University of Oulu

Aluerakentamisen yhteydessä implementoitavan pien-CHP-laitoksen liiketoimintamallin määrittäminen

Saved in:
Author: Huotari, Samu1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Technology, Industrial Engineering and Management
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 3.1 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201606012067
Language: Finnish
Published: Oulu : S. Huotari, 2016
Publish Date: 2016-06-01
Physical Description: 111 p.
Thesis type: Master's thesis (tech)
Tutor: Kess, Pekka
Reviewer: Kess, Pekka
Kropsu-Vehkaperä, Hanna
Description:

Tiivistelmä

Energiantuotannossa ollaan siirtymässä kohti hajautettuja ratkaisuja perinteisen keskitetyn energiantuotannon sijaan. Tämä aiheuttaa muutoksia operoinnin lisäksi myös liiketoiminnassa, josta ei ole olemassa malleja esimerkiksi pienimuotoisten yhdistetyn lämmön- ja sähköntuotannon voimalaitosten tapauksessa. Tällainen voimalaitos ollaan implementoimassa Oulun Karjasillan uudelle asuinalueelle ja se asennetaan alueen rakentamisen yhteydessä. Täten laitoksen ominaisuudet tulisi määrittää alueelle sopiviksi. Tämän lisäksi ajatus laitoksen implementoinnin taustalla on, että onko investointi mahdollista allokoida esimerkiksi rakennutettavien talojen asuntojen hintoihin. Koska diplomityö on tehty Kulutushuippujen Leikkaus ja Energiantuotannon Integrointi (KLEI) -projektiin, otetaan voimalaitoksen mahdollinen operointi kulutushuippujen leikkaajana myös huomioon.

Työn perimmäinen tarkoitus on määritellä liiketoimintamalli pienimuotoiselle lämpöä ja sähköä tuottavalle voimalaitokselle. Liiketoimintamalli on kuitenkin tapauskohtainen ja siinä täytyy ottaa huomioon Oulun Karjasillalle rakennettavan uuden asuinalueen ominaisuudet. Myös voimalaitoksen ominaisuudet määritellään työn aikana, joita ovat laitoksen käyttämä teknologia sekä laitoksen tuottama lämpöteho. Liiketoimintamallin tavoin laitoksen lämpöteho tulee määritellä Karjasillan alue huomioon ottaen. Lämpötehon määritystä varten ei ole ollut mahdollista saada tarkkoja laskelmia alueen lämpöenergian vaatimuksista. Täten alueen lämpöenergian tarve on arvioitu käyttäen muita menetelmiä. Laitoksen käyttämä teknologia sen sijaan tullaan määrittämään kirjallisuuskatsauksen perusteella.

Työn tuloksina on saatu suuntaa-antavia arvioita siitä, voidaanko pienimuotoisen voimalaitoksen investointia allokoida asuntojen hintoihin. Työssä annetaan muutamia numeroarvoja, jotka kuvaavat asunnon hintaa neliömetriä kohden. Näihin arvoihin vaikuttaa se, kuinka suuri voimalaitos alueelle täytyy hankkia. Alueen vaatimaa lämpöenergian tarvetta sekä kulutushuippujen osuutta peruskulutuksesta analysoimalla on saatu määritettyä mahdolliset vaihtoehdot voimalaitoksen lämpökapasiteeteiksi. Näiden kapasiteettien avulla saadaan määritettyä lisäksi investoinnin hinta sekä laitoksen operointi- ja huoltokustannukset. Nämä laskut ja hinta-arviot perustuvat pitkälti kirjallisuuskatsaukseen pohjautuvaan voimalaitoksen teknologian valintaan. Tämä valinta tehtiin vertailemalla erilaisia pienimuotoisia yhdistetysti sähköä ja lämpöä tuottavia voimalaitosteknologioita ja niiden ominaisuuksia. Näihin vertailtaviin ominaisuuksiin kuuluu muun muassa ympäristöystävällisyys, melun taso, uusiutuvan energian mahdollinen käyttö ja teknologian käyttöikä.

Työ koostuu teoriaosiosta ja empiriaosiosta. Teoriaosiossa pääpaino on hajautetulla energiantuotannolla, sen määritelmällä, hyödyillä ja käytetyillä teknologioilla. Tämän lisäksi työssä käydään läpi älykkään sähkö- ja lämpöverkon ominaisuudet sekä eräs sen ratkaisuista (microgrid). Teoriaosiossa perehdytään myös liiketoimintamalliin, sen kuvauksessa käytettävään työkaluun nimeltä business model canvas sekä erilaisiin hajautetun energiantuotannon liiketoimintamalleihin. Näiden lisäksi käydään läpi aluerakentamisen konsepti, tonttienjako sekä hajautetun energiantuotannon huomioiminen kaavoituksessa. Empiriaosiossa käydään lävitse jo olemassa olevia pienimuotoisia voimalaitoksia ja niiden toimintaympäristöjä. Tämän lisäksi Karjasillan asuinalue, johon laitos implementoidaan, kuvaillaan ja alueen suunnitelmat tuodaan esille. Lopuksi näiden tietojen pohjalta luodaan arvioita liiketoimintamallien toimivuudesta.

see all

The definition of a business model for a small-scale CHP power plant that will be implemented during the building of an urban area

Abstract

Production of energy is shifting towards distributed generation instead of traditional, large-scale centralized energy production. This brings changes into the operation of the power plants and into the business as well. This is an issue as there aren’t many feasible business models around, for example in the case of a small-scale combined heat and power plant. This kind of a power plant will be implemented to a new residential area in Karjasilta, Oulu during the building of other infrastructure. Therefore the properties for this power plant should be defined to be compatible with the area. Additionally, the idea behind the implementation is that whether it would be possible to allocate the investment cost directly to the apartments of the buildings that will be built to the area. Because the Thesis has been made as a part of the KLEI project (Peak shaving and energy production integration) the possibility of operating the power plant for peak shaving purposes is taken into account as well.

The fundamental purpose of the Thesis is to define a business model for a small-scale combined heat and power plant. This definition will serve a specific cause as it will be created for the case of a new residential area in Karjasilta, Oulu. In addition, the properties of the power plant are defined in the Thesis. These properties include the technology of the plant as well as its heat power. As in the situation of the business model, the area of Karjasilta needs to be taken into consideration when defining the plant’s heat power as well. There weren’t any specific data available about the heat demand of the area in Karjasilta. Therefore there aren’t exact numbers regarding the heat power but other means were used when this quality was evaluated. The technology of the power plant was defined by a literature review.

The Thesis’ main results were estimates about whether the investment cost of the power plant could be allocated into the selling prices of the apartments. A few numeral values are presented regarding the effect of the power plant into the apartments’ price per square meter. This effect is connected to the size of the acquirable power plant. Some values for the heat power of the power plant have been defined by analyzing both the heat power requirement for the residential area and the energy demand peaks’ proportions of the basic energy demand. By using these specifications, the price of the investment as well as the operational and maintenance costs were defined. These calculations and cost estimations are based quite firmly on the technology selection which was done based on a literature review. The technology selection was done by comparing different kinds of small-scale combined heat and power plant technologies and their properties. The compared properties included environmental friendliness, the level of noise, possibility of renewable fuels and the operating life of the technology.

The Thesis consists of a theory part and an empirical part. In the theory part the main emphasis is in distributed generation, its definition, its benefits and its technologies. In addition, the theory part includes the concept of smart grid and one of its solutions (microgrid). The theory part also researches the business model in theory, a tool called business model canvas to describe the concept as well as different existing business models of distributed generation. In addition to these, the concept of urban planning, distribution of plots and distributed generation in land use zoning are described as well. In the empirical part different instances of small-scale combined heat and power plants and their environments are studied. Also, the new residential area inside Karjasilta is described and the plans regarding the area are analyzed. Finally, evaluations about the usability of the created business models are created.

see all

Subjects:
Copyright information: © Samu Huotari, 2016. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.