growing concern on achieving environmental sustainability and at the same time making economical savings has become a necessity in our society. The prices of different battery energy storage technologies together with PV cells are declining all around the globe which has led to the fact that there is an increased interest in investing and using these technologies to be able to reach environmental sustainability. The combined system however, must be accurately calculated both when it comes to the sizing and the different costs related to the combined system to be able to make an economical saving. This thesis addresses both of those aspects in Sweden where a residential building with roof-top installed PV system is assessed with a battery energy storage system. An investigation is necessary to be able to assess the different battery storage technologies available in the market today with their specific technical and economical specifications. The electricity market in Sweden, the role of the Distribution System Operator on the electricity pricing with different time tariffs and fuse size subscription, PV generation and battery specifications are investigated and modeled in this study. Sizing of the different battery technologies for the given system is accomplished through a methodology that is developed in this project for the Swedish system. The calculated size of the battery is then used in the Life Cycle Cost analysis, using Monte Carlo simulations for a chosen period of 25 years.Calculations shows that the most appropriate size for the battery system with the given parameters is 6 kWh for all the battery types investigated in this study. The size of the batteries is also shown to be mainly dependent on the charging/discharging time together with the set fuse size margin. Profitability of the Battery Energy Storage system is proven to be mainly dependent on the fuse size downgrade. Sulphur-Sodium battery result in the greatest savings while Vanadium Redox batteries in the least when sizing the batteries. Lithium-Ion battery technology however is most likely to result in the lowest Levelized Cost of Electricity, total- and cycle costs while the highest Net Present Value with 90 % probability in the Monte Carlo simulations. Lithium-Ion battery technology is also found to have the highest probability of having a positive NPV compared to the lowest probability for Sulphur-Sodium battery technology. Lead-Acid battery technology is however shown to have the least uncertainties compared to other Battery Energy Storage technologies due to its maturity. It is additionally shown that government subsidy plays a crucial role when investing in the battery storage system. However, even with the case of removed government subsidy, Lithium-Ion battery technology still results in the largest probability of having a positive NPV while Sulphur-Sodium battery technology results in the lowest probability of having a positive NPV. / Den växande oron för att uppnå miljömässig hållbarhet och samtidigt göra ekonomiska besparingar har blivit en nödvändighet i vårt samhälle. Priserna på olika energilagrings teknologier så som batterier tillsammans med PV-celler minskar runt om i världen vilket har lett till att det finns ett ökat intresse när det gäller att investera och använda dessa teknologier för att kunna nå miljömässig hållbarhet. Det kombinerade systemet måste dock noggrant beräknas både när det gäller storleken och de olika kostnaderna för det kombinerade systemet för att kunna göra en ekonomisk besparing. Denna avhandling behandlar båda dessa aspekter i Sverige där en bostadsbyggnad med takmonterat PV system utvärderas med ett batteri system. En undersökning är nödvändig för att kunna bedöma de olika batteri teknologier som finns tillgängliga på marknaden idag med sina specifika tekniska och ekonomiska specifikationer. Elmarknaden i Sverige, Distribution System Operatörs roll för elprissättning med olika tidstariffer och säkringsabonnemang, PV-generation och batterispecifikationer undersöks och modelleras i denna studie. Dimensionering av olika batteri teknologier för det givna systemet uppnås genom en metod som utvecklats i detta projekt för det svenska systemet. Den beräknade storleken på batteriet används sedan i livscykelkostnadsanalysen, med Monte Carlo-simuleringar under en vald period på 25 år. Beräkningar visar att den optimala storleken för batterisystemet med de angivna parametrarna är 6 kWh för alla batterityper som undersöktes i denna studie. Batteriets storlek visar sig också vara huvudsakligen beroende av laddning / urladdningstiden tillsammans med den inställda säkrings storleken. Lönsamheten hos batterilagringssystemet visar sig vara huvudsakligen beroende av säkringens nedgradering. Svavel-Natriumbatteriet resulterar i de största besparingarna medan Vanadium Redox batteriet i de minsta när dimensionering av batteriet äger rum. Litium-Ion batteriet är emellertid sannolikt att leda till den lägsta nivån av elkostnader, total- och cykelkostnader, medan det högsta nettoförsäljningsvärdet med 90% sannolikhet i Monte Carlo-simuleringarna. Litium-Ion batteriet befanns också ha den högsta sannolikheten att ha en positiv NPV jämfört med Svavel-Natriumbatteriet som resulterar i den lägsta sannolikheten. Lead-Acid batteriet visar sig ha den minsta osäkerheten i jämförelse med andra batterilagrings teknologier på grund av dess mognad. Det framgår dessutom att statlig subvention spelar en avgörande roll när man investerar i ett batteri lagrings system. Dock även med borttagna statliga subventioner, resulterar Litium-Ion batteriet fortfarande största sannolikheten för att ha en positiv NPV, medan Svavel-Natriumbatteriet resulterar den lägsta sannolikheten för att ha en positiv NPV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-211559 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Mehdijev, Shamil |
| Publisher | KTH, Elektroteknisk teori och konstruktion |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EE, 1653-5146 ; 2017:066 |
Page generated in 0.0018 seconds