Economic feasibility of hybrid powerplants: Analyzing a Nordic business model
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2024-05-20
Department
Major/Subject
International Design Business Management
Mcode
Degree programme
Master’s Degree Programme in International Design Business Management (IDBM)
Language
en
Pages
99+5
Series
Abstract
The energy environment is changing and with the increased adaptation of variable and intermittent renewables, more solutions are needed to enhance resilience and flexibility in the energy system. Renewables also come with a financial challenge as the variability of energy production by extension makes the revenue uncertain. However, by hybridizing renewable assets with other energy systems this can be overcome. These hybrid power plants allow for more flexible utilization and participation in both energy markets and participation in other markets such as reserve markets. In this Thesis work the economic feasibility of a Nordic hybrid power plant business model was investigated for a system comprising Solar PV generation, Li-Ion battery energy storage systems and a Proton exchange membrane electrolyzer. The case country for the analysis was Finland. The system was analysed and compared between standalone generation and with the addition of the other systems from the standpoint of cost structure and levelized cost, revenue streams and the profitability in terms of Net Present Value (NPV) and Internal rate of return (IRR) of the system and its components. Historical prices in energy markets and frequency reserve markets were used for the years 2022 & 2023. The results showed that standalone solar production is not feasible in the 2023 scenario as both the levelized cost compared to the revenue attainable and the profitability by NPV and IRR are below the expected threshold. The business case instead improved for the 2023 scenario with the addition of assets which led to higher revenues and further higher profitability. By contrast, In the case of 2022, the business case of standalone solar saw significant improvement as the prices for energy sold were higher. The addition of assets surprisingly lowered the profitability of the case in 2022 from an IRR perspective and largely for the NPV except in the case of adding battery energy storage where the NPV increased in comparison to standalone production.Energimiljön håller på att förändras och med den ökade anpassningen av variabel och intermittent förnybar energi behövs fler lösningar för att öka motståndskraften och flexibiliteten i energisystemet. Förnybara energikällor innebär också en ekonomisk utmaning eftersom energiproduktionens variabilitet i förlängningen gör intäkterna osäkra. Men genom att hybridisera förnybara tillgångar med andra energisystem kan detta övervinnas. Dessa hybridkraftverk möjliggör ett mer flexibelt utnyttjande och deltagande på både energimarknaderna och andra marknader så som reservmarknader. I detta examensarbete undersöktes den ekonomiska genomförbarheten av affärsmodellerna för hybridkraftverk för ett system som omfattar solcellsproduktion, energilagringssystem med Li-Ion-batterier och protonbytesmembranelektrolys. Systemet analyserades och jämfördes mellan fristående produktion och med tillägg av de andra systemen med avseende på kostnadsstruktur & nivellerad kostnad, intäktsströmmar och slutligen lönsamheten i form av nettonuvärde (NPV) och internränta (IRR) för systemet och dess komponenter. Historiska priser på energimarknaderna och reservmarknaderna användes för åren 2023 och 2022. Resultaten visade att den fristående solproduktionen i slutändan inte är genomförbar i 2023 års scenario eftersom både den nivellerade kostnaden jämfört med de intäkter som kan uppnås och lönsamheten enligt NPV och IRR ligger under det förväntade tröskelvärdet. Affärsmodellen förbättrades istället för 2023-scenariot med tillägg av system och ledde till högre intäkter och ytterligare högre lönsamhet. I fallet 2022 förbättrades däremot affärsplanen för fristående solenergi avsevärt eftersom priserna för energi var högre. Tillägget av tillgångar minskade faktiskt lönsamheten i fallet under 2022 ur ett IRR-perspektiv och mycket för NPV, förutom i fallet med tillägg av batterilagring där NPV faktiskt ökade i jämförelse till fristående solproduktion.Description
Supervisor
Corona, FrancescoThesis advisor
Tutzauer, ErikKeywords
hybrid powerplant, profitability, energy market, solar PV, BESS, electrolyzer