Skånes Energiting tisdag 11 april, 2013 Malmömässan i Hyllie. Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

Transkript

1 Skånes Energiting tisdag 11 april, 2013 Malmömässan i Hyllie Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

2 Tes om integration av större mängder vind+sol (55 TWh, nu ca 7 TWh 5%): - Detta är tekniskt möjligt - Kostnaderna för detta är relativt små jämfört med investeringen Kostnads-exempel: - 45 TWh vindkraft (60 öre/kwh), 10 TWh solkraft (150 öre/kwh) 45*0,6+10*1,50 = 55,5 miljarder kr/år - 2 öre/kwh för all svensk konsumtion (150 TWh/år) 0,02*150= 3 miljarder kr/år. - Om man genom smart planering kan minska kostnaden med 1 öre/kwh spara 1,5 miljarder kr/år. Mycket viktigt! 2

3 Version 1.0, 34 sidor Version 2.0, 57 sidor

4 mål: Vindkraft och transmission-kapacitet Spanien vind: MW vind energi 2010 Portugal vind: MW Irland vind: 1539 MW Sp 16 % Po 17 % Ir 16 % vind max andel Sp 60 % Source: REE Portugal Spanien: 1200 MW Spanien Frankrike: 1200 MW Spanien Marocko: 650 MW Po 93 % Ir 53,5 % Irland - Skottland: 450 MW Till UK: +850 MW

5 Within the boundaries of this study, we find that RE (Renewable Energy) can be integrated up to a share of about 40% of the annual demand with manageable consequences. Study of Germany - Gäller Tyskland - I Sverige finns vattenkraft som är mer lättreglerad - 40% motsvarar i Sverige 60 TWh sol+vind 5

6 Tre utmaningar i elsystem med stora mängder sol+vind: U1: Upprätthåll den kontinuerliga balansen U2: Hantera situationer med mycket variabel produktion U3: Hantera situationer med lite variabel produktion 6

7 Elsystem med 55 TWh vind+sol: Solkraft: 10 TWh, installerad effekt MW, max produktion: 7805 MW Vindkraft: 45 TWh, installerad effekt MW, max produktion: MW. Samma eller mindre täthet än vissa andra länder. Land Vindkraft [MW] Yta [km 2 ] Täthet MW/km 2 Danmark ,0898 Tyskland ,0815 Spanien ,0429 Portugal ,0444 Sverige (i denna ,0400 studie)

8 Reserv/regler-kapacitet Minut till minut Timme till timme Inom dygnet Men: De andra aspekterna måste också fungera!

9 Dagens elsystem: Stor mängd vatten- och kärnkraft i Sverige Stor möjlighet till elhandel med grannländer (ca 10 GW) Svensk + norsk vattenkraft används på ett flexibelt sätt till att möta variationer i Norden. Relativt lite vindkraft i Sverige (4-5%), jämfört med Spanien, Portugal och Irland (ca 17%) 30 TWh Spanien (% energi) 55 TWh 2* Spanien (% energi)

10 Ändring inom 1 timme [MWh/h] U1: Ändringar - 1 timme Svensk förbrukning 2011, ( MW) % nivå På väg mot en 1 elförsörjning 1.2 baserad 1.4 på enbart 1.6 förnybar 1.8el i Sverige Initial förbrukningsnivå [MWh/h] x 10 4

11 U1: Ändringar - 1 timme Dagens elhandel: ( MW) 2011: Energitransit genom Sverige 12,3 TWh

12 U1: Ändringar - 1 timme Dagens vattenkraft, ( MW)

13 U1: Ändringar - 1 timme, 30 TWh vind Vattenkraft, ( MW) Detaljerad studie med 30 TWh vind, dagens vattendomar mm Sverige: 2008

14 U1: Ändringar - 1 timme, 55 TWh vind+sol Vattenkraft, ( MW) Årssimulering 55 TWh vind+sol, 72 TWh vattenkraft. Ej detaljsimulerat Sverige: 2008

15 MWh/h x U2: Hög produktion vind+sol (55 TWh) 1-15 maj (olika år för vind, sol, förbrukning): (ingen kärnkraft) Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft Förbrukning från 1 maj till 15 maj

16 Effektnivå [MW] U2: Överskott vid 55 TWh vind+sol Olika antaganden om vind/sol 70-90% av förbrukning Exempel 2a ej fjärrvärme Exempel 2a med fjärrvärme Exempel 2b ej fjärrvärme Exempel 2b med fjärrvärme Exempel 2c ej fjärrvärme Exempel 2c med fjärrvärme (ingen kärnkraft) Max ca 90 procent av förbrukning - Ej fjärr-värme - överskott: - 0,61 TWh/år Lösningar: - Export - Fjärrvärme - Annan värme - Elbilar - Etc - Svängmassa? Antal timmar som överskottsproduktion i Exempel 2a-2c överskrids

17 MWh/h U3: Låg produktion vind+sol (55 TWh) Ingen kärnkraft, gasturbiner, oljekondens, DSM x Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft Förbrukning från 10 februari till 24 februari

18 Energinivå [MWh/h] U3: Underskott vid 55 TWh vind+sol Ingen kärnkraft, gasturbiner, oljekondens, DSM Underskott - 2,4 TWh/år - Max 6400 MW Lösningar: - Import - Gasturbiner - Kraftvärme - Elbilar - Kondens - DSM Antal timmar med behov av mer produktion

19 Slutsatser: Större mängder variabel förnybar elproduktion ökar variationer som måste balanseras av andra källor. Över- och underskott måste hanteras rationellt. Exempel: Spill överskottet, allt underskott i gasturbiner extrakostnad om enstaka ören/kwh. Utmaning: Vilket är det bästa sättet?

20 Utmaningar: Import/export: möjligheter/ begränsningar, priser Hantering av tim-situationer med mycket hög andel variabel förnybar kraft (Portugal har haft 93%): haverier, primärreglering, svängmassa, flexibilitet, spänningsreglering, ny teknologi, etc Ändrad reglerkapacitet i vattenkraften Vilket är det bästa sättet?