Dynamic charging in long-term energy modelling: contributions to flexibility and implications for battery development

The increasing share of non-dispatchable energy sources in the European energy mix will significantly raise the need for flexibility in the coming decades. Electric vehicles (EVs) are expected to play a crucial role in addressing this need, but their impact will depend heavily on the charging systems adopted. Uncontrolled charging may increase the demand for additional flexibility assets, while dynamic charging strategies could position EVs as part of the flexibility solution. This study parametrizes V1G and V2G fleets as short-term storage solutions within EDF’s supply-demand equilibrium model. Two simulations are conducted under a Net Zero scenario between 2030 and 2060: one including V1G and V2G fleets (with a specified market share of total EV sales), and one excluding them, in order to assess their impact on the European energy system—particularly their interaction with other flexible assets. The results show that EV fleets contribute significantly to system flexibility by shifting demand and reducing peak loads. Their participation to daily flexibility needs in terms of power can reach up to 30% in 2050 of the overall needs. Charging predominantly takes place during periods of RES surplus and low residual demand, which helps reduce curtailment and improves the profitability of renewable assets reducing the needs for subventions up to €38 billions in 2050 at a European level. In scenarios without dynamic charging, a shift in thermal generation from semi-base assets is observed, such as combined cycle gas turbines (CCGTs), to peaking plants. Furthermore, the presence of V1G and V2G technologies negatively affects the profitability of stationary batteries, reducing their share in the installed capacity mix by up to 80% in 2050. Allowing a reduction in the total system costs required for the development of these capacities.

La crescente integrazione di fonti energetiche variabili nel mix energetico europeo aumenterà significativamente il bisogno di flessibilità nei prossimi decenni. I veicoli elettrici (EV) sonodestinati a svolgere un ruolo cruciale nel soddisfare questa esigenza, ma il loro impatto dipenderà fortemente dai sistemi di ricarica adottati. Una ricarica non controllata potrebbe aumentare la domanda di ulteriori risorse di flessibilità, mentre strategie di ricarica ottimizzate potrebbero rendere gli EV parte integrante della soluzione. Questo studio permette di integrare, all’interno del modello di equilibrio domanda-offerta di EDF, le flotte V1G e V2G come batterie di breve durata, attraverso una parametrizzazione che permetta di includere i vincoli realtivi a quest tecnologie. Due simulazioni sono condotte in uno scenario Net Zero tra il 2030 e il 2060: una includendo le flotte V1G e V2G (con una quota di mercato specifica delle vendite totali di EV), e una escludendole, al fine di valutarne l’impatto sul sistema energetico europeo—particolarmente nella loro interazione con altre risorse flessibili. I risultati mostrano che le flotte di EV contribuiscono in modo significativo alla flessibilità del sistema, spostando la domanda e riducendo i picchi di carico. La loro partecipazione al fabbisogno giornaliero di flessibilità in termini di potenza può raggiungere fino al 30% nel 2050. La ricarica avviene prevalentemente durante i periodi di surplus di produzione delle fonti rinnovabili e di bassa domanda residua, contribuendo a ridurre il curtailment e migliorando la redditività degli impianti rinnovabili, con una riduzione dei sussidi necessari fino a 38 miliardi di euro nel 2050 a livello europeo. In scenari senza ricarica ottimizzata, si osserva uno spostamento della generazione termica da impianti semi-base, come le turbine a gas a ciclo combinato (CCGT), verso impianti adatti a rispondere ai picchi di domanda. Inoltre, la presenza delle tecnologie V1G e V2G incide negativamente sulla redditività delle batterie stazionarie, riducendone la quota nel mix di capacità installata fino all’80% nel 2050 e consentendo una riduzione dei costi complessivi di sistema necessari per lo sviluppo di queste tecnologie.