Sähköautojen latauskonsepti pysäköintitaloihin
Vertanen, Veera (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023061354403
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023061354403
Tiivistelmä
Tässä diplomityössä tutkitaan energiavaraston käyttöä pysäköintitalossa sähköautojen latauspisteiden aiheuttamien tehokuormien tasaamiseen. Energiavarastona käsitellään akustoa, jonka avulla pyritään pienentämään liittymäinvestointi- ja sähkönsiirtokustannuksia. Akuston ja liittymäkoon suhde optimoidaan laskentaohjelmalla eri kuormitusprofiilien avulla.
Tutkimustulokset osoittavat, että akuston käyttö pelkästään kulutushuippujen tasaamiseen on taloudellisesti kannattavaa. Takaisinmaksuajaksi saatiin eräällä kuormitusprofiililla vain yksi vuosi ja suurimmat säästöt muodostuvat sähkönsiirrossa sekä liittymäinvestoinnissa, mitkä kompensoivat akkuinvestoinnin hinnan. Kun akun lataus ajoitetaan halvan sähkön aikaan, saavutetaan säästöjä myös sähköenergiakustannuksissa.
Akuston käyttö kulutushuippujen lisäksi myös muuhun kuormitukseen, kun sähkö on kallista, ei ole taloudellisesti kannattavaa. Tällöin akulta vaaditaan suurempaa kapasiteettia ja sen käyttösyklien määrä kasvaa, mikä lyhentää akun käyttöikää. Akun käytön parempi optimointi voi kuitenkin tuoda erilaisen tuloksen.
Tutkimuksessa havaittiin, että energiavaraston taloudellinen kannattavuus kasvaa, jos sähköenergian hinnassa on suuria vaihteluita vuorokauden aikana. Oletuksena on, että uusiutuvan energian tuotanto lisää sähköenergian hinnan vaihteluita tulevaisuudessa entisestään, jolloin energiavarastojen käyttäminen on perusteltua. Lisäksi käynnissä oleva energiamurros voi tuoda tarvetta verkkoinvestoinneille, jotka voivat aiheuttaa muutoksia nykyisiin sähkökustannuksiin, minkä takia etenkin suuren energiankulutuksen kohteissa, kuten pysäköintitaloissa, on hyvä varautua investoimaan energiavarastoon. This thesis investigates the use of a battery energy storage system (BESS) in a parking facility to balance the power loads caused by electric vehicle charging. The BESS aims at reducing electricity connection fee and transmission costs. The battery capacity and maximum power that can be transferred from grid connection was optimized with calculation algorithm using different load profiles.
The results of the study show that using BESS solely to balance consumption peaks is economically viable. The payback period with specific load profile is only one year, and the biggest savings consists of electricity transmission costs and electricity connection fee, which compensate for the cost of battery investment. When the battery charging is scheduled at a time of cheap electricity market prices, savings are also achieved in the electrical energy costs.
The use of the battery during high electricity prices besides consumption peaks is not economically viable. This requires a higher capacity of a battery and a higher number of operating cycles, which reduces lifespan of BESS. However, better optimization of the battery usage may lead to different result.
The study found that the profitability of the BESS increases if there are large variations in electricity prices. It is assumed that the production of renewable energy will further increase the variations in electricity prices in the future, making the use of ESS reasonable. In addition, the ongoing energy transition may require network investments that can cause changes in current electricity transmission costs and taxes, which is why especially in places with high energy consumption, such as parking facilities, investing in a BESS is recommended.
Tutkimustulokset osoittavat, että akuston käyttö pelkästään kulutushuippujen tasaamiseen on taloudellisesti kannattavaa. Takaisinmaksuajaksi saatiin eräällä kuormitusprofiililla vain yksi vuosi ja suurimmat säästöt muodostuvat sähkönsiirrossa sekä liittymäinvestoinnissa, mitkä kompensoivat akkuinvestoinnin hinnan. Kun akun lataus ajoitetaan halvan sähkön aikaan, saavutetaan säästöjä myös sähköenergiakustannuksissa.
Akuston käyttö kulutushuippujen lisäksi myös muuhun kuormitukseen, kun sähkö on kallista, ei ole taloudellisesti kannattavaa. Tällöin akulta vaaditaan suurempaa kapasiteettia ja sen käyttösyklien määrä kasvaa, mikä lyhentää akun käyttöikää. Akun käytön parempi optimointi voi kuitenkin tuoda erilaisen tuloksen.
Tutkimuksessa havaittiin, että energiavaraston taloudellinen kannattavuus kasvaa, jos sähköenergian hinnassa on suuria vaihteluita vuorokauden aikana. Oletuksena on, että uusiutuvan energian tuotanto lisää sähköenergian hinnan vaihteluita tulevaisuudessa entisestään, jolloin energiavarastojen käyttäminen on perusteltua. Lisäksi käynnissä oleva energiamurros voi tuoda tarvetta verkkoinvestoinneille, jotka voivat aiheuttaa muutoksia nykyisiin sähkökustannuksiin, minkä takia etenkin suuren energiankulutuksen kohteissa, kuten pysäköintitaloissa, on hyvä varautua investoimaan energiavarastoon.
The results of the study show that using BESS solely to balance consumption peaks is economically viable. The payback period with specific load profile is only one year, and the biggest savings consists of electricity transmission costs and electricity connection fee, which compensate for the cost of battery investment. When the battery charging is scheduled at a time of cheap electricity market prices, savings are also achieved in the electrical energy costs.
The use of the battery during high electricity prices besides consumption peaks is not economically viable. This requires a higher capacity of a battery and a higher number of operating cycles, which reduces lifespan of BESS. However, better optimization of the battery usage may lead to different result.
The study found that the profitability of the BESS increases if there are large variations in electricity prices. It is assumed that the production of renewable energy will further increase the variations in electricity prices in the future, making the use of ESS reasonable. In addition, the ongoing energy transition may require network investments that can cause changes in current electricity transmission costs and taxes, which is why especially in places with high energy consumption, such as parking facilities, investing in a BESS is recommended.