Implementation of Large-scale Grid Storage in Malmö
(2023) FMIM01 20231Environmental and Energy Systems Studies
- Abstract (Swedish)
- Denna rapport undersöker möjligheten till implementering av en storskalig energilagringslösning i Malmö och dess effekt på elbalansen. Arbetet utgår från Texel Energy Storage AB:s termokemiska batterilösning som lagrar energi i form av värme, vilken sedan utvinns som elektrisk energi genom en Stirlingmotor. Texel planerar att implementera en 400 MW-lösning i Malmö år 2027 - introducerad i tre faser, med en första och andra fas på 2 respektive 50 MW. En studie av elsystemet i Sverige såväl som i Malmös elprisområde SE4 genomförs med hjälp av produktions-, konsumtions-, pris- och transmissionsdata för 2022. För att undersöka ekonomisk lönsamhet och effekterna av dessa implementeringar skapas två scenarier utöver 2022 - år 2027 samt ett... (More)
- Denna rapport undersöker möjligheten till implementering av en storskalig energilagringslösning i Malmö och dess effekt på elbalansen. Arbetet utgår från Texel Energy Storage AB:s termokemiska batterilösning som lagrar energi i form av värme, vilken sedan utvinns som elektrisk energi genom en Stirlingmotor. Texel planerar att implementera en 400 MW-lösning i Malmö år 2027 - introducerad i tre faser, med en första och andra fas på 2 respektive 50 MW. En studie av elsystemet i Sverige såväl som i Malmös elprisområde SE4 genomförs med hjälp av produktions-, konsumtions-, pris- och transmissionsdata för 2022. För att undersöka ekonomisk lönsamhet och effekterna av dessa implementeringar skapas två scenarier utöver 2022 - år 2027 samt ett framtida scenario bortom 2030 där SE4 producerar tillräckligt med el från vindkraft för att täcka regionens elunderskott på årsbasis. Detta görs genom att titta på framtida marknadsanalyser för SE4 och därefter extrapolera data från 2022 för att skapa scenariot 2027 samt det bortom 2030. Driften av batterilösningen som ger störst ekonomisk lönsamhet i de olika faserna med två olika lagringskapaciteter (6- eller 12 timmars enheter) beräknas där driften bestäms utifrån marknadspriset på el. Därefter bestäms insättning och uttag av el på nätet, antalet drifttimmar, bruttovinst, nettovinst, genomsnittlig vinst per såld MWh, kostnad per lagrad och levererad MWh, återbetalningstid samt effekten på SE4:s elbalans för de olika scenarierna. Genom att driva lösningen baserat på SE4:s elpriser uppnås ingen uppenbar balansering av den regionala elbalansen då regionens elsystem ser en svag korrelation mellan elbalans och elpriser. Samtliga faser visar på lönsamhet, där 400 MW-lösningen ger störst vinst i alla scenarier, men även störst ökning av elunderskottet i SE4 eftersom lösningen är en nettokonsument av el. 2 MW-lösningen ger lägst vinst men har en försumbar påverkan på elbalansen. Vidare pekar resultaten på svårigheten med att driva en lagringslösning utifrån målet att maximera vinst och samtidigt hjälpa effektbalansen. (Less)
- Popular Abstract
- This report investigates the possibility for an implementation of a large-scale grid storage solution in Malmö and its effect on the electricity balance. The work is centred around Texel Energy Storage AB’s thermochemical battery solution that stores energy as heat, which is converted to electricity through a Stirling engine. Texel plans to introduce a 400 MW storage solution in Malmö in 2027 – introduced in three phases, with a first phase of 2 MW and a second of 50 MW. A study of the electricity system in Sweden as well as Malmö’s electricity price area SE4 is carried out using production-, consumption-, price- and transmission data for 2022. To investigate economic profit and the effects of these implementations two scenarios in... (More)
- This report investigates the possibility for an implementation of a large-scale grid storage solution in Malmö and its effect on the electricity balance. The work is centred around Texel Energy Storage AB’s thermochemical battery solution that stores energy as heat, which is converted to electricity through a Stirling engine. Texel plans to introduce a 400 MW storage solution in Malmö in 2027 – introduced in three phases, with a first phase of 2 MW and a second of 50 MW. A study of the electricity system in Sweden as well as Malmö’s electricity price area SE4 is carried out using production-, consumption-, price- and transmission data for 2022. To investigate economic profit and the effects of these implementations two scenarios in addition to 2022 are created – the year of 2027 as well as a future scenario beyond 2030, where SE4 produce enough electricity from wind power to cover its electricity deficit on a yearly basis. This is achieved by looking at future market analyses for SE4 and then performing an extrapolation of the 2022 data to create the scenario of 2027 and the one beyond 2030. The operation of the battery solution to optimize economic profit for the different phases, with two storage capacity units (a 6 hour unit or a 12 hour unit), is calculated where the operation is determined by the market price of electricity. Thereafter, input and withdrawal of electricity to and from the grid, number of operational hours, gross profit, net profit, average profit per sold MWh, levelized cost of storage, payback time as well as the effect on the electricity balance of SE4 is determined for the different scenarios. No apparent balancing of the regional energy system is achieved by operating the solution based on SE4's electricity prices, as the regional electricity system see a weak correlation between electricity balance and electricity prices. All phases show profitability, where the 400 MW solution gives the highest profitability in all scenarios, but also the largest increase in electricity deficit due to it being a net consumer of electricity. The 2 MW solution yield least profit but has a negligible effect on the electricity balance. Furthermore, the results point to the difficulty of operating a storage solution with the aim of maximizing profit and helping the electricity balance at the same time. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9129213
- author
- Johansson, Gustav LU and Nordberg, Siri LU
- supervisor
-
- Max Åhman LU
- organization
- course
- FMIM01 20231
- year
- 2023
- type
- H3 - Professional qualifications (4 Years - )
- subject
- keywords
- Energy storage, grid storage, thermochemical battery, electricity system, electricity balance, SE4, renewable electricity, electricity price, electricity transmission, energy transition
- report number
- ISRN LUTFD2/TFEM—23/5199--SE + (1-74)
- ISSN
- 1102-3651
- language
- English
- id
- 9129213
- date added to LUP
- 2023-06-28 08:28:06
- date last changed
- 2023-06-28 08:28:06
@misc{9129213,
abstract = {{Denna rapport undersöker möjligheten till implementering av en storskalig energilagringslösning i Malmö och dess effekt på elbalansen. Arbetet utgår från Texel Energy Storage AB:s termokemiska batterilösning som lagrar energi i form av värme, vilken sedan utvinns som elektrisk energi genom en Stirlingmotor. Texel planerar att implementera en 400 MW-lösning i Malmö år 2027 - introducerad i tre faser, med en första och andra fas på 2 respektive 50 MW. En studie av elsystemet i Sverige såväl som i Malmös elprisområde SE4 genomförs med hjälp av produktions-, konsumtions-, pris- och transmissionsdata för 2022. För att undersöka ekonomisk lönsamhet och effekterna av dessa implementeringar skapas två scenarier utöver 2022 - år 2027 samt ett framtida scenario bortom 2030 där SE4 producerar tillräckligt med el från vindkraft för att täcka regionens elunderskott på årsbasis. Detta görs genom att titta på framtida marknadsanalyser för SE4 och därefter extrapolera data från 2022 för att skapa scenariot 2027 samt det bortom 2030. Driften av batterilösningen som ger störst ekonomisk lönsamhet i de olika faserna med två olika lagringskapaciteter (6- eller 12 timmars enheter) beräknas där driften bestäms utifrån marknadspriset på el. Därefter bestäms insättning och uttag av el på nätet, antalet drifttimmar, bruttovinst, nettovinst, genomsnittlig vinst per såld MWh, kostnad per lagrad och levererad MWh, återbetalningstid samt effekten på SE4:s elbalans för de olika scenarierna. Genom att driva lösningen baserat på SE4:s elpriser uppnås ingen uppenbar balansering av den regionala elbalansen då regionens elsystem ser en svag korrelation mellan elbalans och elpriser. Samtliga faser visar på lönsamhet, där 400 MW-lösningen ger störst vinst i alla scenarier, men även störst ökning av elunderskottet i SE4 eftersom lösningen är en nettokonsument av el. 2 MW-lösningen ger lägst vinst men har en försumbar påverkan på elbalansen. Vidare pekar resultaten på svårigheten med att driva en lagringslösning utifrån målet att maximera vinst och samtidigt hjälpa effektbalansen.}},
author = {{Johansson, Gustav and Nordberg, Siri}},
issn = {{1102-3651}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Implementation of Large-scale Grid Storage in Malmö}},
year = {{2023}},
}