimized charging with solar PV integration. The number of EVs and chargers remains constant in all the strategies. The EVs are connected to Fast chargers during breaks within the shift, while all the EVs are connected to slow chargers overnight. The slow charging and fast charging loads are connected to separate transformers within the same grid. The findings show that dumb charging exerts the most stress on the grid, requiring upgrades within two years. Introducing load management strategy reduces the impact, postponing grid capacity upgrades until the fifth year. Although solar PV integration doesn’t significantly affect maximum transformer or line loading, grid parameters remain within acceptable limits during summer, suggesting potential for integrating Battery Energy Storage Systems (BESS) and enabling future energy exports.
Abstract [sv]
Den maritima sektorn i EU arbetar mot koldioxidutsläpp, med elektrifiering som en nyckelstrategi. Påverkan på det lokala elnätet är dock betydande på grund av de extra EV-lasterna. Denna avhandling undersöker effekterna av att ersätta konventionella dieseldrivna hamnverk med elfordon (EV) över 2-, 5- och 10-års tidslinjer, med hjälp av olika laddningsstrategier. Genomförd som en fallstudie för hamnen i Oskarshamn på Sveriges sydöstra kust, analyserar studien en begränsad uppsättning dieseldrivna hamnverktyg – gaffeltruckar, lastare, reachstackers och terminalflyttare ersatta av 100% EV-ekvivalenter. Tre laddningsstrategier utvärderas: Dum laddning, Lasthanteringsstrategi och Optimerad laddning med solcellsintegration. Antalet elbilar och laddare förblir konstant i alla strategier. Elbilarna är anslutna till snabbladdare under pauser inom skiftet, medan alla elbilar är anslutna till långsamma laddare över natten. De långsamma laddningarna och snabbladdningarna är anslutna till separata transformatorer inom samma nät. Resultaten visar att dum laddning utövar störst stress på nätet, vilket kräver uppgraderingar inom två år. Införandet av lasthanteringsstrategi minskar effekten och skjuter upp uppgraderingar av nätkapaciteten till det femte året. Även om solcellsintegrering inte nämnvärt påverkar maximal transformator- eller linjebelastning, förblir nätparametrarna inom acceptabla gränser under sommaren, vilket tyder på potential för att integrera batterienergilagringssystem (BESS) och möjliggöra framtida energiexport.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 59
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:520
Keywords [en]
Maritime sector, decarbonization, EV, Solar PV, Optimization, electrification, grid, power flow analysis
Keywords [sv]
Maritim sektor, avkarbonisering, EV, Solar PV, Optimering, elektrifiering, nät, energiflödesanalys
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354578OAI: oai:DiVA.org:kth-354578DiVA, id: diva2:1903995
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-09-19, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-10-082024-10-082024-10-08Bibliographically approved