Analys av elpannans användning för kostnadseffektiv fjärrvärmeproduktion : en fallstudie i samarbete med Mariehamns Energi Ab

Abstract

Detta examensarbete behandlar möjligheten för Mariehamns Energi att komplettera sin fjärrvärmeproduktion med en elpanna. Fjärrvärmenätet i Mariehamn är välutbyggt och baseras huvudsakligen på biobränsle, med eldningsolja för hantering av spetslast. Då elmarknaden har förändrats kraftigt de senaste åren, finns ett växande intresse för utnyttjandet av spetslast för att utnyttja låga elpriser i värmeproduktion. Examensarbetets fokus är att undersöka vad bolaget kan vinna på att investera i en elpanna i form av kostnadsbesparingar, minskade koldioxidutsläpp och ökad flexibilitet.

Syftet med arbetet var att ge en översiktlig men praktiskt användbar utredning som kan fungera som beslutsunderlag inför en eventuell investering. Arbetet genomfördes genom intervjuer med personal från Mariehamns Energi, leverantörskontakter, samt tekniska och ekonomiska beräkningar. Bränslekostnader och elpriser jämfördes på timbasis under år 2024 i kalkylverktyget Excel. Även möjligheten att använda elpannan som stödtjänst för elnätet analyserades.

Resultatet visar att en elpanna på 5 MW skulle ha möjliggjort inbesparingar med upp till 500 000 euro under år 2024, förutsatt att den varit i drift under de timmar då elpriset är lägre än motsvarande bränslekostnad. Dessutom skulle koldioxidutsläppen minskats med över 1800 ton per år, särskilt om olja ersätts. Arbetet visar att elpannan kan vara ett både ekonomiskt och klimatmässigt hållbart alternativ, samtidigt som det skapar ökad handlingsfrihet i ett alltmer elberoende energisystem.

Tämä opinnäytetyö käsittelee Mariehamns Energin mahdollisuutta täydentää kaukolämmöntuotantoaan sähkökattilalla. Mariehamnin kaukolämpöverkko on hyvin kehittynyt ja perustuu pääasiassa biopolttoaineeseen, kun taas öljyä käytetään huippukuorman kattamiseen. Koska sähkömarkkinat ovat muuttuneet merkittävästi viime vuosina, on kiinnostus kasvanut hyödyntää huippukuormakapasiteettia edullisten sähkönhintojen aikana lämmöntuotannossa. Työn pääpaino on selvittää, mitä hyötyä sähkökattilan investoinnista olisi erityisesti kustannussäästöjen, hiilidioksidipäästöjen vähentämisen ja joustavuuden lisäämisen näkökulmasta.

Työn tarkoituksena oli tuottaa yleiskattava mutta käytännöllinen selvitys, joka voisi toimia päätöksenteon tukena mahdollisessa investointitilanteessa. Työ toteutettiin haastattelemalla Mariehamns Energin henkilöstöä, ottamalla yhteyttä laitetoimittajiin sekä tekemällä teknisiä ja taloudellisia laskelmia. Polttoainekustannuksia ja sähkön hintoja verrattiin tuntikohtaisesti vuoden 2024 aikana Excel-laskentatyökalulla. Myös sähkökattilan käyttömahdollisuuksia sähköverkon tukipalveluissa analysoitiin.

Tulokset osoittavat, että 5 MW sähkökattila olisi mahdollistanut jopa 500 000 euron säästöt vuoden 2024 aikana, edellyttäen että se olisi ollut käytössä tunteina, jolloin sähkön hinta oli alempi kuin vastaava polttoainekustannus. Lisäksi hiilidioksidipäästöt olisivat vähentyneet yli 1800 tonnilla vuodessa, erityisesti öljyn käytön vähentyessä. Työ osoittaa, että sähkökattila voi olla sekä taloudelle että ilmastolle kestävä ratkaisu, joka samalla lisää toimintavapautta yhä sähköriippuvaisemmassa energiajärjestelmässä.

This thesis explores the potential for Mariehamns Energi to complement its district heating production with an electric boiler. The district heating network in Mariehamn is well developed and primarily based on biofuels, while fuel oil is used to cover peak loads. As the electricity market has undergone major changes in recent years, there is growing interest in using peak load capacity to take advantage of low electricity prices for heat production. The main focus of the study is to assess the potential benefits of investing in an electric boiler in terms of cost savings, reduced carbon emissions, and improved flexibility.

The aim of the work was to provide a general yet practically useful investigation that could serve as a basis for decision-making in a possible investment process. The study was carried out through interviews with personnel at Mariehamns Energi, contacts with suppliers, and technical and economic calculations. Fuel costs and electricity prices were compared on an hourly basis during 2024 using the Excel calculation tool. The possibility of using the electric boiler to provide ancillary services to the electricity grid was also analysed.

The results show that a 5 MW electric boiler could have enabled savings of up to €500,000 during the year 2024, provided it was operated during hours when the electricity price was lower than the equivalent fuel cost. Additionally, carbon dioxide emissions could have been reduced by more than 1800 tonnes per year, especially when replacing oil. The study demonstrates that the electric boiler can be both an economically and environmentally sustainable alternative, while also providing greater operational flexibility in an increasingly electricity-dependent energy system.