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
Potential for Seasonal Electricity Storage in Borehole Thermal Energy Stores with Heat Pumps
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In Sweden, there is a substantial increase in renewable power generation that affects the elec-tricity market. At the residential, PV diffusion spreads in the last years due to price drop, while use of heat pump is consolidated. This thesis aims to evaluate the technological potential and economic value of seasonal storage of electricity in a thermal medium using boreholes and heat pump for a multi-family house in Sweden in a context of high renewable market.

An existing GSHP-PV system model is implemented in TRNSYS with the addition of an in-line heater on the boreholes circuit. Its function is to heat the borehole field during PV peaks or low electricity price. The performance of the system is evaluated in terms of renewable and consumption impact with Self-Consumption, Solar Fraction and Seasonal Performance Factor, while Total Life Cycle Cost defines the economic feasibility of the system.

In order to estimate several price scenario, an electricity market model is developed and applied to forecast the hourly electricity price in future in Sweden with high wind and solar penetra-tion.

The results suggest that the configuration studied does not benefit from seasonal storage of elec-tricity. Since the increase of electric demand due to the borehole heater, self-consumption is generally improved despite solar fraction depends greatly from the only use of PV over produc-tion or grid prices. Seasonal peak shift and SPF improvement are not demonstrated, although there is an increase of TLCC. This leaves the system without storage the most profitable, despite the use of electric boilers or heat pumps at the borehole heater.

Abstract [sv]

I Sverige sker en kraftig ökning av förnybar kraftproduktion som påverkar elmarknaden. På bostadsnivå har en PV-diffusion spridits under de senaste åren tack vare prisfall samt det faktum att värmepumpar har konsoliderats.

Med fokus på en högre förnybar marknad så syftar denna avhandling till att utvärdera den tekniska potentialen och det ekonomiska värdet med att säsongsförvara elektricitet genom att använda sig ett termiskt medium, borrhål och värmepump i ett flerfamiljshus i Sverige.

Ett befintligt GSHP-PV system har implementerats i TRNSYS. Utöver detta så har en värmare tillagts i borrhållskretsen med syfte att värma borrhålsfältet under PV-toppar eller vid lågt el-pris. Systemets prestanda har utvärderats med avseende på förnybar- och konsumtionspåverkan; egen förbrukning (SC), andel sol (SF) samt säsongsmässig prestationsfaktor (SPF). Den totala livscykelkostnaden (TLCC) har beräknats för att ge ett mått på systemets ekonomiska genom-förbarhet.

För att kunna estimera olika prisscenarion så har en elektricitetsmarknadsmodell utformats och tillämpats. Denna modell använder prognoser för hur det framtida elpriset i Sverige kan se ut vid höga vind- och solpenetrationer.

Resultaten tyder på att den studerade konfigurationen inte kommer att ha nytta av säsongsför-varing av el, mest på grund av den höga självkonsumeringsgraden av borrhållsvärmaren. Den egna elförbrukningen är generellt sett förbättrad trots att andelen sol beror starkt på produktion samt nätpriser. Varierande säsongstoppar och förbättring av SPF visas inte även om det finns en ökning av TLCC. Detta gör att det mest lönsamma systemet är utan lagring, trots att användning av elpannor eller värmepumpar vid borrhållsvärmaren förekommer.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 68
Series
TRITA-ITM-EX 2018 ; 710
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-244451OAI: oai:DiVA.org:kth-244451DiVA, id: diva2:1290775
Educational program
Master of Science - Sustainable Energy Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-02-21 Created: 2019-02-21 Last updated: 2019-02-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1676 kB)42 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1676 kBChecksum SHA-512
daced625eb9ee0cec4a839450cad7b43c2b798aaecfb0ec986889b0cff3e2fdd93a1365b54cef509ed5b4d2e8c762eca77531d4b3815d86bd50c7797a3297e99
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Energy Technology
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 42 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: 103 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