Skånes Energiting tisdag 11 april, 2013 Malmömässan i Hyllie Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH
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
Version 1.0, 34 sidor 2012-11-19 Version 2.0, 57 sidor 2013-03-07 http://kth.divaportal.org/smash/record.jsf?searchid=10&pid=diva2:609917 3
20-20-20 mål: Vindkraft och transmission-kapacitet Spanien vind: 21 673 MW vind energi 2010 Portugal vind: 3 937 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
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 http://fttf.fjfi.cvut.cz/cfs-ose/docs/report_wagner.pdf - Gäller Tyskland - I Sverige finns vattenkraft som är mer lättreglerad - 40% motsvarar i Sverige 60 TWh sol+vind 5
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
Elsystem med 55 TWh vind+sol: Solkraft: 10 TWh, installerad effekt 10657 MW, max produktion: 7805 MW Vindkraft: 45 TWh, installerad effekt 18000 MW, max produktion: 17136 MW. Samma eller mindre täthet än vissa andra länder. Land Vindkraft [MW] Yta [km 2 ] Täthet MW/km 2 Danmark 3871 43093 0,0898 Tyskland 29060 356733 0,0815 Spanien 21674 504782 0,0429 Portugal 4083 92000 0,0444 Sverige 18000 (i denna 449964 0,0400 studie)
Reserv/regler-kapacitet Minut till minut Timme till timme Inom dygnet Men: De andra aspekterna måste också fungera!
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)
Ändring inom 1 timme [MWh/h] U1: Ändringar - 1 timme Svensk förbrukning 2011, (+ 2300 MW) 3000 2500 95 % nivå 2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 -2000 0.8 På väg mot en 1 elförsörjning 1.2 baserad 1.4 på enbart 1.6 förnybar 1.8el i Sverige 2 2.2 2.4 2.6 2.8 Initial förbrukningsnivå [MWh/h] x 10 4
U1: Ändringar - 1 timme Dagens elhandel: (+ 1200 MW) 2011: Energitransit genom Sverige 12,3 TWh
U1: Ändringar - 1 timme Dagens vattenkraft, (+ 2500-3500 MW)
U1: Ändringar - 1 timme, 30 TWh vind Vattenkraft, (+ 2500-3500 MW) Detaljerad studie med 30 TWh vind, dagens vattendomar mm Sverige: 2008
U1: Ändringar - 1 timme, 55 TWh vind+sol Vattenkraft, (+ 2500-3500 MW) Årssimulering 55 TWh vind+sol, 72 TWh vattenkraft. Ej detaljsimulerat Sverige: 2008
MWh/h x 10 4 2 1.8 1.6 1.4 1.2 U2: Hög produktion vind+sol (55 TWh) 1-15 maj (olika år för vind, sol, förbrukning): (ingen kärnkraft) Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 350 Förbrukning från 1 maj till 15 maj
Effektnivå [MW] 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 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? 0 0 500 1000 1500 Antal timmar som överskottsproduktion i Exempel 2a-2c överskrids
MWh/h U3: Låg produktion vind+sol (55 TWh) Ingen kärnkraft, gasturbiner, oljekondens, DSM x 10 4 2.5 2 1.5 1 Elförbrukning Vattenkraft Vindkraft Solkraft Värmekraft 0.5 0 50 100 150 200 250 300 350 Förbrukning från 10 februari till 24 februari
Energinivå [MWh/h] 6000 5000 4000 3000 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 2000 1000 0 0 500 1000 1500 Antal timmar med behov av mer produktion
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?
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?