Hur blåser vindarna. Potential, vad kan man göra, vad får man plats med och tekniska möjligheter. Power Väst - Chalmers, 5 september 2014

Transkript

1 Hur blåser vindarna Potential, vad kan man göra, vad får man plats med och tekniska möjligheter Power Väst - Chalmers, 5 september 2014 Lennart Söder Professor i Elektriska Energisystem, KTH

2 Vindkraft State of the art Kostnader: Skellefte Kraft har nyligen köpt kinesiska vindkraftverk till en kostnad av 45 öre/kwh. Konkurrens: Kärnkraftverket Hinkley i Storbritannien har en kostnad om ca 1 kr/kwh (garanterat pris i 35 år uppräknas med inflationen) Danmark: Vindkraft anses vara den billigaste energikällan. Elpriset i Norden: För närvarande mycket lägre (ca 35 öre/kwh) än kostnaden för nya kraftverk behov av någon form av stöd om nya kraftverk ska byggas. Elcertifikat: Sänker elpriset jämfört med om det inte fanns. Elcert-el går till svenska konsumenter (14,2%)

3 Identifierade vindkraftsprojekt i Sverige: Identifierade vindkrafts-projekt: MW ( 100 TWh/år) Dagens situation: Vattenkraft MW ( 65 TWh) Kärnkraft: 9000 MW ( 65 TWh) total of MW

4 Elsystem med 45 TWh vind: 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 ca 2012 Danmark ,0898 Tyskland ,0815 Spanien ,0429 Portugal ,0444 Sverige (i denna studie) ,0400

5 Sverige: 2013: 8 % av energin Max 29% av effekten Vindkraft: andel av förbrukningen. (ej industriellt mottryck) SE1: 2013: 11 % av energin Max 37% av effekten SE2: 2013: 15 % av energin Max 50% av effekten SE3: 2013: 5 % av energin Max 20% av effekten SE4: 2013: 12 % av energin Max 57% av effekten

6 Syftet med ett kraftsystem 1. Se till att konsumenterna erhåller den efterfrågade effekten (t ex en 60 W-lampa), när de trycker på onknappen. Detta ska fungera oavsett om det är haveri i kraftverk, det blåser etc. =upprätthåll en balans mellan total produktion och total konsumtion. 2. Se till att konsumenter får en rimlig spänning, t ex ca 230 V, i vägguttaget. 3. Punkten 1-2 ska upprätthållas med rimlig tillförlitlighet. Denna är aldrig 100, procent, 4. Punkt 1-3 ska upprätthållas på ett ekonomiskt och hållbart sätt.

7 Utmaning i ett kraftsystem Upprätthåll balansen: Produktion = konsumtion El kan inte lagras! Exakt när en lampa tänds kommer någon generator leverera detta Exakt när ett kraftverk stoppar, så kommer motsvarande elkraft istället från något annat kraftverk.

8 Studie av nära 100% förnybart Sverige (el) Frågeställningar: Potential, Vad kan man göra, Vad får man plats med Tekniska möjligheter

9 Ny upplaga av rapport: 22 juni % sol+vind Frågeställningar/ utmaningar: Var kommer vindkraften hamna? Klara låg vind! = topp-effekt Hantera hög vind = masströghet/spill Klara överföring = kapacitet och spänning

10 Behov av extra topp-effekt! Hög vind minska kraftvärmen

11 Års-behov av topp-effekt Kostnad för detta: ca 2 öre/kwh

12 Låg vind hög konsumtion Utmaningar: Ca MW toppeffekt behövs 0,9-1,8 TWh. Isolerat Sverige, antag om gasturbiner. Kostnad ca 2 öre/kwh för konsumenter Andra lösningar finns 0,6-1,2 procent av total produktion.

13 Överskotts-situation (augusti) Consumption Hydro power Wind power Solar power CHP MWh/h Consumption from 1 August to 10 August Ej OK: 83% gräns, min-vatten, min-kraftvärme

14 Överskotts-situation (augusti) Consumption Hydro power Wind power Solar power CHP MWh/h Consumption from 1 August to 10 August Nu OK: 83% gräns, min-vatten, min-kraftvärme

15 Hög vind låg konsumtion Utmaningar: Upp till 8300 MW överskott/spill (1,3 TWh), 2% Isolerat Sverige, ingen export Visst överskott kan användas i fjärrvärmen Masströghet kan erhållas från vindkraft/gasturbiner. Rationellt att spilla en del

16 Vattenkraft: Varaktighets-kurva Min-nivå: 1875 MW: Behövs under 860 timmar Max-nivå: MW: Behövs under 765 timmar

17 Utmaningar gällande transmissions-nätet A. Spännings-stabilitet sätter överföringsgränser i Sverige B. Q-styrning viktigt C. Fler ledningar behövs, men låg nyttjandetid. D. Utmaning att identifiera framtida överförings-behov med mindre kärnkraft. E. Detaljerad simulering av vattenkraft tar 10 minuter per vecka.

18 Överföring Utmaningar: Ca 5000 MW snitt 1 Ca 8500 MW snitt 2 Ekonomisk dimensionering behövs! Spänningen måste hållas (även utan kärnkraft)

19 Överskotts -situation (augusti 1-10) Vindkrafts-produktion

20 Överskotts-situation (augusti 1-10)

21 Överskotts-situation (augusti 1-10)

22 Överförings-situation (jan 21 feb 1) Vindkrafts-produktion

23 Överförings-situation (jan 21 feb 1)

24 Överföring på årsbasis : idag 7000 MW

25 Om behov av överföring A. Öka produktion i mottagaränden (= värmekraft t ex gasturbiner) B. Gasturbiner finns; relativt liten energimängd. C. För ökad överföringskapacitet: Spännings-stabilitet SVC kan räcka (eller vindkraft!) D. Diskussion om att byta AC till DC E. Optimal utbyggnads-strategi intressant!