Análisis del uso y la degradación de la batería de vehículos eléctricos que proporcionan regulación de frecuencia

Abstract

[ES] Para reducir las emisiones de CO2 y el efecto del calentamiento global, el sector energético está experimentando una transición crucial. La electrificación del sector del transporte y el aumento de la producción de energía a partir de fuentes de energía renovables son dos de las principales formas de evitar las emisiones de gases de efecto invernadero. Por lo tanto, los servicios de vehículo a red (V2G) se están convirtiendo en un aspecto importante en los futuros sistemas de energía. Sin embargo, la degradación de la batería es una preocupación cuando se estudia la posibilidad de que los vehículos eléctricos (VE) brinden servicios auxiliares a la red. Se analizarán los datos de dos vehículos eléctricos que se han utilizado para proporcionar servicios de regulación de frecuencia durante tres años para derivar cuánta degradación de la batería ha ocurrido durante los eventos de conducción y durante la prestación del servicio de regulación de frecuencia. El sistema de monitoreo rastrea cuánta energía se ha consumido o cargado durante los eventos de carga. Estos datos, junto con el estado de carga de la batería informado, se pueden utilizar para encontrar la capacidad total de la batería y realizar un seguimiento de su evolución a lo largo del tiempo. Además, también se monitorean los datos segundo a segundo del uso de VE. A partir de los cambios de voltaje durante las aceleraciones, también se estudiará la evolución del valor de la resistencia interna a lo largo del tiempo. Además, los datos de energía de los vehículos eléctricos también se utilizarán para analizar los efectos de la temperatura exterior en la eficiencia de conducción. Finalmente, las consecuencias de tener en cuenta los efectos de degradación de la batería al programar los servicios V2G se analizarán con un modelo de programación de carga optimizado. Por tanto, esta tesis analiza los efectos de degradación de la batería de los vehículos eléctricos derivados de la prestación de servicios de regulación de frecuencia y las posibles consecuencias de tener en cuenta los efectos de degradación a la hora de programar servicios V2G.

[EN] In order to reduce CO2 emissions and the global warming effect, the energy sector is experiencing a crucial transition. The transport sector electrification and the increase of energy production from renewable energy sources are two of the main ways to avoid green-house gas emissions. Vehicle- to-grid (V2G) services are therefore becoming an important aspect in future power systems. However, battery degradation is a concern when studying the possibility of electric vehicles (EVs) providing ancillary services to the grid. Data from two EVs which have been used to provide frequency regulation services for three years will be analyzed to derive how much battery degradation has occurred during the driving events and during the frequency regulation service provision. The monitoring system tracks how much energy has been consumed or charged during charging events. This data together with the informed SOC can be used to find the full capacity of the battery and track its evolution over time. Besides, second to second data of the EV use is also monitored. From voltage changes during accelerations, the internal resistance value evolution over time will also be studied. Additionally, the EVs energy data will also be used to analyze the effects of outdoor temperature on driving efficiency. Finally, the consequences of taking into account the battery degradation effects when scheduling V2G services will be analyzed with an optimized charging scheduling model. Therefore, this thesis analyzes the EV battery degradation effects derived from providing frequency regulation services and the potential consequences of taking the degradation effects into account when scheduling V2G services.