Optimal use of surplus solar PV production for a commercial building

Abstract

This thesis is a case study about and oversized PV solar system on a commercial property. The objective is to compare the benefits gained from this energy system investment’s own consumption to the sold surplus. Comparison consists of several electricity price scenarios and technology scenarios where battery energy storage and electric vehicle charging systems are integrated with the PV solar system.

Literature analysis of this thesis attempts to find the scientific explanations for the attributes of the used technologies and studies on prosumer in electricity market. The case study and its assumption are presented regarding their modelling and investment cost calculation. Results of the study include a calculation payback times for all scenarios and a use cost estimation for comparing annual normalized electricity cost to electricity prices. This payback results show that BESS cannot offset its investment cost by only increasing self-consumption by the amount of its capacity. The normalized costs comparison reveals some but not large differences in optimal technology mix between electricity price scenarios. Other benefits from solar PV and the other energy technologies include emission reductions, savings in gasoline purchases. Some benefits that were identified but are harder to obtain include guaran-tee of origin certificates for the sold surplus and benefits from selling to energy communities.

Tämä opinnäytetyö on tapaustutkimus liikekiinteistön ylisuuresta aurinkosähköjärjestelmästä. Tavoitteena on verrata energiajärjestelmäinvestoinnin omasta kulutuksesta saatavia hyötyjä myytyyn ylijäämään. Vertailu koostuu useista sähkön hintaskenaarioista ja teknologiaskenaarioista, joissa sähkön akkuvarastointi ja sähköautojen latausjärjestelmät on integroitu aurinkoenergiajärjestelmään.

Opinnäytetyön kirjallisuusanalyysi pyrkii löytämään tieteelliset selitykset käytettyjen teknologioiden ominaisuuksille ja tutkimuksia sähkön tuottajakuluttajasta sähkömarkkinoilla. Tapaustutkimuksen mallintamisen ja investointikustannuslaskelman oletukset esitetään. Tutkimuksen tuloksiin sisältyy investointien takaisinmaksuajan laskelmat kaikille skenaarioille ja käyttökustannusarvio, jolla verrataan vuosittaista normalisoitua sähkökustannusta sähkön hintoihin. Takaisinmaksuajan tulokset osoittavat, että tämä akkuvarasto ei voi kompensoida investointikustannuksiaan vain lisäämällä järjestelmän omaa kulutusta kapasiteettinsa verran. Normalisoitujen kustannusten vertailu pieniä eroja optimaalisessa teknologiayhdistelmässä sähkön hintaskenaarioiden välillä. Muita aurinkoenergian ja käytettyjen energiateknologioiden etuja ovat päästöjen vähentäminen ja säästöt polttoaineen ostoissa. Tunnistettuja, mutta vaikeammin saavutettavia etuja tässä tapaustutkimuksessa olisivat myydyn ylijäämän alkuperätodistukset ja energiayhteisöille myymisestä saatavat hyödyt.