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
Techno-economic analysis of mobile battery storage systems to utilize curtailed wind energy in Germany for off-grid applications
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The increasing share of renewable energy especially wind energy leads to increased share of unpredictable and varying energy into the grid. This leads to congestion in the grid which ultimately results in wind curtailment. In Germany in 2015 alone more than 4000 GWh of wind energy was curtailed. On the other hand, off grid energy requirements for event industry especially concerts and festivals, rely heavily on diesel generators to fulfill their power requirements. This thesis investigates a unique use case for the mobile storage application. The batteries are used to utilize the curtailed wind energy for off-grid applications like festivals and concerts in Germany. The batteries are charged at the wind farm during the duration of curtailment and once they are fully charged, the batteries are transported to the location of concert or an event to provide clean energy. The batteries or storage system used for this case have a capacity of 1.5 MWh and the whole system is constructed in a standard shipping container to allow convenient transportation.

According to the findings of this study, the proposed use case can lead to a significant CO2 emission reduction, a single storage system could save up to about 8.4 million kg of CO2, at the events and festivals. Furthermore, it could help in renewable energy integration by providing clean wind energy, that is otherwise curtailed, to festivals and concerts. This study identifies a wind farm with most curtailed energy in Germany with total curtailment duration accounting for about 32% of the time in the year 2017. The technical model, simulated in MATALB/Simulink, successfully charged the battery storage system without any bottleneck. The levelized cost of storage was found to be in comparison with the levelized cost of diesel generators. A single storage system has an ability save up to 8.4 million kg of CO2 emissions. The study further proposes policy suggestions to promote such innovative use case.

Abstract [sv]

Den ökande andelen förnybar energi, särskilt vindenergi, leder en till ökad andel av oförutsägbar intermittent energi till elnätet. Detta leder tidvis till en överbelastning på elnätet, vilket resulterar i att vindkraftverkens elproduktion måste begränsas. Endast i Tyskland under 2015 begränsades 4000 GWh av vindenergi. Samtidigt används diesel generatorer i off-grid områden för att bedriva mässor, marknader, festivaler och liknande arrangemang. Den här rapporten undersöker ett specifikt fall för mobila lagringsmöjligheter. Batterier kan användas för att nyttja den begränsade vindenergin för offgrid evenemang som festivaler och konserter i Tyskland. Batterierna laddas i vindkraftsparker vid hög tillgång till vindenergi och transporteras sedan till ett evenemang för att försörjas med förnybar energi. Batterierna eller lagringsmediet som används för detta fall har en kapacitet på 1,5 MWh och systemet är paketerad i en fraktcontainer för enkel transport.

Enligt resultaten från denna studie kan det föreslagna användningsfallet leda till en betydande minskning av koldioxidutsläppen, ett enda lagringssystem skulle kunna spara upp till cirka 8,4 miljoner kg CO2 vid evenemang och festivaler. Dessutom skulle det kunna bidra till integration av förnybar energi genom att tillhandahålla ren vindkraft, som annars begränsas, till festivaler och konserter. Denna studie identifierar en vindkraftspark med den mest begränsade energin i Tyskland med total kapacitetsvaraktighet som står för cirka 32% av tiden under 2017. Den tekniska modellen, simulerad i MATALB / Simulink, laddade batterilagringssystemet framgångsrikt utan flaskhals. De nivåiserade lagringskostnaderna visade sig vara i jämförelse med de nivåiserade kostnaderna för dieselgeneratorer. Ett enda lagringssystem kan spara upp till 8,4 miljoner kg koldioxidutsläpp. Studien föreslår vidare policyförslag för att främja ett sådant innovativt fall.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 57
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:620
Keywords [en]
Wind energy curtailment, Energy storage, Mobile battery storage, Germany
Keywords [sv]
Vindkraftsnedskärning, Energilagring, Mobil batterilagring, Tyskland
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-264352OAI: oai:DiVA.org:kth-264352DiVA, id: diva2:1373049
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-26 Created: 2019-11-26 Last updated: 2019-11-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3660 kB)7 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3660 kBChecksum SHA-512
ea5cc75a719fbea177bc7c6f4a7600c6ad57ef6706f22f86a5d032199face485e024b6d8eb7b222e2bc846a88c3e82a745afa85fe476bad5e0b3d31234b0d497
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 7 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: 52 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