Nanogrid system implementation possibilities in Russia
Mäkipää, Tuomas (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052416979
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019052416979
Tiivistelmä
Smart grids are the future trend of the development of traditional power grids and will contain an increasing number of renewable resources, distributed generations, microgrids and nanogrids. Nanogrid is a local power system used to control distributed generation in a small residential house or building. The objective of this thesis was to study the possibilities and barriers of implementing nanogrid system in Russian electricity market. Russia has great potential in renewable energy sources, but the share of these energy sources has been quite minimal so far in the country’s electricity production.
The theoretical part of the study was carried out as a literature review. The results show that nanogrid system could be feasible to implement in office buildings, detached houses and summer cottages especially in rural and remote areas. The empirical part of this thesis was carried out as a case study of 4 scenarios. The case study examined the techno-economic feasibility of implementing nanogrid in the summer cottage, which locates in Russia. The 4 scenarios were simulated and analysed with the help of HOMER Pro simulation software. The empirical results show that summer cottage’s most techno-economic solution is to continue to use the current grid connection. On the other hand, bigger load demand and lower discount rate increases the feasibility of using the PV + Grid solution. Off-grid type of solution suits in situation where the electrification via national grid is impossible due to technical requirements or unfeasible due to high costs. Perinteiset sähköverkot ovat muuttumassa älykkäiksi sähköverkoiksi, jolloin uusiutuva energia, hajautettu tuotanto, mikroverkot ja nanoverkot tulevat yleistymään. Nanogrid eli nanoverkko on älykäs sähköjärjestelmä, joka ohjaa paikallisesti tuotettua sähköä syöttämään talon tai kiinteistön sisäistä verkkoa. Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia nanoverkon kannattavuutta ja toteutusmahdollisuutta Venäjällä, jossa uusiutuvan energian potentiaalia on paljon, mutta uusiutuvien energiamuotojen käyttöaste on toistaiseksi ollut minimaalinen koko maan sähköntuotantoon verrattuna.
Työn teoreettinen osa toteutettiin kirjallisuuskatsauksen menetelmin. Kirjallisuuskatsauksen perusteella nanoverkko soveltuu toteutettavaksi toimistorakennuksiin, omakotitaloihin ja kesämökkeihin erityisesti haja-asutusalueilla ja maaseuduilla. Työn empiirinen osa toteutettiin neljän skenaarion tapaustutkimuksena, jossa nanoverkon toteutusmahdollisuutta tutkittiin teknis-taloudellisesti HOMER Pro -ohjelmiston avulla. Tutkimuksen kohteena oli Venäjällä sijaitseva kesämökki. Tulokset osoittivat, että tutkimuksen kohteena olleen kesämökin teknis-taloudellisin skenaario olisi käyttää nykyistä sähköverkkoyhteyttä. Toisaalta tulokset osoittivat myös, että verkkoon kytkettävät aurinkopaneelit olisivat teknistaloudellisin skenaario suuremmilla kuormitustarpeilla ja pienemmillä korkoprosenteilla. Sähköverkosta irti oleva järjestelmä sopii taas parhaiten kohteisiin, joissa sähköverkkoon liittyminen on liian kallista tai teknisesti mahdotonta.
The theoretical part of the study was carried out as a literature review. The results show that nanogrid system could be feasible to implement in office buildings, detached houses and summer cottages especially in rural and remote areas. The empirical part of this thesis was carried out as a case study of 4 scenarios. The case study examined the techno-economic feasibility of implementing nanogrid in the summer cottage, which locates in Russia. The 4 scenarios were simulated and analysed with the help of HOMER Pro simulation software. The empirical results show that summer cottage’s most techno-economic solution is to continue to use the current grid connection. On the other hand, bigger load demand and lower discount rate increases the feasibility of using the PV + Grid solution. Off-grid type of solution suits in situation where the electrification via national grid is impossible due to technical requirements or unfeasible due to high costs.
Työn teoreettinen osa toteutettiin kirjallisuuskatsauksen menetelmin. Kirjallisuuskatsauksen perusteella nanoverkko soveltuu toteutettavaksi toimistorakennuksiin, omakotitaloihin ja kesämökkeihin erityisesti haja-asutusalueilla ja maaseuduilla. Työn empiirinen osa toteutettiin neljän skenaarion tapaustutkimuksena, jossa nanoverkon toteutusmahdollisuutta tutkittiin teknis-taloudellisesti HOMER Pro -ohjelmiston avulla. Tutkimuksen kohteena oli Venäjällä sijaitseva kesämökki. Tulokset osoittivat, että tutkimuksen kohteena olleen kesämökin teknis-taloudellisin skenaario olisi käyttää nykyistä sähköverkkoyhteyttä. Toisaalta tulokset osoittivat myös, että verkkoon kytkettävät aurinkopaneelit olisivat teknistaloudellisin skenaario suuremmilla kuormitustarpeilla ja pienemmillä korkoprosenteilla. Sähköverkosta irti oleva järjestelmä sopii taas parhaiten kohteisiin, joissa sähköverkkoon liittyminen on liian kallista tai teknisesti mahdotonta.