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
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%)
Identifierade vindkraftsprojekt i Sverige: Identifierade vindkrafts-projekt: 45000 MW ( 100 TWh/år) Dagens situation: Vattenkraft 16000 MW ( 65 TWh) Kärnkraft: 9000 MW ( 65 TWh) total of 25000 MW
Elsystem med 45 TWh vind: 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 ca 2012 Danmark 3871 43093 0,0898 Tyskland 29060 356733 0,0815 Spanien 21674 504782 0,0429 Portugal 4083 92000 0,0444 Sverige 18000 (i denna studie) 449964 0,0400
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
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 100,000... procent, 4. Punkt 1-3 ska upprätthållas på ett ekonomiskt och hållbart sätt.
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.
Studie av nära 100% förnybart Sverige (el) Frågeställningar: Potential, Vad kan man göra, Vad får man plats med Tekniska möjligheter
Ny upplaga av rapport: 22 juni 2014 40% sol+vind Frågeställningar/ utmaningar: Var kommer vindkraften hamna? Klara låg vind! = topp-effekt Hantera hög vind = masströghet/spill Klara överföring = kapacitet och spänning http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchid=1&pid=diva2:727697
Behov av extra topp-effekt! Hög vind minska kraftvärmen
Års-behov av topp-effekt Kostnad för detta: ca 2 öre/kwh
Låg vind hög konsumtion Utmaningar: Ca 4800-5300 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. http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchid=1&pid=diva2:727697
Överskotts-situation (augusti) 16000 14000 12000 Consumption Hydro power Wind power Solar power CHP 10000 MWh/h 8000 6000 4000 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Consumption from 1 August to 10 August Ej OK: 83% gräns, min-vatten, min-kraftvärme
Överskotts-situation (augusti) 16000 14000 12000 Consumption Hydro power Wind power Solar power CHP 10000 MWh/h 8000 6000 4000 2000 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Consumption from 1 August to 10 August Nu OK: 83% gräns, min-vatten, min-kraftvärme
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 http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchid=1&pid=diva2:727697
Vattenkraft: Varaktighets-kurva Min-nivå: 1875 MW: Behövs under 860 timmar Max-nivå: 12951 MW: Behövs under 765 timmar
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.
Överföring Utmaningar: Ca 5000 MW snitt 1 Ca 8500 MW snitt 2 Ekonomisk dimensionering behövs! Spänningen måste hållas (även utan kärnkraft) http://kth.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchid=1&pid=diva2:727697
Överskotts -situation (augusti 1-10) Vindkrafts-produktion
Överskotts-situation (augusti 1-10)
Överskotts-situation (augusti 1-10)
Överförings-situation (jan 21 feb 1) Vindkrafts-produktion
Överförings-situation (jan 21 feb 1)
Överföring på årsbasis : idag 7000 MW
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!