Decentralized Polygeneration Energy System : Energy Storage Requirements & Challenges

Due to the recent development of small-scale energy technologies, the energy industry is changing from a centralized to a more decentralized energy system. And because of the current problems with limited energy sources it is now important to focus on renewable energy sources and how to store the en...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Rosen, Josefin, Nilsson, Frida
Format: Others
Language:English
Published: KTH, Energiteknik 2016
Online Access:http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-190834
Description
Summary:Due to the recent development of small-scale energy technologies, the energy industry is changing from a centralized to a more decentralized energy system. And because of the current problems with limited energy sources it is now important to focus on renewable energy sources and how to store the energy for later use. One solution is polygeneration system. A Polygeneration energy system is a system that combines heat, cold and power generation. Therefor it is a flexible system that can easily be modified depending on the size of the system, its application, the demands and other requirements. This project focuses on mapping different types of energy storage and the important parameters in each method. Initially the different concepts of energy storing will be described thoroughly so the reader gets an overview of the different storing methods. Thereafter the report maps the different methods and how developed they are via TRL (Technology Readiness Level). To achieve a greater knowledge of how a polygeneration systems is built and optimized, , an optimization tool can be used. One of these programs is HOMER. HOMER will be used in this project to create a wider comprehension about optimization and effects of energy storage in a polygeneration system. By using different data, the program can calculate the profit, from an economic and a geographical perspective. The demarcation has been selected by choosing a geographical area and what sorts of resources that are available in relation to it. Since the main purpose with the report consists of defining ways to store energy, the focus will be on the different battery types that exist today. A comparison between three different types of batteries will be done and further on what results they will show. The optimization in HOMER showed that it is possible to build a decentralized polygeneration system on the chosen location, Sagar Island. The system combines different renewable energy resources such as, solar and wind together with a generator, converter and batteries to create a sustainable system. The results showed a high investment cost for the energy system in all cases, despite the use of different battery types. However, the investment is profitable for the population on Sagar Island to have access to electricity and what future benefits that may provide. === På grund av den senaste utveckling av småskaliga energisystem, där energiindustrin går från ett centrerat till ett mer decentraliserat system och bristerna som finns i samband med energikällor, är därför nu viktigt att fokusera på förnybara energikällor och hur denna energi kan lagras. En lösning till detta är polygenerationsystem. Ett polygenerationsystem bygger på ett system som kombinerar värme, kylning och effektutveckling. Därigenom är det ett flexibelt system som kan modifieras beroende på systemets storlek, efterfrågan och krav. Denna rapport fokuserar på att kartlägga olika typer av energilagring och deras viktiga parametrar. Inledningsvis beskrivs de olika energilagringskoncepten grundligt sådan att läsaren får en överblick av de olika lagringsmetoderna. Därefter kartlägger rapporten de olika metoderna samt hur utvecklade de är genom TRL (Technology Readiness Level). För att få en bättre översikt över hur ett polygenerationsystem är uppbyggt samt dess funktion kan ett optimeringsprogram användas. Ett av dessa program är HOMER. HOMER kommer att användas i denna undersökning för att skapa en bredare förståelse över hur man kan optimera ett polygenerationsystem. Med hjälp av olika indata kan programmet räkna ut systemets vinst, bland annat utifrån ett ekonomiskt samt geografiskt perspektiv. Avgränsningen har valts genom att välja ett geografiskt område samt vilka resurser som finns tillgängliga i anknytning till detta. Eftersom huvudsyftet med rapporten handlar om de olika lagringsmetoderna kommer fokus främst ligga på batterierna, där en jämförelse mellan tre olika batterityper görs och vilka resultat de medför. Optimeringen i HOMER visade att det är möjligt att konstruera ett decentraliserat polygeneration system på den valda platsen, Sagar Island. Systemet kombinerar olika förnybara energikällor så som, sol och vind tillsammans med en generator, omvandlare och batterier för att skapa ett hållbart system. Resultatet visade en hög investeringskostnad för energisystemet i alla fallen, trots användandet av olika batterityper. Emellertid är investeringen lönsam för populationen på Sagar Island att få tillgång till elektricitet och de framtida fördelar som det kan medföra.