Elenergi Till vem, till vad och hur mycket? Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation
Översikt Stora och små strömavbrott Trender inom elanvändning Världen Statistik Sverige Energiläget 2012 Värmebehov Installerad effekt och tillgänglighet Verkningsgrad Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 2
= ~ Kraftslag Sektorer
New York unplugged 4.11 pm August 14 2003 Ohio 50 miljoner utan el Elförsörjningen normal efter 30 h Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 4
Sverige 23 september 2003 Hela Själland med Köpenhamn + 857 000 svenska kunder utan el Elförsörjningen normal efter 1-6 h Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 5
Orkanen Gudrun 8 januari 2005 663 000 kunder utan el 12 000 i mer än 20 veckor Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 6
.se 28 Mars 2007 Tågtrafiken störd i upp till 3h20min Betalningsstationen vid Öresundsbron ur drift Några hundra automatlarm till 112 Fjärrvärme i Linköping störd Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 7
Nätspänning 27 Mars 2007 kl 07.11 Linköping 94 % Växjö Landskrona 89% 51% Karlskrona Malmö 0% Data courtesy of Unipower AB 74% Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 8
NASA: World at night Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 9
data.worldbank.org/indicator
IEA World Energy Outlook: Miljoner utan el Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 11
BNP per capita vs kwh el per capita notrickszone.com CIA World Factbook Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 12
Elanvändning per capita www.indexmundi.com Ex E1.1
Elanvändning EU årlig trend 1990-2012 eea.europa.eu
Sveriges energitillförsel i TWh 2010 El är viktigt blir ännu viktigare? Elanvändning 2012: 142 TWh 15
Elanvändning i Sverige 1970-2011 Stark ökning till 1987, svag sedan dess Elanvändning i bostäder/service har ökat mest Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 16
Elanvändning bostäder och service Elvärme står för stor del av ökningen ( Elförbrukning olika vid exempelvis kalla och milda vintrar) Driftel till ventilation och liknande ökar också Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 17
Energianvändning bostäder och service Olja har ersatts och har minskat sedan 1970-talet El och fjärrvärme viktiga ersättare Nästan fossilfritt! Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 18
Energianvändning transporter 1970-2010 El hittills bara till tåg och spårvagnar Stor potential för el! Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 19
Uppvärmning av byggnad C t dt dt inne P t T inne T R t ute Stationärt: P t T inne T R t ute Värmeeffekt P t och energi W= P t (t)dt T inne typiskt 20 C Apparater och människor bidrar till P t använd T inne =17 C W ~ (17-T ute )dt graddagar eller gradtimmar Uppvärmningsbehovet för ett visst år uttrycks i graddagar eller gradtimmar År olika kalla normera värmebehov mot 50-årsmedelvärde Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 20
Exempel graddagar 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Bilda medeltemperatur för varje dygn Beräkna skillnad mellan 17 C och medeltemperatur Här: 9,3 9,9 8,9 8,1 9,8 9,0 10,9 totalt 65,9 graddagar Gradtimmar på samma sätt, men med tiden i timmar i stället Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 21
Olika kraftslags särdrag Installerad effekt i MW Max generatoreffekt, max elproduktion Energiproduktion per år (=8760 h) i MWh eller TWh Energitillgänglighet Vindkraftverk producerar inte alltid Energiproduktion per år/installerad effekt =Fulleffekttimmar Energitillgänglighet=fulleffekttimmar/8760 Effektvärde = % av installeradeffekt tillgänglig under timmen på året med högst elbehov Typiskt februarimorgon Noll för solel Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 22
Exempel: El från vindkraft Röd kurva = Installerad effekt Ytan under blå kurva = Energi Energi = Medeleffekt 8760 h Energi = Installerad effekt fulleffekttimmar Ex E1.2 Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 23
Elproduktion i Sverige Möjligt 2011: 36 447 MW Max 2011: ca 26 000 MW (23 feb) Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 24
Typisk installerad effekt för en enhet Kärnkraft Vattenkraft Vindkraft Solceller 500-1000 MW 50-100 MW 3x3 MW <<1 MW Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 25
Fulleffekttimmar typiska värden Kärnkraft Vattenkraft Vindkraft hav Vindkraft land Sol 7000 h/år 4000 h/år 3000 h/år 2000 h/år 1000 h/år Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 26
Typisk energiproduktion per enhet Installerad effekt Fulleffekttimmar= Energi Kärnkraft 900 MW 7000h/år= 6,3 TWh/år Vattenkraft 100 MW 4000h/år= 0.4 TWh/år Vindkraft 9 MW 2000h/år= 0.018 TWh/år Sol 0.1MW 1000h/år= 0.0001 TWh/år Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 27
Verkningsgrad definition Tillförd effekt 1 Förlusteffekt (främst värme) Tillförd effekt 2 Nyttig effekt Nyttig effekt Total tillförd effekt Nyttig energi Total tillförd energi Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 28
Verkningsgrad Mått på resursutnyttjande Typiska värden Solcell 10 % Elmotor 90 % (förbränningsmotor <35%) Kraftelektronik 95% Transformator >95 % Förlustvärme kan behöva kylas bort Kylfläkt och liknande ökar effektförbrukningen ytterligare Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 29
Värmepump Förluster In2 Ut In1 In1: El In2: Värmeenergi från luft/vatten/jord Ut: Värme inne Verkningsgrad under 100 % Ex E1.3 Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 30
Sammanfattning El en viktig del av vår vardag 23 januari Elens dag http://www.svenskenergi.se/vi-arbetar-med/fragor-k-o/laddasverige/elensdag/ Ojämnt fördelad över jorden Elanvändningen ökar i de flesta länder Sveriges energisystem utom transporter redan fossilfritt! Utetemperaturen påverkar elanvändning Energi för uppvärmning proportionell mot antal graddagar Installerad effekt, fulleffekttimmar och energitillgänglighet Verkningsgrad viktigt mått Fetstil=för beräkningar Lunds universitet/lth/bme/iea Elenergiteknik Olof Samuelsson 31