Energilager i kyrkan och dess systemnyttor : Batterier i kyrkan och hur de kan bidra till ett stabilare elnät

Many of the over 3300 churches in Sweden are only used a couple of times a week and are kept cold in between sessions. The occasional heating results in a power spike which burdens both grid and wallet in form of an increased grid fee. With the help of a battery and peak shaving, the peak can be lessened. While the battery is not used for this purpose it can instead be used to support the grid. The aim of this project was to investigate how this could be achieved. As the energy production strives towards more sustainable methods, new problems in the grid can start to show up. One problem is the lack of rotational inertia in a new wind and solar based energy system. That will lead to new problems keeping the correct frequency of 50 Hz in the grid. To keep the frequency in an acceptable range, the Swedish transmission system operator (TSO), Svenska kraftnät, buys stability services which can come from the batteries in the church. Various stability services are available such as FCR and FFR. In this report calculations were made to research the potential profit if stability services would have been sold during 2022. The result shows that the profit was quite high, the investment cost of the batteries would be paid off in just a couple of years. In addition to this the batteries can also be used to support the local grid, participating in local flexibility markets, or even helping with voltage regulation or power factor compensation if the need should arise. Under the current economic circumstances, batteries would be a beneficial investment for parishes within the Church of Sweden, both from an economical and societal point of view.Med batterier installerade i eluppvärmda kyrkor kan församlingar minska sina nätavgifter och erbjuda stödtjänster till elnätet. På grund av rekordhög ersättning för att leverera stödtjänster kan återbetalningstiden på batterierna idag kapas till några fåtal år. Många kyrkor används endast ett fåtal gånger i veckan och hålls vid låg temperatur däremellan. Innan användning måste de värmas upp och kräver då en stor effekt viket belastar både elnät och plånbok. Batteripack kan då användas för att fördela denna effekttopp över en längre tid. När batterierna inte användas för uppvärmning kan de användas för andra uppgifter såsom till exempel stödtjänster. Projektets syfte är därför att undersöka de systemnyttor som kan uppnås med batterier installerade vid eluppvärmda kyrkor, både på lokal och transmissionsnätsnivå samt de ekonomiska fördelarna med detta. Med utbyggnaden av förnyelsebara energikällor förändras dynamiken i elnätet då dessa saknar den stabiliserande rotationsmassan och planerbarheten som finns i de stora vatten- och kärnkraftverken. För att upprätthålla balansen och stabilitet i elnätet köper Svenska kraftnät stödtjänster, vilka skulle kunna erbjudas med kyrkornas eventuella batterier. Dessa tjänster kan vara frekvenshållningsreserver så som FCR-D, FCR-N eller FFR. På grund av de höga elpriserna har det varit mycket lönsamt att sälja dessa tjänster under den senaste tiden, något som kan ändras allteftersom läget i elnätet förändras. I denna rapport beräknades hur mycket kyrkan hade kunnat tjäna på att leverera stödtjänster under år 2022. Detta gjordes genom statistik från svenska kraftnät och en modell i beräkningsprogrammet Matlab. Utöver dessa stora nätomtäckande stödtjänsterna kan även batterierna användas för att på lokal nivå utjämna de effekttoppar som uppkommer mot överliggande nät, till exempel en kall vinterdag. Dessa effekttoppar kan vara ett problem bland annat då transmissionsnätet inte hinner byggas ut i samma takt som storstäderna, vilket späds på av den ökande graden av elektrifiering av samhället i stort. Redan i dag finns marknader för detta i bland annat Stockholm (sthlmflex) och Göteborg (Effekthandel Väst). Det är även möjligt att med batterierna och dess växelriktare hjälpa till med spänningsreglering, effektfaktorkompensering eller liknande om behov skulle uppstå. Slutsatserna som dragits från projektet är att det i dagsläget finns goda ekonomiska och samhällsnyttiga själ till att investera i ett batterisystem. Men då elsystemet idag ändras snabbt finns det vissa osäkerheter i hur framtidsläget kommer att se ut