Developing a Bottom Up Cost Calculation Model and Methodology for Thermal Storage Applications

• Main Author: Li, Thomas
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Kraft- och värmeteknologi 2019
• Subjects: Thermal Storage; Bottom up cost calculation; Methodology; Molten Salt; CSP; Ice thermal Storage; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-256006

Increasing storage for energy is one of the most important challenges today to overcome in order to enable higher penetration of renewable energy in the existing energy systems. Thermal storage is one category of energy storage that has been successfully demonstrated in a number of engineering projects and is showing promising potential in the future. However, a technology cannot be widespread if it is not economically feasible and sustainable in the long run. Bottom up cost analysis can be used to assess economic viability of a technology. For newer technologies, the top-down cost calculation is not always possible due to the limited amount of data. The aim of this thesis is to investigate the best practices in performing bottom up cost calculation and to propose a methodology with the purpose of enabling it to be implemented over thermal energy storage bottom up economic evaluations. To achieve this, two proven applications, molten salt storage for concentrated solar power and ice thermal storage for building cooling, were examined as the basis of the bottom up state of the art calculation models. It was found that in the ice storage case, the models were often done in a hybrid bottom up-top down approach which limits a fully detailed cost analysis. Instead these are referred as case studies instead because of the few elements needed in their calculation. The constructed specialized models and case studies are then compared against other external sources to validate the proposed economic analysis procedure. The numerical results showed some discrepancies when compared to external resources. A compilation of a general bottom up cost model with detailed step by step model to perform a bottom up calculation for thermal storages is finally proposed in this work. === Att förbättra möjligheterna att lagra energi är en av dagens viktigaste utmaningar för att kunna öka andelen förnybar energi i vårt energisystem. Termisk energilagring eller värmelagring är en typ av energilagring som använts framgångsrikt i flera områden och visar hög potential i ett flertal ytterligare teknologier. En teknologi kan dock inte få en omfattande påverkan om den inte är ekonomiskt hållbar. En bottom-up kostnadsanalys kan användas för att uppskatta genomförbarheten för teknologin. För nya teknologier är en top-down kostnadsanalys inte alltid möjlig, vilket är beroende på den begränsade tillgången till data. Syftet med den här uppsatsen är att undersöka de vanligaste tillvägagångssätten i att utföra en bottom-up kostnadsanalys och föreslå en metodologi som har ändamålet att användas i bottom-up kostnadsanalyser för värmelagringstekniker. För att uppnå detta har två beprövade tekniker, smält saltlagring i koncentrerad solkraft och islagring för kylning av byggnader, undersökts som modeller för moderna bottom-up kostnadsanalyser. Efter undersökning fann man att i islagringsteknologi genomförs kostnadsanalysen vanligen i ett hybrid bottom up-top down upplägg, vilket begränsar möjligheten att rekonstruera en fullt detaljerad bottom-up kostnadsanalys. Dessa kommer istället att refereras som fallstudier eftersom endast ett fåtal objekt behövdes i en kostnadsberäkning. Specialiserade kostnadsmodeller som konstruerats och fallstudier jämförs med externa källor för att bekräfta den föreslagna analysproceduren för kostnadsberäkningar. Jämförelsen med externa källor visade viss spridning i numeriska resultat. En sammanställning av en generell bottom-up kostnadsmodell med detaljerad steg för steg-beskrivning för att genomföra en bottom-up kostnadsanalys är dessutom föreslagen i detta arbete.