Menetelmä alueellisen hybridienergiaratkaisun analysointiin suunnitteluprosessin alkuvaiheessa

Thumbnail Image

Files

master_Nissinen_Juuso_2019.pdf (3.52 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2019-05-06

Department

Major/Subject

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Energy Technology (EEN)

Language

fi

Pages

81

Series

Abstract

Rakennetun ympäristön energian käyttö on tänä päivänä suosittu tutkimuksen aihealue. Alueelliset hybridienergiaratkaisut mahdollistavat uusiutuvien energianlähteiden käytön lisäämisen rakennetussa ympäristössä. Tämän lisäksi ne luovat mahdollisuuksia energia- ja kustannussäästöjen saavuttamiseen energian tarpeiden ja tuotannon tarkemman yhdistämisen johdosta. Näistä syistä alueelliset hybridienergiaratkaisut ovatkin saamassa enenevässä määrin huomiota rakennettuun ympäristöön liittyvässä teollisuudessa. Alueellisella hybridienergiaratkaisulla tarkoitetaan tässä tutkimuksessa järjestelmää, jossa pienehkön alueen energian tarpeita palvellaan kahdesta tai useammasta energian lähteestä paikallisesti tuotettavalla energialla. Ne voivat olla joko liitoksissa ulkopuolisiin energiaverkkoihin tai toimia omana kokonaisuutenaan. Tässä tutkimuksessa kehitettiin menetelmä alueellisten hybridienergiaratkaisujen analysointiin. Menetelmä on tarkoitettu suunnitteluprosessin alkuvaiheeseen ja sillä voidaan tarkastella järjestelmässä esiintyviä energian tuotannon, siirron ja tarpeiden välisiä energiavirtoja. Järjestelmän elinkaarikustannuksia voidaan myös arvioida. Yhdessä menetelmän kanssa kehitettiin sen tueksi myös taulukkolaskentapohjainen analyysityökalu. Menetelmää ja laskentatyökalua sovellettiin Kittilässä sijaitsevaan Levin hiihtokeskukseen suunnitellun alueellisen hybridienergiajärjestelmän analysointiin. Tällä työllä oli kaksi päätavoitetta. Kehittää tarkoituksenmukainen menetelmä alueellisten hybridienergiaratkaisujen analysointiin sekä tuottaa tietoa Levin energiajärjestelmän ratkaisuista ja teknistaloudellisesta suorituskyvystä. Analyysimenetelmä todettiin Levin tutkimukseen sopivaksi, minkä lisäksi sitä on mahdollista käyttää tulevaisuudessa myös muissa projekteissa. Toisaalta kehitetylle menetelmälle ja laskentatyökalulle havaittiin myös useita jatkokehityskohteita. Levin esimerkkitapauksen tarkasteluissa laskettiin ensin alueen energian tarpeiden profiilit. Tämän jälkeen analysoitiin muutamia erilaisia alueellisen hybridienergiajärjestelmän ratkaisuja, joita vertailtiin elinkaarikustannusten perusteella. Taloudellisesti parhaat ratkaisut perustuivat pääosin metsähakkeen polttoon. Kaiken kaikkiaan Levin alueellisen hybridienergiajärjestelmän todettiin olevan taloudellisesti kannattava hanke.

Energy use in built environment is a popular research topic in today’s world. Community level hybrid energy systems present an opportunity to increase the penetration of renewable energy sources in built environment. In addition, they create possibilities for energy and cost savings due to tighter coupling of energy sources and demands. These hybrid energy solutions are therefore gaining more and more attention in the industry. In this study, community level hybrid energy systems are taken as small scale microgrids with multiple energy carriers in which energy is produced locally from two or more sources. They can be operated in grid connected or islanded modes. In this work, an analysis method is developed for community level hybrid energy systems. The method is intended for early planning stages and it includes means to evaluate the energy flows from energy generation to distribution to demands. Lifecycle costs of the system can also be evaluated. In conjunction with the method, a spreadsheet-based calculation tool is developed. The method, and the associated calculation tool are then used in a case-study involving the Levi ski resort located in Kittilä, Finland. The goals for this work were twofold: to develop a suitable analysis method and to provide information about the technoeconomic feasibility of the community level hybrid energy system planned in Levi ski resort. The analysis method was found to be sufficient for the case study and possible future projects although many improvements could still be made. In the case-study, energy demand profiles were first calculated. After that, few alternative solutions for the energy system were analyzed and compared based on life cycle costs. The best solutions were found to be based mostly on woodchip fuels. Overall, the community level hybrid energy system planned for Levi ski resort was found to be a profitable endeavor.

Description

Supervisor

Virtanen, Markku

Thesis advisor

Vähätiitto, Tuomo

Keywords

alueellinen energiajärjestelmä, energian tuotanto, energiatehokkuus, elinkaarikustannus, analyysimenetelmä

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201905122993

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG