Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Batterilager i kommersiella fastigheter: Lönsamhetsanalys av batterilager med hjälp av blandad heltalsprogrammering
Karlstad University, Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013).
2017 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Battery storage within commercial real estate : An economic analysis of battery storage using mixed integer linear programming (English)
Abstract [sv]

De senaste åren har en större mängd decentraliserad och variabel energiproduktion tagit plats inom elsystemet, mer specifikt vindkraft och solkraft, och etablering av mer distribuerad produktion kommer att fortsätta i enlighet med mål från nationer och världsorganisationer att fasa ut fossila bränslen och minska på växthusgasutsläpp. I takt med nedläggning av storskaliga kraftverk baserade på fossila bränslen påverkar detta möjligheterna att möta upp elbehovet med den tillgängliga produktionen. Mycket variabel produktion har samtidigt en negativ påverkan på elnätstabiliteten och kan skapa höga effekttoppar. Detta har skapat ett ökat behov av mer flexibilitet på kundsidan för att skapa balans på elnätet.

Elektrokemiska batterilager kan lösa många av problemen som uppstår med intermittent förnybar energiproduktion. Batterilager har både utvecklats teknologiskt och minskats i pris avsevärt de senaste tio åren och kostnaderna kommer fortsätta att gå ned. För att batterilager på allvar ska bli intressant behöver aktörer som investerar i denna teknologi veta om det någon gång inom en snar framtid kommer att vara en positiv affär. Syftet med detta arbete har därför varit att undersöka lönsamheten med batterilager i kommersiella fastigheter idag och inom de närmsta 10 åren på den svenska marknaden.

Studien har, med hjälp av blandad heltalsprogrammering (MILP) i MATLAB, tagit fram en modell som optimalt schemalägger energiflöden för en fastighet som har ett batterisystem och egen produktion installerat baserat på olika prisbilder. Modellen har i sin tur använts för att beräkna de ekonomiska möjligheterna som erbjuds på Sveriges elmarknad med ett batterisystem i en mängd olika scenarier både vad gäller pris på el, olika effektabonnemang, integration med solpaneler, olika batteristorlekar och systemlivslängd.

Resultatet visar att det inte finns någon lönsamhet i att investera i batterier för de undersökta fastigheterna så som Sveriges elmarknad ser ut idag och någon hög lönsamhet kommer inte att ske även om pristrenden på batterier fortsätter nedåt. Ett mindre batterisystem på 28 kWh kan ge, beräknat med internräntan, en positiv avkastning på 1 % år 2020 men ju större batteriet är desto mindre blir avkastningen. Högst avkastningen som kan fås med dagens el- och nätpriser är 4-5 % om en investering görs med 2025-2030 års batteripriser. Om elnätsägarna går mot att endast erbjuda tidsdifferentierade nättariffer året om och det implementeras högre effektavgifter finns det möjligheter att avkastningen kan bli så hög som 15-18 % med 2025-2030 års batteripriser. Arbetet visar också att kapandet av effekttoppar med större batterilager än 28 kWh inte är kostnadseffektivt för de undersökta fastigheterna.

Abstract [en]

The world has seen a rapid deployment of distributed and time-varying renewable energy systems (RES) within the electricity grids for the past 20 years, especially from wind and solar power. The deployment RES is expected to increase even more as world organizations and nations will continue the phase-out of fossil fuels as the main source of energy for electricity production. As large scale power plants reliant on fossil fuels will shut down it will be harder for the system to balance production and demand. At the same time, time-varying production might have a negative effect on the grid stability which has spurred an increased interest in flexibility on the demand side and a call for technologies and strategies that can create balance on the grid.

Energy storage, especially electrochemical battery storage, is seen as a part of a bigger solution to the problems that comes with intermittent energy production. Battery storage has had a fast technological development and a sharp downtrend in pricing the latest ten years and the costs are expected to keep on decreasing. For battery storage to be a serious contender on the electricity market there is a need to understand if and when an investment in this technology might give a positive outcome. The aim of this study has therefore been to analyse the profitability of battery storage within commercial real estate today, and in the oncoming 10-15 years on the Swedish electricity market.

The study has, using mixed integer linear programming (MILP) within MATLAB, created a model which optimally schedules power flows for buildings that has a battery system and its own electricity production. The model has in turn been used to evaluate the economical possibilities that exist with a battery system within commercial real estate under various different scenarios that looks into pricing structures on electricity and demand, integration with and without solar panels, different battery sizes and system lifetimes.

The results show that there is currently no profitability to invest in a battery system for the specific buildings analysed in this study. While break-even is possible just a couple of years from now, a high profitability will not be reached even with the future downtrend in battery prices under the current electricity market circumstances. A smaller battery system with a capacity of 28 kWh could give an internal rate of return (IRR) of 1 % year 2020. Larger battery systems are generally not cost-effective when compared to smaller battery systems when its primary purpose is utilized for demand reduction. Highest return with today’s electricity and utility pricing is 4-5 % somewhere between 2025 and 2030. However, if the market goes towards exclusively time-of-use billing structures on electricity and higher demand charges, the IRR can reach towards 15-18 % between 2025 and 2030. 

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 60
Keywords [en]
Battery storage, economic analysis, commercial real estate, mixed integer linear programming, MILP
Keywords [sv]
Batterilager, lönsamhetsanalys, kommersiella fastigheter, blandad heltalsprogrammering, MILP
National Category
Energy Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-63020OAI: oai:DiVA.org:kau-63020DiVA, id: diva2:1140082
External cooperation
Pöyry Management Consulting
Subject / course
Environmental and Energy Systems
Educational program
Engineering: Energy and Environmental Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-09-22 Created: 2017-09-11 Last updated: 2017-09-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1693 kB)305 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1693 kBChecksum SHA-512
ebe96238499bb8d4f692c56a3675ba1a2889dd56921c3e0b63affe7b3b8d462db1b0cc4276c8c95696629ff1123e51a3928b51e1360517220ebd4c63880fe6c8
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Gustafsson, Marcus
By organisation
Faculty of Health, Science and Technology (starting 2013)
Energy Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 305 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 543 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf