The added value of a battery energy storage system for energy company
Laakso, Mika (2021-03-10)
Lataukset:
Laakso, Mika
10.03.2021
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103107045
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202103107045
Tiivistelmä
The Finnish government has decided to renounce the use of coal power plants to electricity production starting May 2029. At the same time, consumption of electricity increases when transportation becomes electrified in Finland. To ensure the supply of electricity, compensatory production methods must be increased. Renewable energy is an environmentally friendly option to replace fossil fuel-based electricity production. In recent years, the State of Finland has supported renewable energy sources which has helped with increasing renewable energy in our country. However, the growth of weather dependent wind power and solar power has caused challenges related to production variability and predictability, which did not exist earlier. Electricity production of grid-connected renewables is not constant, like the production of traditional power plants. In order to ensure electricity in the future, there must be entities which are capable of production equalization. Currently, the most feasible solution for the integration of renewable energy is the lithium-ion battery.
The purpose of this research is to clarify the surplus value of lithium-ion based energy storage when it is connected to a renewable energy source. Research involves both technical and economic benefits that the lithium-ion battery involves. Because this study is commissioned by Lahti Energia, the potential investment must be economically feasible. Research material in this thesis is based on results and information of already existing energy storages and scientific articles about the present situation of energy storages. Chapter seven examines a case study about the cost-effectiveness of a lithium-ion based energy storage system.
The results present the lithium-ion battery’s high potential as a flexible energy resource to the energy company. Calculations proved the unprofitability of the lithium-ion battery if the energy storage has only one source of income and one purpose of use. However, the versatility of the lithium-ion battery enables the use of energy storage to multiple applications. This multi-use of BESS enables profitable operation. When BESS is in multi-use, the surplus value to company that the potential investment brings along is undoubted. Suomen valtio on päättänyt luopua kivihiilen käytöstä sähkön- ja energiantuotannossa toukokuuhun 2029 mennessä. Samaan aikaan liikenteen sähköistyessä sähkönkulutus Suomessa kasvaa, joten korvaavia tuotantomuotoja on lisättävä takaamaan sähkön riittävyys. Uusiutuva energia on ympäristöystävällinen vaihtoehto fossiilisilla polttoaineilla tuotetun energian korvaamiseksi. Suomen valtio on viime vuosina tukenut uusiutuvia energialähteitä, joka on edesauttanut uusiutuvien energialähteiden määrän kasvua maassamme. Sääolosuhteista riippuvan tuulivoiman ja aurinkoenergian kasvu on kuitenkin tuonut mukanaan tuotannon vaihtelevuuteen ja ennustettavuuteen liittyviä haasteita, joita ei aiemmin ole ilmennyt. Sähköjärjestelmään kytkettyjen uusiutuvien energialähteiden tuotanto ei ole tasaista, kuten perinteisten voimalaitosten. Jotta sähkön saanti voidaan turvata tulevaisuudessa, on oltava vaihtoehtoja, joilla tasata sähköntuotantoa tulevaisuudessa. Tällä hetkellä toteuttamiskelpoisin markkinoilla oleva ratkaisu uusiutuvan energian lyhyen aikavälin vaihtelun hallintaan on litiumioniakku.
Tämän tutkimuksen tarkoitus on selvittää litiumioniakkupohjaisen energiavaraston tuoma lisäarvo, silloin kun se on liitetty uusiutuvan energialähteen rinnalle. Tutkimuksessa tarkastellaan sekä taloudellisia, että teknisiä hyötyjä, joita litiumioniakku tuo mukanaan. Koska tutkimus on suoritettu Lahti Energian toimeksiantona, on mahdollisen investoinnin oltava taloudellisesti kannattava. Tutkimuksen aineistona on hyödynnetty tieteellisiä artikkeleita energianvarastoinnin nykytilasta sekä jo olemassa olevista energiavarastoista saatuja tietoja ja tuloksia. Kappaleessa seitsemän on toteutettu case-tutkimus litiumioniakkupohjaisen energiavaraston kannattavuudesta.
Työn tulokset osoittavat litiumioniakkuvaraston olevan todella potentiaalinen joustava energiaresurssi energiayhtiön tarpeisiin. Kannattavuuslaskelmien perusteella akkuvarasto on taloudellisesti kannattamaton, mikäli energiavarastolla on vain yksi käyttötarkoitus ja tulonlähde. Litiumioniakun monipuolisuus kuitenkin mahdollistaa energiavaraston hyödyntämisen useaan eri käyttötarkoitukseen. Tämä akkuvaraston monikäyttö mahdollistaa akkuvaraston kannattavan hyödyntämisen ja tällöin mahdollisen investoinnin tuoma lisäarvo yritykselle on kiistaton.
The purpose of this research is to clarify the surplus value of lithium-ion based energy storage when it is connected to a renewable energy source. Research involves both technical and economic benefits that the lithium-ion battery involves. Because this study is commissioned by Lahti Energia, the potential investment must be economically feasible. Research material in this thesis is based on results and information of already existing energy storages and scientific articles about the present situation of energy storages. Chapter seven examines a case study about the cost-effectiveness of a lithium-ion based energy storage system.
The results present the lithium-ion battery’s high potential as a flexible energy resource to the energy company. Calculations proved the unprofitability of the lithium-ion battery if the energy storage has only one source of income and one purpose of use. However, the versatility of the lithium-ion battery enables the use of energy storage to multiple applications. This multi-use of BESS enables profitable operation. When BESS is in multi-use, the surplus value to company that the potential investment brings along is undoubted.
Tämän tutkimuksen tarkoitus on selvittää litiumioniakkupohjaisen energiavaraston tuoma lisäarvo, silloin kun se on liitetty uusiutuvan energialähteen rinnalle. Tutkimuksessa tarkastellaan sekä taloudellisia, että teknisiä hyötyjä, joita litiumioniakku tuo mukanaan. Koska tutkimus on suoritettu Lahti Energian toimeksiantona, on mahdollisen investoinnin oltava taloudellisesti kannattava. Tutkimuksen aineistona on hyödynnetty tieteellisiä artikkeleita energianvarastoinnin nykytilasta sekä jo olemassa olevista energiavarastoista saatuja tietoja ja tuloksia. Kappaleessa seitsemän on toteutettu case-tutkimus litiumioniakkupohjaisen energiavaraston kannattavuudesta.
Työn tulokset osoittavat litiumioniakkuvaraston olevan todella potentiaalinen joustava energiaresurssi energiayhtiön tarpeisiin. Kannattavuuslaskelmien perusteella akkuvarasto on taloudellisesti kannattamaton, mikäli energiavarastolla on vain yksi käyttötarkoitus ja tulonlähde. Litiumioniakun monipuolisuus kuitenkin mahdollistaa energiavaraston hyödyntämisen useaan eri käyttötarkoitukseen. Tämä akkuvaraston monikäyttö mahdollistaa akkuvaraston kannattavan hyödyntämisen ja tällöin mahdollisen investoinnin tuoma lisäarvo yritykselle on kiistaton.