Kaasumoottorivoimalaitoksen ja sähkövaraston kannattavuus ja yhteistoiminnan mahdollisuudet reservi- ja säätömarkkinoilla Suomessa

Abstract

Energiamurroksen myötä uusiutuvien, sääriippuvaisten energian tuotantomuotojen, kuten aurinko- ja tuulivoiman kapasiteetti on kasvanut nopeasti. Tämän seurauksena myös joustoon kykenevän uusiutuvan säätövoiman tarve on kasvanut. Biokaasua polttoaineena käyttävä moottorivoimalaitos ja sähkövarasto ovat potentiaalisia ratkaisuja vaihtelevan uusiutuvan energian tuotannon rinnalle, joilla voitaisiin tasapainottaa tuotannon ja kulutuksen vaihteluita.

Tässä diplomityössä tarkastellaan biokaasua polttoaineena käyttävän moottorivoimalaitoksen ja sähkövaraston kannattavuutta ja mahdollisia synergiaetuja Suomen reservimarkkinoilla. Tarkastelu suoritetaan kolmelle erikokoiselle hybridivoimalaitokselle, jotka koostuvat kaasumoottorivoimalaitoksesta ja litiumioniakkuvarastoista. Kannattavuuden selvittämiseksi käytetään investointilaskentamenetelmiä, jotka ovat takaisinmaksuaika, korollinen takaisinmaksuaika, nettonykyarvo sekä sisäinen korko.

Diplomityön tuloksien perusteella voidaan todeta, että sähkövarastot ovat tällä hetkellä houkuttelevampia investointeja reservimarkkinoille, kun taas biokaasua käyttävät moottorivoimalaitokset voivat tulevaisuudessa parantaa kannattavuuttaan polttoainekustannusten laskiessa tai tukimekanismien avulla.

The ongoing energy transition has significantly increased the share of renewable, weather-dependent generation such as wind and solar power, creating a growing need for flexible balancing resources to maintain system stability. Gas engine power plants fueled by biogas and battery energy storage systems (BESS) represent potential solutions to complement variable renewable generation and ensure security of supply.

This thesis investigates the economic feasibility and potential synergies of biogas-fueled gas engine power plants and lithium-ion battery storage systems in the Finnish reserve markets. The analysis considers three hybrid plant configurations of varying capacities, each combining a gas engine unit with a battery storage system. Profitability is assessed using established investment appraisal methods, including payback period, discounted payback period, net present value (NPV), and internal rate of return (IRR).

The findings of this study indicate that battery energy storage systems presently constitute more favorable investment options within reserve markets, while biogas-fueled engine power plants could improve their economic viability in the future through reductions in fuel costs or the implementation of targeted support mechanisms.