Yearly Archives: 2018
Thursday, October 4, 2018

Algoritmer ger snabbare och effektivare elbilsladdning

När elbilarna blir allt vanligare gäller det att undvika överbelastning i det lokala elnätet när många bilägare vill ladda samtidigt. Genom smart styrning av laddningen kan man också utnyttja elnätet mer effektivt. Med rätt algoritmer för laddningen vill forskarna se till att elnätet kan hållas i balans.

Joakim Munkhammar är docent och leder forskningen i Electric Transport Group, Uppsala universitet och är engagerad i Swedish Electromobility Centre. Han och forskarkollegorna arbetar med att hitta optimala modeller för smart laddning av elfordon.

”Smart” i detta fall innebär att laddningen styrs utifrån algoritmer, för att uppnå förändring av det annars förväntade laddmönstret. Fördelen är att smart elbilsladdning ska kunna minimera risken för överbelastning av det lokala elnätet, samtidigt som laddningsmodellen under tider av låg belastning ska kunna utnyttja mer kapacitet för laddningen, jämfört med standardladdning utan styrning.

– Konventionell okontrollerad elbilsladdning kan leda till problem med det lokala elnätet. Alternativt kan det vara sub-optimalt att inte använda kvarvarande effektmöjligheter i det lokala elnätet för elbilsladdning. Detta forskningsprojekt bygger på att ta fram modeller eller algoritmer för smart elbilsladdning som ska kunna få laddningen att undvika lokala problem i elnätet samtidigt som de också, vid andra tidpunkter, kan ladda elbilar snabbare än vid okontrollerad laddning, berättar Joakim Munkhammar.

Den stora utmaningen inom området är att skapa algoritmer som fungerar väl och är robusta – och som kopplar direkt till existerande teknologi inom industrin. Därför är forskningen är nära knuten till både energi- och fordonsbranschen, i form av Vattenfall RnD och CEVT.

– Tanken är att koppla detta närmare till industrin än vad som gjorts tidigare, och då anknyta till CEVT och Vattenfall RnD genom att skapa algoritmer som går att implementera i existerande teknologi. Vägen dit är att skapa modeller eller algoritmer för detta, validera dem mot data och göra försök till implementering i verkliga system.

Förhoppningen är att algoritmerna för smart laddning som forskarna utvecklar ska kunna användas direkt i bilindustrin. I just denna studie fokuseras på personbilar och hemmaladdning, men Joakim Munkhammar poängterar att algoritmerna också kan visa sig bli användbara för andra fordonstyper.

Så vad har forskarna kommit fram till hittills?

– Vi har i en studie, som presenteras på E-mobility Symposium i Stockholm i oktober, funnit att mängden problem med det lokala elnätet som förväntas uppstå vid hemmaladdning är minimal. Därmed är behovet av smart laddning för det i stort sätt obefintligt. Resultaten, som är preliminära, är beräknade utifrån elanvändning utan elvärme och är en jämförelse mellan elanvändning från hushåll med eller utan elbilsladdning och en given säkringsnivå. Beräkningar vad som händer med elnätet kommer göras senare. Speciellt intressant är det kanske på kvartersnivå eller stadsnivå.

– Vi fann även att elbilsladdningen skulle kunna göras snabbare för de allra flesta av årets dagar för i stort alla simulerade fall med olika installerad laddeffekt.
Resultaten kan alltså få betydelse för den enskilde elbilsägaren, men också i ett större perspektiv.

– Smart elbilsladdning går ut på att designa så att resurser används mera effektivt, i detta fall det lokala elnätet. På så sätt vinner alla parter på att implementera sådana algoritmer. För samhället i stort kan räckviddsångesten hos elbilsförare minska genom kortare laddtid, det kan också assistera med att hålla det lokala elnätet i balans, även med till exempel lokal solelproduktion, som annars kan skapa problem.

Var finns behoven av fortsatt forskning?

– Laddning på publika platser och arbetsplatsladdning är ett naturligt nästa steg att kolla på. Sedan behövs forskning kring elnätens påverkan av elbilsladdning och kombinationen av elbilsladdning och intermittenta källor till energi, så som vindkraft eller solel, är viktiga för att avgöra hur algoritmerna ska designas. Vidare är det en utmaning att skapa transporter för framtida smarta städer, där detta bara är första steget, avslutar Joakim Munkhammar.

/ Daniel Karlsson


Thursday, October 4, 2018

Avhandling om fordonstillverkare visar att storföretag är viktiga för hållbar utveckling

Stora industriföretag kan spela en viktig roll i utvecklingen mot ett ekologiskt hållbart samhälle. De behöver inte alls vara de konservativa, bromsande krafter som många forskare och politiker ofta betraktar dem som.

Bryter mot konventionell bild

I doktorsavhandlingen Incumbent Actors in Sectoral Transformations Towards Sustainability: A sociotechnical study of the European heavy commercial vehicles sector undersöker Benny Borghei vid Avdelningen för projekt, innovationer och entreprenörskap (PIE), Linköpings universitet, vilken roll tillverkare av tunga fordon har i utvecklingen mot ett ekologiskt hållbart samhälle.

Den traditionella bilden inom forskningsområdet ”sustainability transitions” är att etablerade industriföretag generellt är en konservativ kraft som vill bevara status quo. Enkelt uttryckt slår de vakt om egna privilegier och det rådande systemet.

– På sätt och vis är den bilden sann. Företagen tjänar ofta på de befintliga strukturerna och är på många sätt privilegierade, säger Benny Borghei.

– Men bilden är inte enhetlig eller svart-vit. Min avhandling visar att företagen lika gärna kan driva på för ny teknik och vara en radikal kraft i mer miljövänlig riktning.

Stora eller små batterier

I avhandlingen visar Benny Borghei att etablerade företagen både kan införa mer miljövänlig teknik stegvis eller anamma radikalt annorlunda motortekniker. Det kan till och med vara så att ett etablerat, stort företag har lättare att införa helt nya lösningar.

Uppfattningen att de nya företagen driver teknikutvecklingen är inte alltid korrekt. Benny Borghei tar exemplet med eldrivna bussar, där vissa nya tillverkare utgick från ett etablerat koncept om att en buss måste köra en hel dag utan att fylla på bränsle. Det var det vanliga och så hade dieselbussarna alltid gjort.

Resultatet blev jättestora batterier som stal utrymme från passagerarna. Det innebar i sin tur höga kostnader, ökad vikt och större miljöbelastning från batteriproduktionen.

– Det var de etablerade tillverkarna som kunde bryta mot det konceptet. De satsar på mindre batterier och en infrastruktur för att kunna ladda flera gånger om dagen. Bolagen behövde helt enkelt vara stora och etablerade för ha kraft att göra detta.

Kan skapa nya sektorer

Avhandlingen pekar också på att stora industriföretag genom sin storlek kan förmedla ny kunskap över flera sektorer och därmed påskynda spridningen av miljövänliga innovationer. Detta sker även då storföretagen deltar i standardiseringsprocesser på industrinivå. Vidare kan etablerade företag inom olika områden samverka och kanske bidra till skapandet av helt nya industrisektorer.

Samtidigt finns klara skillnader mellan företagen. I Benny Borgheis forskning var till exempel Volvo mer progressivt inriktat än Daimler och att stadsbussar är lättare att elektrifiera än lastbilar. Det är inte heller säkert att slutsatser som gäller en bransch behöver gälla i helt andra sektorer.

Hur som helst tycker Benny Borghei att både forskare och politiker behöver ha en öppen syn på de stora industriföretagens roll för en hållbar utveckling.

– Det är många som behöver ändra sitt perspektiv. Har vi en alltför normativ syn så ger vi upp de här företagens potential, säger han.

Källor för avhandlingen är årsredovisningar från 1980 fram till i dag samt resultat från fältstudier, deltagande observationer och ett antal egna intervjustudier.

Benny Borghei disputerar 16/10 2018, mer info


Av Mikael Sönne, LiU


Friday, September 28, 2018

Batteriforskare Kristina Edström om satsningen Batteries 2030+

En del av EU-kommissionens satsningar på batteriområdet kan vara att en Flagship-satsning skapas. Idag finns det tre Flagship: Graphene Falgship (koordineras av Chalmers), Human Brain och Quantum.

Tidigare i år blev ett batterikonsortium utvalt att försöka skapa ett Flagship efter att konsortiet hade rankats högst i en FET-OPEN-utlysning. Batteries 2030+ heter initiativet och leds av Kristina Edström, professor vid Uppsala universitet.

Än är inget klart, ett av två nålsögon har passerats. Nästa steg är att skriva en ansökan som ska ge konsortiet ett år att formulera hela projektet.

Konsortiet består idag av 17 intressenter, se nedan. I ett vidare perspektiv är det idag ett 90-tal associerade partners. Bland dessa associerade partners hittar vi ur ett svenskt perspektiv bland annat Swedish Electromobility Centre och det europeiska forskningsnätverket ALISTORE.

Konsortiet kommer inom kort gå in i en fas där man ska samla in röster som ett steg i att övertyga EU om hur viktig batteriforskningen är i EUs omställning.

OmEV har intervjuat Kristina Edström i sin podcast. Hör henne berätta om processen, innehållet och vilka förväntningar vi kan ha om projektet väl beviljas:

> Lyssna på intervjun här

Några hålltider i intervjun (cirkatider):
• 00:30: Konsortiet och finansiering
• 03:35: Vad ska projektet innehålla? Tre ledord bygger Batteries 2030+ på: ultra-high performance, smartness & sustainability.
• 08:00: Hur andra kompetensområden, som till exempel medicin, kan berika batteriforskningen.
• 08:55: Hur mycket av aktiviteterna som kommer kretsa kring Li-jonbatterier.
• 10:15: Applikation och kravnedbrytning, och hur detta kopplar in i redan pågående program inom EU.
• 13:40: TRL-nivåer för Batteries 2030+
• 14:35: Resursfrågorna för att möta stora volymer av elfordon.
• 15:30: Att EU vill ha batteritillverkning i Europa och vilka risker europeisk fordonsindustri står inför. Storskalig produktion och återvinning är därför centrala delar i Batteries 2030+.
• 18:45: Vad kommer att hända i Sverige om projektet beviljas.
• 20:25: Behöver vi ett Flagship? Och hur kan Sverige matcha forskningen på nationell nivå?
• 24:50: Kristina blickar framåt – vad har Batteries 2030+ genererat?
• 27:30: Lärdomar så långt och hur Sverige stöttar för att få till en bra ansökan.

Partners i Batteries 2030+ är:
Uppsala University (koordinator), Sverige; Westfaelische Wilhelms Universitaet Münster (MEET), Tyskland; Forschungszentrum Julich, Tyskland; Politecnico di Torino, Italien; Kemijski Institut (representerar även ALISTORE), Slovenien; Vrije Universiteit Brussel, Belgien; Advanced Rechargeable and Lithium Batteries Association (RECHARGE), Frankrike; Commissariat a L’Energie Atomique et Aux Energies Alternative (CEA), Frankrike; Technical University of Denmark (DTU), Danmark; Fundacion CIDETEC, Spanien; SINTEF, Norge; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) (representerar både ALISTORE-ERI och franska forskningsnätverket RS2E), Frankrike; Energy Materials Industrial Research Initiative (EMIRI), Belgien; Fraunhofer, Tyskland; Karlsruher Institut for Technologies (KIT), Tyskland; European Association for Storage of Energy (EASE), Belgien

Av Helena Berg / OmEV


Tuesday, September 11, 2018

Världens första forskningskonferens för batteriåtervinning

​Våra fordon närmar sig en allt mer elektrifierad framtid, men utan fungerande batteriåtervinningsteknik kommer utvecklingen stanna av och elbilarnas batterier är fortfarande mycket svåra att återvinna industriellt. Nu samlas forskare och industri Chalmers för att delta på världens första forskningskonferens med huvudfokus på batteriåtervinning.

​Forskning kring återvinning av litiumbatterier från bland annat elbilar och bärbar elektronik har vuxit i takt med att vi närmar oss ett fossilfritt och elektrifierat samhälle. Metaller och mineraler som är nödvändiga för batterierna kommer förr eller senare ta slut. Kobolt exempelvis, som är ett av de vanligaste ämnena i batterierna, beräknas nå sin produktionstopp runt 2025. Kobolt anses dessutom av många vara ett så kallad konfliktmineral där mänskliga rättigheter ofta kränks i samband med brytning i form av barnarbete och slavarbete.

–Detta är en mycket kritisk fråga där det är bråttom att finna lösningen. Hållbar tillgång och återvinning av kobolt är avgörande för elbilens existens, säger forskarassistent Martina Petranikova​ som arrangerar konferensen.

Men det finns fler områden inom batteriets livscykel som håller dem tillbaka när det gäller hållbarhet. Bland annat innehåller elbilsbatterier när de blivit förbrukade fortfarande så mycket energi att återvinning kan vara farlig. Elbilsbatterierna kan dessutom variera så mycket mellan tillverkare att det är svårt för återvinnaren att veta vad batteriet innehåller. Samtidigt är det en konkurrensfördel för företagen att utveckla nya sammansättningar på batterierna. Därför måste tillverkarna och återvinnarna samtala om hur batterierna ska designas.

​​–Industrin är mycket intresserad av att hitta rätt återvinningstekniker. Bland annat eftersom de är skyldiga att ta hand om avfallet från deras produkter, så som förbrukade batterier. Med olika sammansättningar på batterierna är de mycket svåra att återvinna industriellt. Vi kan idag återvinna det mesta ur ett batteri, men det tar tid och är kostsamt. Med konferensen vill vi mötas och lösa dessa problem, säger Martina Petranikova.

För att hitta en hållbar lösning måste hela batteriets livscykel samordnas från produktion och utveckling till insamling och återvinning och även lagstiftning. Därför sammanför nu Chalmers forskare inom industriell materialåtervinning forskare, experter, tillverkare, användare och återvinnare under samma tak för att dela med sig av sin kunskap, sina förväntningar, tekniska och ekonomiska verkligheter och även deras drömmar om att ta initiativ för en cirkulär ekonomi för batterier.

Konferensen Circular Economy of Batteries Production and Recycling, CEB, hålls på Lindholmens konferenscenter 24-26 september 2018.

Läs mer på konferensens hemsida.​


Friday, August 31, 2018

Eldrivna fordon ändrar spelplanen för städer och transporter

​Den snabba utvecklingen av eldrivna fordon påverkar alla trafikslag. Men den utmanar också. Hur utformar vi staden med fler fordonstyper i rörelse? Eldrivna flyg, när kan det bli verklighet? På initiativseminariet ”Electromobility – Back to the future”, 13 september på Chalmers, ställs frågorna på sin spets.

​Elektrifierade fordon är ingenting nytt. De fanns redan för dryga hundra år sedan. Men då var batteriteknologin omogen, med kort räckvidd och stora och klumpiga batterier.

– Elfordonen konkurrerades först ut av billigare fordon med förbränningsmotor. Idag är vi på väg mot mycket effektiva batterier. Klimatfrågan skyndar dessutom på utvecklingen. Det finns en vilja bland politiker, industri och allmänhet som troligtvis leder till att elfordon ersätter konventionella fordon med förbränningsmotor på sikt, säger Sinisa Krajnovic, ledare för styrkeområde Transport på Chalmers.

Genom att titta i backspegeln på elfordonens drygt hundraåriga historia vill styrkeområdena Transport och Energi uppmärksamma att förståelsen och kunskapen nu har kommit ikapp tekniken – i takt med miljöproblemen, som utsläpp av växthusgaser och miljöpåverkan från exempelvis produktion av batterier.

Från elflyg till stadsplanering

– Seminariet är en fantastisk möjlighet för kunskapsutbyte, mingel och nätverkande både för publik och talare. För min del ser jag fram emot de många olika presentationerna, säger Maria Grahn, styrkeområdesledare för Energi.

Dagen bjuder på flera spännande sessioner, bland annat om framtidsvisioner som eldrivet flyg, teknikutveckling och säkerhetsaspekter, strategiskt beslutsfattande, och stadsplanering för elektromobilitet. Vi får också veta vad vi kan förvänta oss av den nationella mångmiljonsatsningen på ett testlabb för elektromobilitet (SEEL) och varför just Norge har flest elbilar per capita.

Goda förutsättningar att nå 2030-målen

I media har diskussionen kring klimatfrågan, kopplad till flyg och andra energislukande transporter, varit het sedan sommarens värmebölja. Så vad krävs för att Sverige ska uppnå målet och ha en fossiloberoende fordonsflotta år 2030.

– Kombinationen av de två politiska styrmedlen som infördes i år, Reduktionsplikt och Bonus Malus, ger oss mycket bra förutsättningar att lyckas, säger Maria Grahn.
Reduktionsplikt innebär att bränslet som säljs i Sverige måste innehålla en viss mängd förnybart så att utsläppen av fossil koldioxid minskar. Bonus Malus ger incitament för bilköpare att välja en mer energisnål bil.

– De flesta forskare är överens om att det inte räcker med elektrifiering av fordon, säger Sinisa Krajnovic. Man måste kombinera flera olika framdrivningsteknologier. Men framförallt krävs att vi förändrar vårt beteende.

En helhetsbild av elektromobilitet

”Electromobility – Back to the future” riktar sig främst till personer inom forskning och utveckling både inom akademi och industri, liksom myndigheter, kommuner, regioner, bransch- och intresseorganisationer.

– Vi välkomnar självklart alla, men programmet är planerat för den som bättre vill förstå helhetsbilden inom elektromobilitet, säger Maria Grahn.

 

Initiativseminariet ”Electromobility – Back to the future” hålls 13 september i RunAn i Chalmers Kårhus, Chalmersplatsen 1, Göteborg. Anmäl dig senast 3 september.

Program och anmälan

 

Text: Ann-Christine Nordin och Emilia Lundgren