Batteri som energilager i bolig og smarte styringssystem
Abstract
De siste to årene har Norge og Europa sett en sterk økning i strømpris. Usikre forhold iEuropa kombinert med mer fornybare energikilder har gjort energiforsyningssikkerheten meruforutsigbar. For å kunne motstille seg slike endringer å ta nytte av situasjonen må innovativeløsninger tas i bruk.
I dette prosjektet har det blitt undersøkt om et integrert batterisystem kan være med på åredusere effekttopper og samtidig være økonomisk lønnsomt. Det har blitt benyttet timesverdierfor forbruket til tre boliger i tre ulike byer i Norge. Områdene undersøkt i denne oppgavener Trondheim, Ålesund og Oslo. Basert på energiforbruk og spotpris på strømmen i derespektive byene er det blitt utformet tre ulike styringssystemer for batteriets oppførsel. De trestyringssystemene er utformet i MATLAB og baserer seg på ulike framgangsmåter for inntjeningog reduksjon av effekttopper.
System A, det enkleste systemet, baserte seg på å lade om natten når strømmen er billig, forderetter å utlade på dagen når strømmen er dyr. Dette systemet oppnådde en maksimal inntjeningpå totalt 895.3 kr i 2022 for boligen i Oslo, noe som tilsvarte 4.31 % av den totale strømregningendet samme året. System B baserte seg på flytting av effekttopper i henhold til spotprisen, ogtjente på sitt høyeste inn 1318 kr, hvilket tilsvarte 6.10 % av den totale regningen. System C,det mest komplekse systemet, baserte seg hovedsakelig på spotprisen samtidig som den strengtunngikk høye effekttopper med iterativ optimalisering. Dette systemet var det mest inntjenende,da det hadde en total innsparing i Oslo 2022 på 2116.4 kr, tilsvarene 11.2 %.
Levetiden til system A, B og C ble 22, 30 og 20 år henholdsvis basert på batterienes tålbaremengde ladesykluser. Tilbakebetalingstiden ble for alle systemene lenger enn anslått levetid,og det ble derfor konkludert med at systemene ikke var økonomisk lønnsomme. Reduksjon ieffekttopper var til stede, men kom i enkelte av tilfellene i veien for den økonomiske innsparingen.I tillegg til et integrert system ble det også vurdert rundt hvorvidt en elbil kan brukes somet alternativ, men grunnet høye kostnader på nødvendig utstyr ble dette alternativet ogsåkonkludert som økonomisk ulønnsomt. In the last few years, Norway and Europe have seen a strong increase in electricity priceses.Political uncertainty in Europe combined with more renewable energy sources has made securityof supply more uncertain. In order to adapt to such changes and take advantage of the situation,innovative solutions must be applied.
In this project, it has been researched whether an integrated battery system can be used to reducepower peaks and at the same time be economically profitable. Hourly values have been extractedfor the consumption of three houses from three different cities in Norway. The cities consideredin this project were Trondheim, Ålesund and Oslo. based on the spot price and the consumptionof the various homes, three different battery management systems have been designed. The threeControl Systems are designed in MATLAB and are based on three different methods of earningas well as reducing power peaks.
System A, the simplest system, was based on charging at night when electricity is cheap, thendischarging during the day when electricity is expensive. This system achieved a maximumearnings of a total of NOK 895.3 in 2022 for the home in Oslo, which corresponded to 4.31 % ofthe total electricity bill in the same year. System B was based on moving power peaks accordingto the spot price, and earned NOK 1318 at its highest, which corresponded to 6.10 % of thetotal bill. System C, the most complex system, was mainly based on the spot price while strictlyavoiding high power peaks with iterative optimization. This system was the most profitable, asit had a total saving in Oslo 2022 of NOK 2116.4, the equivalent of 11.2 %.
The lifespan of systems A, B and C was 22, 30 and 20 years respectively, based on the batteries’tolerable amount of charge cycles. The payback period for all the systems was longer thanthe estimated lifetime, and it was therefore concluded that the systems were not economicallyprofitable. A reduction in power peaks was present, but in some cases got in the way of thefinancial savings. In addition to an integrated system, it was also considered whether an electriccar could be used as an alternative, but due to the high costs of the necessary equipment, thisalternative was also concluded to be economically unprofitable.