Hvordan påvirker effektbaserte nettariffer lønnsomheten til mellomstore solcelleanlegg for næringsbygg i Norge?

Abstract

Den stadig økende andelen solkraft og andre variable energikilder til den Norske kraftbalansen gjør at det er et økende behov for utbygging og vedlikehold av kraftnettet. I juni 2022 endret Norges vassdrag og energidirektorat (NVE) tariffstrukturen for nettleien med mål om å få forbrukere til å kutte effekttoppene sine og fordele strømforbruket utover døgnet. Reduserte effekttopper og jevnere strømbruk bidrar til å legge mindre press på strømnettet. Denne endringen hadde som formål å holde kostnadene til strømnettet nede og gjøre strømnettet mer rustet for fremtidens energibalanse, hvor stadig flere bruker elektrisitet og produksjonen er mer tidsvariabel.

Denne masteroppgaven undersøker hvordan lønnsomheten til et middels stort solcelleanlegg installert på et typisk næringsbygg blir påvirket av ulike typer effektbaserte nettariffstrukturer. For å undersøke dette blir et planlagt 115,18 kWp solcelleanlegg på Romsås senter i Oslo brukt som case-studie. Solcelleanlegget kommer til å ha en årsproduksjon på 86388 kWh/år og vil bruke all produsert energi til eget bruk. Oppgaven undersøker hvordan lønnsomheten til solcelleanlegget vil endre seg under fire forskjellige tariffstrukturer med ulike kostnadsberegninger. Besparelsen kommer av unngåtte nettariffer som følge av at solcelleanlegget erstattet deler av forbruket. Denne strømmen trenger forbruker ikke å betale nettariff på fordi den ikke kommer fra nettet, men forbruker selv. Målt effekttariff, Målt effekttariff med døgnvariasjon, Kapasitetsledd, og Critical Peak Pricing (CPP) vil årlige besparte el-kostnader være mellom 10 641 – 22 343 kr per år. Målt effekttariff er det nye tariffsystemet vedtatt for bedrifter med årsforbruk på over 100 000 kWh/år. For Målt effekttariff vil den årlige besparelsen være på 10 641 kr/år. Målt effekttariff med døgnvariasjon bygger på Målt effekttariff ved å analysere forskjellige kostnadsledd basert på sesong og tid på døgnet. For Målt effekttariff med døgnvariasjon vil den årlige besparelsen være på 15 192 kr/år. Kapasitetsledd deler hele forbruket inn i 3 kategorier basert på uttak i stedet for en formelbasert kostnad og har den høyeste årlige besparelsen på 22 343 kr/år. Critical Peak Pricing deler forbruket inn i peak- og off-peak- perioder hvor tariffen gjelder når forbruket overstiger CPP-grensen ca. 20 % av årets timer. For Critical Peak Pricing vil den årlige besparelsen være på 13 069 kr/år.

Med dagens økonomiske antagelser og estimert strømpris vil solcelleanlegget ha en netto nåverdi på kr -306 191 for Målt effekttariff, -227 496 kr for Målt effekttariff med døgnvariasjon, -103 844 kr for Kapasitetsledd, og -264 212 kr for Critical Peak Pricing. Dette er med et avkastningskrav på 4 %. Solcelleanlegget er derfor ikke en lønnsom investering uavhengig av tariffstruktur. Den spesifikke energikostnaden til solcelleanlegget er 0,812 kr/kWh. Dette er gitt en gjennomsnittlig strømpris på 0,375 kr/kWh over solcelleanleggets 30 års levetid. De mest følsomme variablene for solcelleanleggets lønnsomhet er investeringskostnad og strømpris. Prosjektertes netto nåverdi vil være lik null dersom strømprisen under prosjektets levetid er mellom 0,45-0,59 kr/kWh, avhengig av tariffstruktur.

Ved høyere nettariffer vil solcelleanleggets lønnsomhet øke for alle nettariffstrukturer. De årlige besparelsene fra unngåtte tariffkostander må øke med mellom 53 - 157 % for at prosjektets nåverdi skal bli null. For videre forskning ville det vært interessant å undersøke om større storskala solcelleanlegg vil ha innvirkning på kraftbalansen til Norge og om andre forbrukerkurver vil endre graden av besparte tariffkostander. I tillegg ville det vært interessant å se på hvordan lønnsomheten til forskjellige næringsbygg endrer seg ut ifra type yrkesbygg, ettersom denne oppgaven har sett på et kjøpesenter.

Konklusjonen til denne oppgaven er at mellomstore solcelleanlegg i Norge ikke er lønnsomme med dagens avkastningskrav på 4 %. Resultatet for hvilken nettariff som er mest lønnsom endrer seg ut ifra forbrukermønster og når effektuttaket er høyest.

The increasing share of solar power and other variable energy resources to the Norwegian energy mix means there is an increasing need for expansion and maintenance of the power grid. In June 2022 the Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE) changed how network tariffs are structured. This aimed to make consumers reduce their power consumption in peak periods and distribute electricity consumption more evenly throughout the day. The purpose for this change was to keep network congestion costs down and make the power grid more equipped to handle future energy demands where more people use electricity and production is more time-sensitive.

This master’s thesis examines how the profitability of a medium-sized solar plant installed on a typical commercial building is affected by different types of capacity-based network tariffs. To investigate this, a planned 115,18 kWp solar plant at Romsås senter in Oslo is used as a case study. This analysis investigates how the profitability of the solar plant will change depending on four different structures of network tariffs. The solar plant will have an annual energy production of 86 388 kWh and will use all the energy produced for self-consumption. The analysis investigates how the profitability of the solar plant will change under four different capacity-based network-tariffs with different cost calculations. The saved electricity costs come from avoided network tariffs. This is because the solar plant replaces some of the electricity from the gird with electricity produced by the consumer itself. By changing the network tariffs between Measured capacity, Measured capacity with diurnal variation, Capacity level, and Critical peak pricing, annual saved tariffs-costs are between 10 641 NOK and 22 343 NOK per year. Measured capacity is the new tariff system adopted by distribution companies for commercial consumers with a yearly annual consumption of more than 100 000 kWh. For Measured capacity the annual savings will be 10 641 NOK. For Measured capacity with diurnal variation the annual savings will be 15 192 NOK. For Capacity level the annual savings will be 22 343 NOK. Lastly, for Critical peak pricing the annual savings will be 13 069 NOK.

With today's economic assumptions and estimated electricity price, the solar plant will have an estimated net present value of – 306 191 NOK for Measured capacity, - 227 496 NOK for Measured capacity Tariff with diurnal variation, - 103 844 NOK for Capacity level, and – 264 212 NOK for Critical peak pricing. This is with a of 4 % required return on investment. The solar plant is therefore not a profitable investment despite saved costs from avoided network tariffs. The plant’s levelized cost of energy (LCOE) is estimated to be 0.812/kWh NOK. This is given an average electricity price of 0.375 NOK/kWh over the solar plant’s 30-year lifetime.

The most sensitive variables for the solar plant's profitability are investment cost and electricity price. The project's net present value will be equal to zero if the average electricity price during the project's lifetime is between NOK 0,45 - 0,59/kWh, depending on the tariff structure. With higher grid tariffs, the solar system's profitability will increase for all types of grid tariffs discussed in this paper. The annual savings from avoided tariffs must increase by 53 – 157 % for the project's net present value to be zero.

For further research, it would be interesting to analyse how a larger scale solar plant might have an impact on the power balance of Norway, and how power consumption changes the energy balance. In addition, it would be interesting to see how the profitability of different commercial buildings changes based on type of commercial buildings as this thesis has analysed a shopping centre. The conclusion of this thesis is that medium-sized solar plants in Norway are not profitable with required 4% return on investment despite saved costs from avoided grid tariffs. The result for what kind network tariff is most profitable changes based on consumer patterns and when the power consumption is highest