FÖRNYELSEBAR ELKRAFT ÄR EN MÖJLIGHET FÖR SAMHÄLLET FÖRUTSATT ATT ELNÄT, KUNDER OCH MYNDIGHETER KLARAR DE NYA UTMANINGARNA Bild 1
Innovasjon og nettutvikling Stig Göthe, Power Circle, Vindforsk, IEAs ENARD Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort. Bild 2
Homo Sapiens eller Den tänkande människan behöver energi i likhet med allt liv Uppstod i Afrika? Ut ut Afrika Här står vi ca 8000 släktled senare Källa : Allt om Vetenskap och Wikipedia Bild 3
Energi för mat Kroppen behöver ~ 2200 kcal/dag (vid hårt arbete mer) 1 kcal=4,2 kj; 2200 kcal x 4,2 kj = 9 200 000 Ws, dvs 2,56 kwh per dag, ibland mer om vi arbetar mycket. + energi för matlagning. Energiåtgången beror av möjligheterna Fattigas system = låg verkningsgrad Rikas bättre 3 kwh/dag gör 1 100 kwh/år i ätbar form Matens energi och pris En brödbit 0,2 kwh 0,5 Euro/kWh Bacon 0,4 kwh/100g 0,7-1 Euro/kWh Potatis 0,1 kwh/100g 1 Euro/kWh Yoghurt 2 dl = 0,2 kwh 6 Euro/kWh 1 glas rött vin 0,15 kwh 10-20 Euro/kWh Dagens människa har balansproblem uttag intag Effekt 1 2kW 2-4 kw Bränsle wood/coal electricity verkningsgrad < 20% > 80% Behovet hos kund förvånansvärt lika Att motionera bort 1 kwh tar 3-6 tim och med 75 kr/tim på gymmet, 20-40 /kwh. Både in- och uttag styrs nu av affärsmän. Copyright Power Circle, research och bildbearbetning genom konsult Bild 4
Den moderna människans kräver mer energi, som beror av teknik och innovationer Människan vill också ha kraft för att flytta sig, göra saker, m.m.! Tidslinjen 1800 1850 1900 1950 2000 År Mänskliga trampverk Häst o oxdrivna verk förbränningskraft Värme-ångkraft Direktdrivna vindverk Direktdrivna vattenverk Elkraft Copyright Power Circle, research och bildbearbetning genom konsult Bild 5
Finns det gränser?. Ja naturligtvis. dess miljö vill se växter och djur Expansion & efterfrågan ekonomi samhälle människor Source: Google Earth Just nu (eller var det tills igår?) mäts begränsningen i CO 2 Copyright Power Circle, Research och bildbearbetning genom konsult Bild 6
IEA world energy scenario baseline + blue map to cope with CO 2 Talking Gt CO 2 The necessary reduction - 20% - 50% Source: IEA World Outlook Blue map Bild 7
Hur olika - eller lika - är världens satsningar? Vi behöver alla energi, men somliga har bättre tillgång än andra 1. Miljoner har elekricitet, 2. 25-30 % har alltför lite (brown-outs and load shedding) 3. 20-30 % har ingen el alls. Bild 8
Innovasjon og nettutvikling Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort.
En svensks energibehov I ätbar form El i hushåll Värme Bilkörning Summa 1 500 kwh/pers 2 000 kwh/pers (antag 4 pers i hushållet) 4 000 kwh/pers (antag 16 000 kwh och 4 pers i hush) 500 kwh/pers (2000 mil och 4 pers i hushållet, en bil) 6-8 000 kwh/ pers Tillkommer fritid och nöjen? samt samhället? (= administration, kontor, infrastruktur..) och industrin? (=samlad svensk ind. uktion Totalt (exkl mat) ca 40 000 kwh/pers varav ca 15 500 kwh som elenergi Bild 10
Sweden has changed dramatically This becomes electricty Ca 15 % of final usage oil coal Hp in Distr h nuclear. brutto Natural g Bio water wind The total energy supply of Sweden 1970 2011 Few CHPs in industry and for district heating Incl conversion losses Final usage Conversion losses Well established CHP in industry and for heating with > 80% bio + 10 % bio in transportsector This becomes electricity ~ 37 % of final usage Källa Energimyndigheten med bearbetning av Power Circle Bild 11
US Electricity consumption as part of total energy 1975 2009 The same gain of market for electricity 35,00 % 30,00 % 25,00 % 20,00 % 15,00 % Electricity share is up, from 10 % to 25 % 10,00 % 5,00 % Share of electricity in energy consumption 0,00 % Source: DOE and US statistics Bild 12
Vad händer då i Kina? Kina bäst och värst. Var 4:e vecka byggs 1000 MW vindkraft Var 3:e vecka byggs 1000 MW vattenkraft Varje vecka byggs 1000 MW kolkraft Var 8:e vecka tillverkas 1000 MW solceller Bild 13
Miljoner ton Totala CO-2-utsläpp Kina - USA Kyoto Köpenhamn Källa::BP Statistical Review of World Energy June 2010 Bild 14
Innovasjon og nettutvikling Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort.
Economy and carbon levels Selected countries GDP per capita + CO 2 outlet per cap with World references 45,0 40,0 35,0 30,0 GDP/cap in US$x1000 CO 2 outlets in ton/cap NO mellan OECD och världssnitt SWE på ~ världssnitt 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 World OECD China AR AUS BE CR SF FR GE IT JAP NO SP SE UK USA No logical conclusion that catches a link between GDP and pollution within reach Source: IEA key world statistics 2010 Bild 16
Olika förutsättningar driver elsystemutveckling åt lite olika håll! Most urban ~ 50% of world population. Least urban Source: UN and WBCSD 20110224 Bild 17
Innovasjon og nettutvikling Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort.
Vad sker med eluktionen nu? Ny Wind 2010 9 300 MW Nya resp ur-drift-tagna År 2009 source: EWEA Bild 19
GW 28 24 20 28 800 År 2010 Europas eluktion har förnyats 2000-2010 220 GW av Europas 820 GW eleffekt är ny. 25 % av elenergin genereras från kolkraft, 26 % från gas, 29 % från kärnkraft och 20 % är förnyelsebar. 16 Men gas och sol ökar kraftigt Vind ungefär det samma 12 År 2009 8 4 0 source: EWEA, Eurelectric Bild 20
Men det sker mycket på elanvändningssidan också! Kunder har många olika ny ukter, apparater och styrtekniker att välja på Ny belysning utvecklas snabbt Nya beteenden och nya förbrukningsmönster Elbilar Värmepumpar hushållsutrustning + lokal solkraft Vindkraft, batterier, m.m. m.m. Kunder kommer att agera och vi måste kunna ta hand om de nya mönstren! Bild 21
Innovasjon og nettutvikling Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort.
EPRIs syn på förändringen. Vi får nu betydligt mer komplexa system! (Liknande utsagor och bilder från EU, IEA, G8, m.fl.) Bild 23
Men elenergi existerar ju blott i nuet Elsystemets värdekedja Producenter Elnätaktörer för transporten Kundens område Mätning/måling Mätning/måling Produktion Mätning Mätning Kund Produktion Transmission Regionalnät Distribution Kund Produktion Kund Ständig balansakt Copyright Power Circle, research och bildbearbetning genom konsult Bild 24
I de nya systemen ökar komplexiteten Svårigheterna att säkert hålla balansen ökar också. Mycket nytt händer i båda skålarna. Sv K Produktionen följer efterfrågan Det traditionella elsystemet Reg N Reglersignal Lok N Få och enkla signaler kund kund kund Efterfrågan följer kända mönster Source:SvK + Power Circle Sv K Den konventionella uktionen följer konsumtion + ny uktion. Framtidens elsystem Reg N Svarssignaler Reglersignaler Lok N Massor av olika signaler El bil kund kund kund vp Nya inslag av konsumtion + ny uktion Bild 25
Stora värden finns redan i det befintliga elnätet 25 years Är det en föreller nackdel? 25 years Kanske för tidigt att svara, men problematiken måste hanteras Copyright Power Circle, research and presentation by konsult Bild 26
Förnyelsebar kraft är variabel och koncentrerad till vissa områden. Vattenkraft som utjämningskraft är intressant. Vind Vattenkraft med magasin Storskalig solkraft Copyright Power Circle, Research och bildbearbetning genom konsult Sådant driver behovet av nya transmissionsnät Bild 27
Men Nordens ev. export av miljöel har har bara delvis uppmärksammats i Bryssel! EU Commission: Energy Infrastructure Package. Export av CO 2 -snål el från hela Norden är inte ett prioriterat område för EU The new highways will have to take account of existing and future surplus areas, such as France, Norway or Sweden, and the complexity of the existing Central European North-South transmission corridor bringing surplus electricity from the North through Denmark and Germany to Southern German and Northern Italian deficit areas (page 41) Bild 28
Det finns flera exempel på nätplaner från Europas tankesmedjor Men möjligheterna för vindkraftexport från norr om 60:e breddgraden ser ingen just nu??? New EU interconnections up till 2020 New lines/grids for off-shore wind Source : EU vision Nov 2010 Att nå framgång i byråkratin är också viktigt för att lyckas Bild 29
Innovasjon og nettutvikling Det unika smarta elnätet Vi behöver energi och känner för klimatet. Vi går mot ökad elanvändning, men vi har lite olika förutsättningar och vi har många nya lösningar, som kräver mycket nytänk i elnäten, men också för samhället i stort. Bild 30
Elutveckling 1909-2009 Skala TWh/år och systemet mot 2030 à 50 Ser vi de nya pionjärerna? Släpper vi fram dom? 150 TWh 125 TWh 100 TWh 75 TWh 50 TWh 25 TWh Tidiga innovatörer T.ex. Jonas Wenström 1855-93 Mer Vindkraft, Solkraft, Bio och kanske Kärnkraft Mer Smartgrid, mer Nät Mer Elbilar, Värmepumpar och styrbar Förbrukning Mer Handel och Utlandsnät Mer Konkurrens m.m. 1910 1940 1970 2000 Pionjärfas Expansionsfas Marknadsfas Ny pionjärtid - SmartGrid Nations- och samhällsbyggartid Internationalisering o klimat Bild 31
Smart-Grid utvecklar inte bara elkraftsektorns konventionella värdekedja Producentens nya uppsamlingsnät Den traditionella elnätskedjan Kunders och aktörers elnätssegment Här finns många olika lösningar och nya nät och åtskilliga nya aktörer. Markägare, skogsbolag, nya tjänsteföretag, kundkonglomerat, riskkapitalbolag, m. fl. Helhetssynen är Smart-Grid Kundinstallationer för uktion och förbrukning, som utvecklas och styrs av många. T.ex. installatörer, apparattillverkare, telekomsektorn, datasektorn, bostadsföretag, m.fl. Bild 32
IEAs syn på SmartGrids komplexa roll i samhället Bild 33
Slutsatser 1. Elsektorn är kritisk för att kunna leverera klimatmålen 2. Eluktionen måste utvecklas både i ucent- och konsumentledet 3. Mest utveckling krävs nog av elnätet och elhandelssystemet 4. Alla innovativa krafter behöver släppas loss för att klara målen och bibehålla säker drift av systemen 5. Smart-Grid har blivit ett brand (märkesnamn) för energisystemets hela förnyelse Mänskligheten går vidare och har valt ut Elkraft, som ett medel. Nu hänger det på oss i branschen att göra jobbet! Fri bild från Fotoakuten Bild 34