The Role of Decentralized Energy Communities in Supporting Telecom Infrastructure
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Rollen av Decentraliserad energi Samhällen I Stöd för telekom Infrastruktur (Swedish)
Abstract [en]
This study examines the resiliency of an energy community powered by a photovoltaic-battery energy storage system (PV-BESS) integrating critical infrastructure, like telecom sites, with a specific focus on uncertainty scenarios. The overall objective of this study is to gain a better understanding into how this solution can make society more resilient by quantifying the self-sufficiency, the socio-economic costs and the network connectivity during power outages. Two case studies, located in Sweden and India, are included in this analysis which provide valuable outcomes due to the countries’ contrasting socio-economic and energy infrastructure contexts, which provide a comprehensive perspective. In the context of this study, a model is developed to simulate the hourly electricity flows between the different energy community components, including the PV production, the energy community’s demand, the telecom site demand, the battery and the external grid. An uncertainty analysis evaluates how the proposed system responds to power outages and through a socio-economic analysis, the social and business costs related to power outages and loss of connectivity are evaluated. To process the results, a sensitivity analysis is included to evaluate how BESS sizing and outage duration impact the outcomes for each case study. The findings indicate that an energy community integrating a telecom site significantly enhances energy self-sufficiency and reduces socio-economic losses during outages. The model shows that, on average, different battery sizes can increase self-sufficiency and reduce social loss associated with power outages compared to a scenario where consumers rely solely on the external grid. Specifically, in the case studies analyzed, considering a one-hour power outage across all BESS included in this analysis, the energy communities are self-sufficient 25.5% and 94% of the time during the outage, while the social losses associated to the power outage are reduced by 53.5% and 97.5%, in Sweden and India respectively. These results demonstrate that the benefits of PV-BESS solutions greatly vary depending on factors such as location, solar resource availability, grid characteristics and the frequency and duration of outages. The aim of the work is to build a model easily adaptable to different case studies, in order to assess how the solution proposed performs in the event of various grid outage uncertainties.
Abstract [sv]
Denna studie undersöker motståndskraften hos en energigemenskap som drivs av ett energilagringssystem för solceller (PV-BESS) som integrerar kritisk infrastruktur, som telekomsajter, med ett specifikt fokus på osäkerhetsscenarierna. Det övergripande målet med denna studie är att få en bättre förståelse för hur denna lösning kan göra samhället mer motståndskraftigt genom att kvantifiera självförsörjningen, de socioekonomiska effekterna och nätverksanslutningen vid strömavbrott. Två fallstudier, lokaliserade i Sverige och Indien, ingår i denna analys som ger värdefulla resultat på grund av ländernas kontrasterande socioekonomiska och energiinfrastruktursammanhang, vilket ger ett övergripande perspektiv. Inom ramen för denna studie utvecklas en modell för att simulera elflödet per timme mellan de olika energigemenskapskomponenterna, inklusive solcellsproduktionen, energigemenskapens efterfrågan, efterfrågan på telekomplatsen, batteriet och det externa nätet. En osäkerhetsanalys utvärderar hur det föreslagna systemet reagerar på strömavbrott och genom en samhällsekonomisk analys utvärderas de sociala och affärsmässiga kostnaderna relaterade till strömavbrott och förlust av anslutning. För att bearbeta resultaten ingår en känslighetsanalys för att utvärdera hur BESS dimensionering och avbrottslängd påverkar resultaten för varje fallstudie. Resultaten tyder på att en energigemenskap som integrerar en telekomsajt avsevärt förbättrar energisjälvförsörjningen och minskar socioekonomiska förluster under avbrott. Modellen visar att olika batteristorlekar i genomsnitt kan öka självförsörjningen och minska sociala förluster i samband med strömavbrott jämfört med ett scenario där konsumenter enbart förlitar sig på det externa nätet. Specifikt, i de analyserade fallstudierna, med tanke på ett strömavbrott på en timme över alla analyserade BESS, ökar självförsörjningen till 25.5% och 94%, medan de sociala förlusterna i samband med strömavbrott minskas med 53.5% och 97.5%, i Sverige respektive Indien. Dessa resultat visar att fördelarna med PV-BESS-lösningar varierar mycketberoende på faktorer som plats, tillgång på solresurser, nätegenskaper och frekvensen och varaktigheten av avbrott. Syftet med arbetet är att bygga en modell som är lätt att anpassa till olika fallstudier, för att bedöma hur den föreslagna lösningen presterar vid olika osäkerheter.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 94
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:345
Keywords [en]
Energy Community, Telecommunication Site, Self-Sufficiency, Battery, Photovoltaic, Power Outages
Keywords [sv]
Energigemenskap, Telekommunikationsplats, Självförsörjning, Batteri, Solceller, El Avbrott
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-353860OAI: oai:DiVA.org:kth-353860DiVA, id: diva2:1900870
External cooperation
Ericsson
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-06-04, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-09-252024-09-252024-09-25Bibliographically approved