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
Utvärdering av olika energilagringstekniker
University West, Department of Engineering Science, Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering.
University West, Department of Engineering Science, Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering.
2020 (Swedish)Independent thesis Basic level (professional degree), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Evaluation of different energy storage techniques (English)
Abstract [sv]

Denna rapport ger en utvärdering över lämpliga och realistiska energilagringstekniker, dels hur de fungerar, men också vad de kostar att konstruera och driva. Fokus i rapporten ligger på pumpkraftverk och batterilagring då dessa är det två mest realistiska alternativen i dagsläget.

Just nu sker det stora ändringar i kraftsystemet och allt större del av elproduktionen blir oplanerbar. Detta kommer att skapa ett stort behov av effektreglering i elnätet, både på kort och lång sikt. Vindkraften är den oplanerbara produktionen som ökar mest just nu, men den kan inte garantera att det ska blåsa och genereras el när den behövs. Energilager löser detta problem genom att energi kan sparas när det blåser mycket och användas när det behövs.

I kapitel 9 beräknas det hur lönsamma pumpkraftverk och batterilager skulle kunna bli. Lönsamheten är beräknad på om de skulle användas som dygnslagring för båda men också veckor, månad och årslagring för pumpkraft. För pumpkraftverk så gav årslagring oss den bästa paybacktiden, som blev cirka 60 år. Då pumpkraftverket kan tänkas ha en teknisk livslängd på upp mot 100 år så blev årslagring lönsam. Även månadslagring blir då lönsam med en paybacktid på cirka 87 år.

För batterilagret hamnade paybacktiden istället på cirka 169 år. Med en teknisk livslängd på upp mot 40 år, blev alltså att batterilagret inte alls lönsamt i dagsläget, men kan mycket väl bli det i framtiden med sänkta konstruktionskostnader. Då pumpkraftverket kan tänkas ha en teknisk livslängd på upp mot 100 år så blev årslagring lönsam, det tar dock 60 år.

Slutsatsen för pumpkraftverk är att den blir lönsam men det krävs rätt ekonomiska förutsättningar för att konstruera ett sådant kraftverk. Fördelen med pumpkraften är att livslängden är relativt lång vilket gör att priset kan fördelas ut på fler år jämfört med batterilagring. Pumpkraften behöver dock rätt geografiska möjligheter för att kunna användas effektivt. Det vill säga det måste finnas en tillräcklig stor fallhöjd mellan två vattenreservoarer.

Slutsatsen för batterilager är att priset för Litium-jon batterier måste bli billigare ifall anläggningen ska bli lönsam för att flytta effekt från olika tidpunkter. Det finns en del spekulationer som visar på att priset kan bli billigare i framtiden för batterier, vilket gör att det finns möjligheter att använda batterilager i framtiden. En annan slutsats som rapporten kom fram till var att batterilager inte behöver vara lönsamt för att användas. Batterilager har en relativt låg investeringskostnad och kräver inte speciella förutsättningar ur en geografisk synpunkt. Det gör att den kan vara lämplig för frekvensreglering ifall Sveriges elkvalitet blir för dålig och fler anläggningar behövs för att reglera nätet.

Abstract [en]

This study evaluates the realistic techniques that exists today to store energy, partly how they perform but also covers all the costs that comes with them. From reading upfront before this study it was decided to focus on pumped hydro storage and utility scale battery storage as there were the best.

As of now there is a big change happening regarding the production of electricity. We are increasing the share of intermittent production, which causes the grid to become unbalanced unless proper regulators are put into the grid. We may have a large spike in production the same time we are seeing a low energy usage. The solutions to this are the type of energy storage mentioned in this report, pumped hydro and batteries. Using the energy storages, you can move the production to when it is needed.

Chapter 9 in this study investigates profitability with both technologies. The profitability is investigated for daily cycles for both, but also covers weekly, monthly and yearly cycles. For pumped hydro storage the most profit was found using yearly cycles, but monthly was also profitable. Running it with yearly cycles results in a payback-time of 60 years, while monthly cycles gave was 87 years. Daily and weekly cycles were proven to not be profitable since they have a longer payback-time than the expected life of the plant.

With a payback-time of 169 years battery storage using lithium-ion batteries did not come close to being profitable, however it's not impossible for them to soon considering the constant lowering cost of production for the lithium-ion batteries. An optimistic lifetime for lithium-ion batteries is 40 years and until they come down to that they will not be profitable.

The conclusion for pumped hydro storage is that if you have the means to create and use the right type it can very well be profitable, you will have to wait at least 60 years however before it has payed of itself. The advantage it has over battery storage is that since it has a longer expected life it has longer time to pa itself off. One big advantage to hydro is however the geographical conditions that are required to being able to build the plant, battery-storages have none of these requirements.

The conclusion for battery-storage is that they must become cheaper to make if that are to be used for moving power in daily cycles. A conclusion made in this study however suggests that they don't necessarily have to be profitable to see some use in today's energy market.

Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 47
Keywords [en]
Energy storage techniques, pumped hydro storage, utility scale battery storage, profitability
Keywords [sv]
Energilagringstekniker, pumpkraftverk, batterilagring, lönsamhet
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hv:diva-15127Local ID: EXE511OAI: oai:DiVA.org:hv-15127DiVA, id: diva2:1424195
Subject / course
Electrotechnology
Educational program
Elektroingenjör - Elkraft
Supervisors
Examiners
Available from: 2020-04-29 Created: 2020-04-16 Last updated: 2020-04-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Division of Industrial Engineering and Management, Electrical- and Mechanical Engineering
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1 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