Framtidssäkra småhus: Reservkraftsystem vid långvariga elavbrott: En fallstudie som utvärderar två olika system utifrån klimatpåverkan, ekonomisk lönsamhet och förmåga till självförsörjning
2025 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Future-Proofing Single-Family Homes: Backup Power Systems for Prolonged Power Outages : A case study of two systems focusing on environmental impact, profitability and independent energy supply (English)
Abstract [sv]
Den pågående digitalisering i kombination med teknikens framsteg har skapat ett elberoende i dagens samhälle som ställer höga krav på elnätet vad gäller stabilitet, kvalitet och tillgänglighet. Samtidigt lever vi i en osäker tid där cyberattacker, sabotage, naturkatastrofer och andra kriser blir allt mer förekommande, vilket ökar risken för långvariga elavbrott som medför stora konsekvenser på samhällets funktionalitet och människors välbefinnande. Kommunal reservkraft begränsas idag till samhällskritisk verksamhet, men i en tid präglad av geopolitisk instabilitet och klimatförändringar har reservkraftsystem för småhus blivit en relevant fråga för att minska sitt elberoende och öka möjligheten till självförsörjning.Detta examensarbete baseras på en fallstudie av ett eluppvärmt småhus beläget i Stockholmsområdet och studerar två reservkraftsystem: ett solcellssystem med batterienergilagring (PV BESS) och dieselgeneratorer i två olika systemstorlekar. Studien utvärderar och jämför systemen utifrån klimatpåverkan, kostnad och förmåga till självförsörjning vid långvariga elavbrott, för att slutligen göra en helhetsbedömning av systemen. I första hand definieras hushållets elförbrukningsprofil som ligger till grund för både dimensionering och utvärdering av reservkraftsystemen. I andra hand genomförs en livscykelanalys (LCA), livscykelkostnadsanalys (LCC) och scenarioanalys för att analysera systemens hållbarhet och självförsörjningsförmåga under olika förhållanden, där både elbehov och avbrottsfrekvens varierar.Resultatet visar att PV BESS är den mest hållbara lösningen sett ur ett klimat- och kostnadsperspektiv, men påvisar stor begränsning till självförsörjning under perioder med låg solinstrålning. Trots hög potential att tillföra reservkraft under sommarhalvåret utgör dieselgeneratorer ett mer tillförlitligt alternativ för att säkerställa kontinuerlig elförsörjning oberoende av årstid, och bedöms därför som det bästa alternativet i beredskapssyfte. I slutändan handlar val om system om hushållets specifika förutsättningar och prioriteringar, där en kombination av systemen kan utgöra ett attraktivt alternativ för att uppnå hög beredskap utan att helt kompromissa med hållbarhetsaspekten.
Abstract [en]
The ongoing digitalisation combined with technological advancements has created an electricity dependency in today's society, which places high demand on the power grid in terms of stability, quality and availability. At the same time, we live in an uncertain era where cyber-attacks, sabotage, natural disasters and other crises are becoming more common, increasing the risk of prolonged power outages that have major consequences on societal functionality and human well-being. Municipal backup power is currently limited to critical infrastructure, but in a time marked by geopolitical instability and climate change, backup power systems for single-family homes have become a relevant topic for reducing electricity dependency and increasing the potential for self-sufficiency.This thesis is based on a case study of an electrically heated single-family home located in the Stockholm area and investigates two backup power systems: a photovoltaic system with battery energy storage (PV BESS) and diesel generators in two different system sizes. The study evaluates and compares the systems in terms of climate impact, cost and self-sufficiency in case of long-term power outages, to ultimately make a comprehensive assessment of the systems. First, the household’s electricity consumption profile is defined, which forms the basis for both dimensioning and evaluation of the backup power systems. Second, a life cycle assessment (LCA), life cycle cost assessment (LCC) and scenario analysis are carried out to analyse the sustainability and self-sufficiency capacity of the systems under varying conditions, where both electricity demand and outage frequency differ.The result shows that PV BESS is the most sustainable solution from both a climate and cost perspective, however it demonstrates major limitations in self-sufficiency during periods of low solar irradiance. Despite its high potential to supply backup power during the summer months, diesel generators constitute a more reliable alternative for ensuring continuous electricity supply regardless of the season and are therefore considered the best option from a preparedness perspective. In the end, the choice of system depends on the households’ specific conditions and priorities, where a combination of the systems could offer an attractive solution for achieving high emergency preparedness without entirely compromising sustainability.
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25351
Keywords [en]
Backup power, Photovoltaic system, Battery energy storage system, Diesel generator, Life cycle assessment, Life cycle cost assessment
Keywords [sv]
Reservkraft, Solcellssystem, Batterienergilagringssystem, Dieselgenerator, Livscykelanalys, Livscykelkostnadsanalys
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-365334OAI: oai:DiVA.org:kth-365334DiVA, id: diva2:1974430
Supervisors
Examiners
2025-06-232025-06-23