Kulutusjousto elintarvikemyymälässä kylmäjärjestelmän ja lämpöpumppujen avulla

Abstract

Vallitseva energiapoliittinen tilanne on viime vuosina aiheuttanut ennen näkemättömiä energianhinnan vaihteluita, mikä on konkretisoitunut ennätyksellisen korkeina energianhintoina. Valtakunnan tasollakin on jo hetkellisesti jouduttu toimiin energian riittävyyden takaamiseksi. Vastaavien ongelmien välttämiseksi tarvitaan muutoksia sekä kuluttajatasolla, että säävarmassa sähköntuotannossa. Näihin liittyen kulutusjoustolla on tärkeä rooli.

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää market-kiinteistön kulutusjoustopotentiaali. Kulutusjoustoa toteutettiin kuorman siirrolla, hyödyntäen kiinteistön kylmä- ja lämpöpumppujärjestelmiä. Kulutusjoustopotentiaalin kannattavuutta arvioitiin simuloimalla järjestelmien toimintaa eri muuttujien suhteen. Tärkeimpiä muuttujia olivat kylmäkalusteiden ja elintarvikkeiden ennakkokylmennysaika, käytettävissä oleva kylmäjärjestelmän lauhdeteho, lämpöpumppujen lisälämmitysteho sekä sähkön spot-hinta.

Simuloidun kuukauden perusteella voitiin todeta, että market-kiinteistössä voidaan kulutusjoustoa toteuttamalla saavuttaa 2,5…8,2 % kuukausittaiset euromääräiset säästöt, riippuen valituista parametreista. Saaduille tuloksille tehtiin herkkyystarkastelu, jossa havaittiin, että kylmäkalusteiden ja elintarvikkeiden lämpötilojen vaihteluvälien suuruudella, kaukolämmön hinnalla sekä kaasujäähdyttimen jälkeisellä lämpötilalla on merkittävä vaikutus saavutettavaan säästöpotentiaaliin. Sen sijaan kasvanut sähkönkulutus ei merkittävästi vaikuttanut saavutettaviin säästöihin.

Diplomityön tulosten perusteella simuloidussa market-kiinteistössä olisi kannattavaa soveltaa kulutusjoustoa. Lämpöpumpputehon kasvattamisella voidaan myös saavuttaa lisäsäästöjä. Simuloidun järjestelmän testaus käytännössä tai suuren vesivaraston yhteydessä toimisivat varteenotettavina jatkotutkimusaiheina.

In recent years, the current energy policy situation has caused unprecedented energy price variations, which has concretized as record high energy prices. At the national level, measures have already been temporarily taken to guarantee energy sufficiency. To avoid similar problems, changes are needed both at the consumer level and in weatherproof electricity production. In relation to these, demand response plays an important role.

The objective of this thesis was to find out the demand response potential of grocery store. Demand response was implemented by load shifting, utilizing market refrigeration and heat pump systems. The profitability of the demand response potential was evaluated by simulating the operation of the systems in relation to different variables. The most important variables were the pre-cooling time of refrigerated furniture and foodstuffs, the available condensing power of the refrigeration system, the additional heating power of heat pumps and the spot price of electricity.

Based on the simulated month, it could be concluded that by implementing demand response in market building, monthly savings in euros of 2,5…8,2 % can be achieved, depending on the selected parameters. Sensitivity analyses were done for results obtained. In the sensitivity analyses, it was found that the size of the temperature ranges of refrigerated furniture and foodstuffs, the price of district heating, and the temperature after the gas cooler have a significant effect on the savings potential that can be achieved. Instead, increased electricity consumption didn’t significantly affect the achievable savings.

Based on the results of the diploma thesis, it would be profitable to use demand response in the simulated market building. Additional savings can also be achieved by increasing the heat pump power. Testing the simulated system in practice or in connection with a large water storage would serve as potential topics for further research.