The climate change of the environment raises concerns about the increasing greenhouse gas (GHG) emissions where the energy sector is a large contributor to the emission problems. As the electricity demand rises, due to increased population, urbanisation, and improved lifestyle, expanding the renewable generation can solve the problem of covering the increased electricity demand while decreasing the GHG emissions. However, the intermittency of renewable energy put a lot of stress on the electricity distribution system where a decentralised approach of the electricity generation could reduce the stress from renewable energy sources (RES). This techno-economic study investigates the decentralisation of electricity generation through the Local System Operator (LSO) concept by creating a perfect prediction model where the LSO operates a local energy system in a multi-dwelling unit in Örebro, Sweden which is owned by the housing company ÖrebroBostäder (ÖBO). The local energy system will consist of one or more of the technical components; photovoltaic (PV) system for electricity generation, a battery energy storage system (BESS) to store and supply electricity to the facility, but also to increase the self-consumption and self-sufficiency and electrical vehicles (EV) which will be able to store and supply the building with electricity through Vehicle-to-home (V2H) application charging stations. The cost-benefit analysis of the energy system is made by parametric optimization of the sizes of the different components to maximize the Net Present Value (NPV) of the system after 25 years, and also by creating control and operation strategies of the BESS and the EVs in order to reduce the electricity consumption peaks of the facility load. A degradation model is used to mimic the capacity fade the batteries in the BESS and the EVs experience as time elapses, and different availabilities of EVs during the day is used in the case study to see the effect the driver’s habits and vehicle patterns have on the result. The result of the case study shows that a 92.4 kWP PV system (yearly production of 710 kWh/kWP) without a BESS or any EVs will provide the highest NPV after 25 years which amounts to 145 420 SEK. Also, shown by the results, is that the BESS and EVs is not economically viable due to high costs, but combining a BESS with a PV system will make the energy system profitable up to 41 kWh BESS, if combined with the PV system size resulting in highest NPV. Whereas a system consisting of EVs will never be profitable no matter what sizes and what components are used in the system. The sensitivity analysis shows that decreasing the cost of the BESS and the EV charging stations for V2H application by 10 % will still not make the components profitable by themselves. However, it will make the BESS profitable for larger sizes when combined with a PV system, while only make the EV charging stations with the V2H services become a little less economically unfavourable. The results also suggest that the charging and control strategy applied in the study is successful in its task of decreasing the electricity bill, but the investments are too high compared to the savings. Availability of the EVs has a large impact on the use of the V2H on the facility loads profile, where a high availability during the day will increase the usefulness of the EVs on the modelled multi-dwelling unit. Finally, the LSO concept might be viable in the future since it is profitable for a housing company to invest in flexible assets as BESS up to a certain size and if the LSO can aggregate enough of the housing company’s building portfolio it can help transforming the energy system from a traditional top-down approach to a bottom-up approach. / Klimatförändringarna väcker oro med ökande växthusgaser, där energisektorn är den största orsaken till utsläppsproblemen. Medan elanvändningsbehovet ökar på grund av ökande population, urbanisering och högre levnadsstandarder, kan en utökning av förnybar elproduktion lösa en del av problemen med att täcka det ökande elanvändningsbehovet och samtidigt minska växthusgasutsläppen. Däremot skapar faktumet att många förnybara energikällor är intermittenta höga belastningar på elnätet, och där ett decentraliserat tillvägagångssätt av elgenereringen skulle kunna minska belastning från förnybara energiresurser. Denna tekno-ekonomiska studie undersöker decentraliseringen av elgenerering med hjälp av lokal systemoperatör- (LSO) -konceptet genom att skapa en perfekt prognos-modell där LSO:n opererar ett lokalt energisystem i ett flerbostadshus i Örebro, Sverige, som ägs av fastighetsägaren ÖrebroBostäder (ÖBO). Det lokala energisystemet består av en eller fler av de tekniska komponenterna; solcellssystem (PV) för elgenerering, ett batterienergilagringssystem (BESS) för att lagra och tillhandahålla el till fastigheten men även för att öka självanvändningen och självförsörjandet, samt elbilar (EV) som kan lagra och tillhandahålla el till byggnaden genom fordon-till-hem (V2H) funktion på laddningsstationer. Lönsamhetsanalysen av energisystemet är utförd genom en parametrisk optimering av de olika komponenternas storlekar med syfte att maximera nuvärdet (NPV) på systemet efter 25 år, och även genom att skapa kontroll- och laddningsstrategier av BESS och EV:s för att minimera toppanvändningen av el från byggnadens fastighetslaster. En degraderingsmodell används för att imitera kapacitetsminskningen batterierna har i BESS och EV:s medan tiden fortlöper, och olika tillgänglighetsnivåer på EVs under dagen används för att se vilken effekt olika användningsbeteenden har på resultatet. Resultatet på studien visar att ett 92,4 kWP PV system (med årlig produktion på 710 kWh/kWP) utan ett BESS eller några EV:s ger det högsta NPV efter 25 år, vilket är 145 420 SEK. Resultatet visar också att ett BESS och EV:s inte är ekonomiskt hållbart på grund av för höga kostnader, men att kombinera ett BESS med ett PV system gör energisystemet lönsamt upp till 41 kWh BESS, om det kombineras med det PV system som ger högst NPV. Däremot kommer ett system som består av EVs aldrig att vara lönsamt oberoende av vilka komponenter eller storlekar som används i systemet. Känslighetsanalysen visar att en minskning av kostnaderna för BESS och EV-laddningsstationer med V2H-funktion med 10 % kommer fortfarande inte att göra komponenterna lönsamma själva. Det kommer däremot göra BESS lönsamma för större storlekar när det kombineras med PV system, medan det endast gör EV-laddningsstationer med V2H-funktion lite mindre icke-lönsamma. Resultatet visar också att laddnings- och kontrollstrategin som använts i studien är framgångsrik i sin uppgift att minska elräkningen på ett effektivt sätt, men investeringskostnaden är fortfarande för hög i jämförelse med besparingen som kan göras. Tillgängligheten på EV:s har en stor påverkan på användningen av V2H-funktionen på fastighetslasten, där en hög tillgänglighet under dagen ökar nyttigheten av EV:s på det modellerade flerbostadshuset. Slutligen, LSO-konceptet kan komma att bli hållbart i framtiden eftersom det är lönsamt för en fastighetsägare att investera i flexibla resurser som BESS upp till en viss storlek och om en LSO kan aggregera tillräckligt av fastighetsägarens byggnader kan det hjälpa att förvandla energisektorn från ett traditionellt toppstyrt tillvägagångssätt till ett tillvägagångssätt nedifrån och upp.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-226173 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Mars Bodell, Joel, Tapia Chiriboga, Camilo |
| Publisher | KTH, Tillämpad termodynamik och kylteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2018:7 |
Page generated in 0.0022 seconds