Demand response potential of a brewery
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2021-06-14
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
68
Series
Abstract
A transition is currently taking place in the electric power generation industry. Emision reduction targets set by the national governments call for a significant growth of renewable energy in the upcoming years as conventional power plants are being closed. However, the growing share of weather-dependent renewable energyposes significant challenges for the power system operators who are required to balance the consumption and production of electricity at all times. One of the solutions for ensuring the stable operation of the power system in the future is demand response. Demand response means shifting consumption of electricity from periods of high load and price to more a affordable periods, or temporarily regulating consumption for the purpose of balancing the power system. However, traditionally demand response has been mainly utilized only by the large forest industry corporations in Finland. This thesis evaluates the flexibility potential of a Finnish brewery that could be provided to Finnish reserves markets organized by the transmission system operator Fingrid. The purpose of the reserves is to stabilize the fluctuation of the frequency in the power grid. The key requirement for the participating loads from the brewery is to have no adverse impacts on the overall production process of the beverages, which significantly limits the number of potential flexibility sources. Suitable capacity was found from the air handling units used in ventilation. In addition to ventilation, suitable capacity for FCR-D upwards regulation was found from the heat pumps used to recover heat from the wastewater as well as from the ammonia used in the refrigeration system of the facility. These loads can quickly ramp down their power consumption if required. However, restoring power consumption back to baseline will will require significantly more time. Based on estimates, on average approximately 800 kW capacity from the loads of the brewery could participate in FCR-D upwards regulation. During the hours when utilization of heat pumps is low, some of the FCR-D capacity of AHUs can be exchanged for FCR-N capacity in order to increase the income from the reserve markets. However, the proposed more strict technical requirements of the reserves might decrease this capacity in the future.Sähköntuotannossa on käynnissä muutos. Kansallisten hallitusten asettamat päästövähennystavoitteet vaativat merkittävää uusiutuvan energian kasvua tulevien vuosien aikana. Säästä riippuvaisen uusiutuvan energian kasvava osuus sähköntuotannossa aiheuttaa kuitenkin merkittäviä haasteita sähkönsiirtoverkkojen haltijoille joiden vastuulla on pitää sähköntuotanto ja -kulutus tasapainossa joka hetki. Yksi ratkaisu sähköjärjestelmän vakaan toiminnan varmistamiseksi tulevaisuudessakin on kysyntäjousto. Kysyntäjoustolla tarkoitetaan sähkönkäytön siirtämistä korkean kulutuksen ja hinnan tunneilta edullisempaan ajankohtaan tai käytön hetkellistä muuttamista tehotasapainon ylläpitämiseksi. Perinteisesti kuitenkin kysyntäjoustoa ovat hyödyntäneet Suomessa lähinnä vain suuret metsäteollisuuden yritykset. Tämä diplomityö arvioi panimon joustopotentiaalia, jota voitaisiin tarjota Fingridin ylläpitämille reservimarkkinoille, joiden tehtävänä on vakauttaa sähköverkon taajuuden heilahtelua. Keskeinen vaatimus joustoon osallistuville kuormille on ettei niistä aiheudu negatiivisia vaikutuksia juomien tuotantoprosessiin, mikä laskee potentiaalisten joustolähteiden lukumäärää merkittävästi. Soveltuvaa joustokapasiteettia löydettiin panimon ilmanvaihtokoneista. Ilmanvaihdon lisäksi soveltuvaa joustokapasiteettia FCR-D ylössäätö -markkinaan löydettiin lämpöpumpuista, jotka ottavat lämpöä talteen jätevedestä sekä ammoniakista, jota käytetään panimon jäähdytysjärjestelmässä. Nämä laitteet kykenevät tarvittaessa vähentämään tehonkulutusta nopeasti. Tehon palauttaminen takaisin joustoa edeltäneelle tasolle vaatii kuitenkin huomattavasti enemmän aikaa. Arvioiden perusteella panimon kuormista pystyisi keskimäärin 800 kW:n verran kapasiteettia osallistumaan FCR-D ylössäätöön. Tuntien aikana jolloin lämpöpumppujen sähkönkulutus on matalaa voidaan osa ilmanvaihtokoneiden FCR-D kapasiteetista tarjota FCR-N markkinaan tuottojen kasvattamiseksi. Ehdotetut reservien tiukentuvat vaatimukset tulevaisuudessa saattavat kuitenkin johtaa tämän kapasiteetin pienenemiseenDescription
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Räntilä, SakariKeywords
demand response, industrial demand response, frequency containment reserves, frequency