Utilization of solar energy for automotive dealership Veho's environmental goals
Martikainen, Valto (2022)
Diplomityö
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022110163933
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022110163933
Tiivistelmä
The main goal of this work is to find how the automotive dealership Veho could utilize solar energy to meet its environmental targets in a cost-efficient manner. In this work will be optimized a PV system for the Veho’s property in Kokkola through self-sufficiency and payback-time. The production data is simulated with the PVsyst software. The purpose of the optimal system is to reduce electricity purchased from the grid with self-production. The system is compared to other Veho sites in Olari, Raasepori and Latvia. In addition to this, the charging of electric vehicles in Kokkola will be considered through theoretical scenarios. The effects of the PV system throughout Finland are calculated by duplicating Kokkola's system to 24 Veho sites in Finland. The share of energy produced by the systems in the electricity consumption of 24 sites are going to be calculated, as well as the percentage reduction of the annual electricity bill with different electricity contracts. The emissions of grid electricity and solar electricity will also be compared.
The main goal for optimizing a PV system to Kokkola was to have lower payback-time than the real estate rental agreement of the property and self-sufficiency high enough to meet the consumption and load growth also in the future. Was found that the 70 kWp PV system is optimal for Kokkola with 38.9 % self-sufficiency. When purchasing and selling electricity at low SPOT prices of the year 2020, the monthly electricity bill was found to be the lowest on average in Kokkola. At high SPOT prices of the year 2021, the electricity bill was the second lowest. The biggest savings in Kokkola came from Veho’s current contracts when sales were calculated with 2020/21 SPOT prices. The payback-time 8.5 years was found to be the lowest with the Veho’s contract 2021, when the electricity was purchased with fixed price in the contract and the overproduction was sold at high 2021 SPOT price. With contract 2020, the payback-time was the second lowest 8.7 years. These two payback-times were inside the green area, which means that the system could pay back the investment before the rental period of the property ends. The payback-time changed between 1.2 – 6.6 years between the lowest 0.8 eur/W system price and the highest 1.05 eur/W system price, means that the eur/W price of the PV system greatly affects the payback-time. In the location comparison with the 70 kWp system and with Latvia’s solar production, the self-sufficiency in Kokkola rose about 0.65 % when comparing to the Kokkola’s solar production. Also, the capacity factor rose from 11.35 % to 11.44 %. This shows that the PV production is more profitable further south where the sunlight intensity is higher.
When Kokkola’s data with the nominal 70 kWp PV system was duplicated to 24 Veho’s dealerships in Finland, was found that the production of 24 PV systems is about 13.2 % of the total annual electricity consumption of 24 dealerships. Also, with Kokkola’s current contract and 2021 SPOT prices, the percentual reduction in annual electricity costs was the highest 9.7 %. With contract 2020 the reduction was the second highest 9.4 %. The total price of 24 PV systems was 1 558 440 € and could theoretically pay back the investment under nine years.
When comparing emissions between grid electricity production in Finland and solar electricity production, was found that the solar power has 0 gCO2/kWh emission factor compared to the emission factor of electricity production in Finland 89 gCO2/kWh. The comparison was done during electricity production. Also, was found that the PV array reaches the net-zero state in 3 – 4 years, where it has produced enough emission free energy to cancel the manufacturing energy and emissions. Työn päätavoitteena on löytää keinoja, miten autoliike Veho voisi hyödyntää aurinkoenergiaa saavuttaakseen ympäristötavoitteensa kustannustehokkaasti. Työssä mitoitetaan PV järjestelmä Vehon kohteeseen Kokkolassa omavaraisuuden ja takaisinmaksuajan kautta. Tuotantodata simuloidaan PVsyst ohjelmalla. Optimaalisella järjestelmällä on tarkoitus vähentää ostettua sähköä verkosta omalla tuotannolla. Järjestelmää verrataan muihin Vehon kohteisiin Olarissa, Raaseporissa ja Latviassa. Tähän lisäten, sähköajoneuvojen latausta Kokkolassa tullaan pohtimaan teoreettisten skenaarioiden kautta. PV järjestelmän vaikutuksia koko Suomen tasolla lasketaan monistamalla Kokkolan järjestelmä 24 Vehon kohteeseen Suomessa. Järjestelmillä tuotetun energian osuus 24 kohteen sähkönkulutuksesta lasketaan kuin myös vuosittaisen sähkölaskun prosentuaalinen vähennys eri sähkösopimuksilla. Verkkosähkön ja aurinkosähkön päästöjä tullaan myös vertailemaan.
PV järjestelmän optimoinnin päätavoitteena Kokkolaan oli kiinteistön vuokrasopimusta alhaisempi takaisinmaksuaika ja riittävän korkea omavaraisuus vastaamaan kulutusta ja kuormituksen kasvua myös tulevaisuudessa. Työssä havaittiin, että 70 kWp PV järjestelmä oli optimaalinen Kokkolaan 38,9 % omavaraisuudella. Myytäessä ja ostaessa sähköä vuoden 2020 SPOT hinnoilla, kuukausittainen sähkölasku oli matalin keskiarvoltaan Kokkolassa. Korkeilla vuoden 2021 SPOT hinnoilla sähkölasku oli toiseksi matalin. Suurimmat säästöt Kokkolassa tulivat Veho nykyisellä sopimuksella, kun myynti laskettiin 2020/21 SPOT hinnoilla. 8,5 vuoden takaisimaksuaika oli matalin Vehon sopimuksella, kun osto tapahtui sopimuksen energiahinnalla ja ylituotannon myynti tapahtui korkeilla vuoden 2021 SPOT hinnoilla. Sopimuksella ja 2020 vuoden SPOT hinnoilla 8,7 vuoden takaisinmaksuaika oli toiseksi matalin. Nämä ajat olivat vihreän alueen sisällä, joka tarkoittaa, että järjestelmä pystyisi maksamaan investoinnit takaisin ennen kuin kiinteistön vuokra-aika päättyy. Takaisinmaksuaika vaihteli 1,2–6,6 vuoden välillä matalimman 0,8 eur/W järjestelmän hinnan ja korkeimman 1,05 eur/W hinnan välillä, joka tarkoittaa, että järjestelmän eur/W hinta vaikuttaa suuresti takaisimaksuaikaan. Sijainnin vertailussa 70 kWp järjestelmällä ja Latvia tuotannolla omavaraisuus Kokkolassa nousi 0,65 % vertaillessa Kokkolan tuotannolla laskettuun lukuun. Myös käyttöaste nousi 11,35 % lukemasta 11,44 % lukemaan. Tämä osoittaa, että aurinkosähkön tuotanto on kannattavampaa etelämpänä, missä auringonvalon intensiteetti on korkeampi.
Kun Kokkolan data 70 kWp järjestelmällä monistettiin 24 Vehon kohteeseen Suomessa, huomattiin, että järjestelmien tuotanto on 13,2 % 24 kohteen kokonaissähkönkulutuksesta. Myös Kokkolan nykyisellä sopimuksella ja vuoden 2021 SPOT hinnoilla prosentuaalinen vähennys vuosittaisissa sähkökustannuksissa oli korkein 9,7 %. Sopimuksella ja vuoden 2020 SPOT hinnoilla vähennys oli toiseksi korkein 9,4 %. Kokonaishinta 24 järjestelmälle oli 1 558 440 € ja järjestelmät pystyisivät teoreettisesti maksamaan investoinnit takaisin 9 vuodessa.
Kun vertailtiin päästöjä Suomen sähköntuotannon ja aurinkosähkön välillä, huomattiin, että aurinkosähkön päästökerroin on 0 gCO2/kWh vertailtaessa Suomen sähköntuotannon päästökertoimeen 89 gCO2/kWh. Vertailu tehtiin sähkön tuotannossa. Työssä todettiin myös, että PV järjestelmä saavuttaa nettonolla-tilan 3–4 vuodessa, jolloin se on tuottanut tarpeeksi päästötöntä energiaa nollatakseen valmistusenergian ja päästöt.
The main goal for optimizing a PV system to Kokkola was to have lower payback-time than the real estate rental agreement of the property and self-sufficiency high enough to meet the consumption and load growth also in the future. Was found that the 70 kWp PV system is optimal for Kokkola with 38.9 % self-sufficiency. When purchasing and selling electricity at low SPOT prices of the year 2020, the monthly electricity bill was found to be the lowest on average in Kokkola. At high SPOT prices of the year 2021, the electricity bill was the second lowest. The biggest savings in Kokkola came from Veho’s current contracts when sales were calculated with 2020/21 SPOT prices. The payback-time 8.5 years was found to be the lowest with the Veho’s contract 2021, when the electricity was purchased with fixed price in the contract and the overproduction was sold at high 2021 SPOT price. With contract 2020, the payback-time was the second lowest 8.7 years. These two payback-times were inside the green area, which means that the system could pay back the investment before the rental period of the property ends. The payback-time changed between 1.2 – 6.6 years between the lowest 0.8 eur/W system price and the highest 1.05 eur/W system price, means that the eur/W price of the PV system greatly affects the payback-time. In the location comparison with the 70 kWp system and with Latvia’s solar production, the self-sufficiency in Kokkola rose about 0.65 % when comparing to the Kokkola’s solar production. Also, the capacity factor rose from 11.35 % to 11.44 %. This shows that the PV production is more profitable further south where the sunlight intensity is higher.
When Kokkola’s data with the nominal 70 kWp PV system was duplicated to 24 Veho’s dealerships in Finland, was found that the production of 24 PV systems is about 13.2 % of the total annual electricity consumption of 24 dealerships. Also, with Kokkola’s current contract and 2021 SPOT prices, the percentual reduction in annual electricity costs was the highest 9.7 %. With contract 2020 the reduction was the second highest 9.4 %. The total price of 24 PV systems was 1 558 440 € and could theoretically pay back the investment under nine years.
When comparing emissions between grid electricity production in Finland and solar electricity production, was found that the solar power has 0 gCO2/kWh emission factor compared to the emission factor of electricity production in Finland 89 gCO2/kWh. The comparison was done during electricity production. Also, was found that the PV array reaches the net-zero state in 3 – 4 years, where it has produced enough emission free energy to cancel the manufacturing energy and emissions.
PV järjestelmän optimoinnin päätavoitteena Kokkolaan oli kiinteistön vuokrasopimusta alhaisempi takaisinmaksuaika ja riittävän korkea omavaraisuus vastaamaan kulutusta ja kuormituksen kasvua myös tulevaisuudessa. Työssä havaittiin, että 70 kWp PV järjestelmä oli optimaalinen Kokkolaan 38,9 % omavaraisuudella. Myytäessä ja ostaessa sähköä vuoden 2020 SPOT hinnoilla, kuukausittainen sähkölasku oli matalin keskiarvoltaan Kokkolassa. Korkeilla vuoden 2021 SPOT hinnoilla sähkölasku oli toiseksi matalin. Suurimmat säästöt Kokkolassa tulivat Veho nykyisellä sopimuksella, kun myynti laskettiin 2020/21 SPOT hinnoilla. 8,5 vuoden takaisimaksuaika oli matalin Vehon sopimuksella, kun osto tapahtui sopimuksen energiahinnalla ja ylituotannon myynti tapahtui korkeilla vuoden 2021 SPOT hinnoilla. Sopimuksella ja 2020 vuoden SPOT hinnoilla 8,7 vuoden takaisinmaksuaika oli toiseksi matalin. Nämä ajat olivat vihreän alueen sisällä, joka tarkoittaa, että järjestelmä pystyisi maksamaan investoinnit takaisin ennen kuin kiinteistön vuokra-aika päättyy. Takaisinmaksuaika vaihteli 1,2–6,6 vuoden välillä matalimman 0,8 eur/W järjestelmän hinnan ja korkeimman 1,05 eur/W hinnan välillä, joka tarkoittaa, että järjestelmän eur/W hinta vaikuttaa suuresti takaisimaksuaikaan. Sijainnin vertailussa 70 kWp järjestelmällä ja Latvia tuotannolla omavaraisuus Kokkolassa nousi 0,65 % vertaillessa Kokkolan tuotannolla laskettuun lukuun. Myös käyttöaste nousi 11,35 % lukemasta 11,44 % lukemaan. Tämä osoittaa, että aurinkosähkön tuotanto on kannattavampaa etelämpänä, missä auringonvalon intensiteetti on korkeampi.
Kun Kokkolan data 70 kWp järjestelmällä monistettiin 24 Vehon kohteeseen Suomessa, huomattiin, että järjestelmien tuotanto on 13,2 % 24 kohteen kokonaissähkönkulutuksesta. Myös Kokkolan nykyisellä sopimuksella ja vuoden 2021 SPOT hinnoilla prosentuaalinen vähennys vuosittaisissa sähkökustannuksissa oli korkein 9,7 %. Sopimuksella ja vuoden 2020 SPOT hinnoilla vähennys oli toiseksi korkein 9,4 %. Kokonaishinta 24 järjestelmälle oli 1 558 440 € ja järjestelmät pystyisivät teoreettisesti maksamaan investoinnit takaisin 9 vuodessa.
Kun vertailtiin päästöjä Suomen sähköntuotannon ja aurinkosähkön välillä, huomattiin, että aurinkosähkön päästökerroin on 0 gCO2/kWh vertailtaessa Suomen sähköntuotannon päästökertoimeen 89 gCO2/kWh. Vertailu tehtiin sähkön tuotannossa. Työssä todettiin myös, että PV järjestelmä saavuttaa nettonolla-tilan 3–4 vuodessa, jolloin se on tuottanut tarpeeksi päästötöntä energiaa nollatakseen valmistusenergian ja päästöt.