aalto1 untyped-item.component.html
Economic feasibility of demand response of district heating in new apartment building
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
93
Series
Abstract
The building sector plays a central role in the fight against climate change, accounting for 40 % of energy consumption and 36 % of greenhouse gas emissions in the EU. District heating is especially important in emission reduction efforts, as heating represents the majority of household energy use, and in Finland, district heating covers around 40 % of all building heating energy.
Demand response offers potential for reducing emissions, especially by decreasing fossil-fuel-based peak production and enabling more efficient use of renewable energy sources in district heating systems. While demand response is widely used in the electricity sector due to dynamic pricing and open markets, district heating is still largely based on fixed pricing models, which have hindered the development of similar flexibility mechanisms.
This study aimed to investigate the economic potential and performance of demand response solutions based on dynamic district heat pricing. It also examined the impact of different control strategies on the thermal storage capacity of buildings. The tested solutions included inlet water temperature control of radiator network, room-specific temperature control, and domestic hot water (DHW) storage with two charging strategies.
The results show that implementing a room-specific temperature control for demand response is currently too expensive, despite its potential to reduce heating costs by approximately 2.8 % during the heating season. The greatest savings (4.2 %) were achieved with dynamic charging of the DHW storage tank, aimed at reducing annual peak load by covering daily consumption peaks. This was also the only solution in the study with a payback period of 10 years.
Rakennussektori ja sen energian kulutus on keskeisessä roolissa taistelussa ilmastonmuutosta vastaan, sillä se vastaa 40 % energiankulutuksesta ja 36 % päästöistä EU:ssa. Kaukolämmityksellä on merkittävä rooli päästövähennyksissä, sillä lämmitys kattaa valtaosan kotitalouksien energiankulutuksesta ja Suomessa
kaukolämpö kattaa noin 40 % kaikkien rakennusten lämmitysenergiasta.
Kulutusjousto tarjoaa mahdollisuuksia vähentää päästöjä erityisesti fossiilisiin polttoaineisiin perustuvan huipputuotannon osalta ja mahdollistamalla tehokkaamman uusiutuvien energianlähteiden hyödyntämisen kaukolämpö tuotannossa. Sähkömarkkinoilla kulutusjousto on jo laajasti käytössä avoimen markkinan ja dynaamisen hinnoittelun ansiosta. Kaukolämpöjärjestelmien hinnoittelu perustuu tänä päivänä pääasiassa kiinteisiin energianhintoihin, minkä vuoksi dynaamisia kulutusjouston käytäntöjä ei ole ollut kehittää.
Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia dynaamiseen kaukolämmönhintaan perustuvien kulutusjoustoratkaisujen taloudellista potentiaalia ja kannattavuutta. Lisäksi tarkasteltiin eri ratkaisujen vaikutusta rakennuksen lämmönvarastointikykyyn. Tutkittavat ratkaisut olivat tilalämmityksen menoveden lämpötilaohjaus, huonekohtainen lämpötilan ohjaus ja lämpimän käyttöveden varaaja kahdella erilaisella latausstrategialla.
Tutkimuksen perusteella huonekohtaisen lämpötilaohjauksen rakentaminen kulutusjoustoa varten on tämän päivän hinnoilla liian kallista, vaikka sillä onkin
mahdollista saavuttaa lämmityskustannuksissa noin 2.8 % säästö lämmityskaudella. Suurimmat säästöt, (4.2 %), saavutettiin käyttövesivaraajan dynaamisella latauksella, jonka tavoitteena on leikata vuotuista huipputehon tarvetta kattamalla päivittäiset käyttöveden kulutuspiikit. Tämä oli myös ainoa ratkaisu, jolle saatiin alle 10 vuoden takaisinmaksuaika tutkimuksessa.