undefined

A techno-economic analysis of an optimal self-sufficient district

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Laitinen, Ari; Lindholm, Oscar; Hasan, Ala; Reda, Francesco; Hedman, Åsa

Tiivistelmä

Many cities and districts have announced that their ultimate goal is to be energy self-sufficient, but there are many technical and economic challenges that are required to be studied. The aim of this study is to find cost-optimal technical solutions for districts with high energy self-sufficiency rates that can cover their electricity demand. Two methods are applied, a rule-based method and an optimization method, to find the renewable energy system capacities for local centralized wind power, solar photovoltaic, battery, heat storage and heat pump in a district with a minimum life cycle cost. The Kalasatama district in Helsinki-Finland, is taken as a case study. The results show that the full energy self-sufficiency target requires very high investments in the renewable energy systems. For the studied case, reducing the self-sufficiency rate to 76% can bring down the life cycle cost by 66% and achieve a net-zero annual energy balance. It is economically and technically more feasible to aim achieving Positive Energy District or Net-Zero Energy District instead of full energy self-sufficiency. Based on the obtained results, the main investment should be made in wind power, due to its higher utilization rate around the year compared to solar photovoltaic. Investments in the expensive centralized battery storage sharply drops when the self-sufficiency rate is reduced from 100%. It is revealed that due to the high population density and limited availability of renewables, the physical boundary of a district may not fit the required renewable energy installations if high self-sufficiency is targeted. This will frequently lead to expanding the district boundary towards a virtual balancing boundary.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Hasan Ala

Laitinen Ari

Reda Francesco

Lindholm Oscar Orcid -palvelun logo

Hedman Åsa

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

236

Artikkelinumero

114041

Julkaisu­foorumi

55250

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Kone- ja valmistustekniikka; Ympäristötekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.enconman.2021.114041

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä