Cost-benefit Assessment of Nearly-Zero energy House Generation and Consumption Matching Using Energy Storage

Abstract

Over the coming years, electricity utilization management is becoming vitally important for all businesses and individuals. However, supply follows demand philosophy of the traditional electric power grid cannot be applicable for current costumers: On one hand renewable energy, particularly photovoltaic (PV) systems are increasingly used in buildings to cover the energy needs, and on the other hand the number of devices using electricity is quickly growing, leading to increasing energy consumption. New solutions like smart grids and new technologies like energy storage systems are becoming necessary to solve this problem. Although, PV systems can help to make the costumers more independent from the grid, the balance between solar energy production and consumption can be mainly obtained with the help of the electric grid and energy storage systems. Despite this, determining the strategy that should be taken by the house owners to get the most bene ts of these technologies and minimize the overall cost is the major challenge. In this research work a cost-bene t analysis in a grid connected-house equipped with PV and energy storage is done. This analysis has two objectives: veri cation of the impact of dynamic pricing on the cost, and also veri cation of the impact of energy storage on the cost. For the rst objective, the most common supporting policies for promoting renewable energies were assessed, including feed-in-tari and net-metering, to calculate the cost. For the second objective the cost was calculated by considering an energy storage in the target residential house. In addition, di erent sizes of energy storage were considered to observer the impact of the capacity of energy storage system on the cost.

Nos próximos anos, a gestão de utilização de eletricidade será cada vez mais fundamental para empresas e clientes individuais. No entanto, a loso a da oferta a seguir a procura das redes elétricas tradicionais não se pode aplicar aos clientes atuais: Por um lado, as energias renováveis, em particular os sistemas fotovoltaicos (PV), são cada vez mais usadas em edifícios para cobrir as necessidades de energia; por outro lado, o número de dispositivos que necessitam de usar eletricidade está a aumentar rapidamente, levando ao aumento do consumo de energia. Novas soluções como as smart grids e novas tecnologias como sistemas de armazenamento de energia são cada vez mais necessárias para resolver este problema. Apesar de os sistemas PV poderem ajudar os clientes a tornarem-se mais independentes da rede, o equilíbrio entre a produção e o consumo de energia solar pode ser principalmente obtido com o auxílio da rede elétrica e de sistemas de armazenamento de energia. Apesar disto, determinar a estratégia a seguir pelos proprietários dos edifícios, para poderem retirar os maiores benefícios destas tecnologias e minimizar o custo global, é o principal desa o. Neste trabalho de investigação, é feita uma análise custo-benefício numa casa ligada à rede, equipada com PV e um sistema de armazenamento de energia. Esta análise tem dois objetivos: veri cação do impacto de preços dinâmicos no custo e veri cação do impacto do armazenamento de energia no custo. Para o primeiro objetivo, foram avaliadas as políticas mais comuns para promoção das energias renováveis, incluindo feed-in-tari s e net-metering, para calcular o custo. Para o segundo objetivo, o custo foi calculado tendo em consideração o uso do sistema de armazenamento de energia na casa residencial em estudo. Adicionalmente, diferentes tamanhos de armazenamento de energia foram considerados para observar o impacto da capacidade do sistema de armazenamento de energia no custo.