Transport av el från vindkraftverk till havs Gustav Sandgren Henrik Hed Uppsats i Energitransporter Maskinteknik, Lunds tekniska högskola 2009-12-03 1
Innehållsförteckning 1. Sammanfattning 3 2. Inledning 4 2.1 Bakgrund 4 2.2 Metod, syfte, avgränsningar 4 3. Vindkraft 5 3.1 Vindens energi 5 3.2 Exempeldata för ett vindkraftverk 5 3.3 Effektreglering 5 3.4 Maskinhuset 6 3.5 Vindkraft till havs 8 4. Svenska elnätet 9 4.1 Stamnätet 9 4.2 Regionnät 9 4.3 Lokalnät 9 4.4 Kapacitet och anslutning till stamnätet 10 5. Elkvalité 11 6. Likströmsöverföring 12 6.1 HVDC 12 6.2 HVDC-light 12 6.3 Jämförelse HVDC och HVDC-light 12 6.4 Reaktiv effect 13 7. Sjökabel 14 7.1 Uppbyggnad 14 7.2 Installation 15 7.3 Drift & underhåll 16 8. Förutsättningar & konsekvenser 17 8.1 Miljö 17 8.2 Politik & ekonomi 17 9. Referenser 19 10. Tentamensfråga 20 2
1 Sammanfattning Önskan om mer energi från förnybara energikällor gör vindkraften till en allt mer intressant lösning. Sveriges regering har satt som mål att tiodubbla elproduktionen från vindkraft till år 2020. För att möjliggöra denna utveckling krävs stora utbyggnader av vindkraften till havs. Anledningen till utbyggnaden av vindkraften sker till havs är att vindkvaliteten är betydligt bättre, samt att det är enklare att få tillstånd jämfört med på land. En av svårigheterna med eltransport från havsbaserad vindkraft är de långa avstånden till elnäten på land. De långa avstånden kräver stora investeringar i långa kablar och utbyggnad av infrastruktur för elöverföring. Anslutningen till elnäten kräver en hög elkvalitet. Ny teknik gör det möjligt att överföra el med likström. Högspänd likströmsöverföring ger mindre förluster över långa avstånd och ökad elkvalitet. ABB är med deras HVDC-kablar världsledande inom utvecklingen av denna teknologi. 3
2 Inledning 2.1 Bakgrund Önskan om mer energi från förnybara energikällor gör vindkraften till en allt mer intressant lösning. Sveriges regering har satt som mål att tiodubbla elproduktionen från vindkraft till år 2020. För att möjliggöra denna utveckling krävs stora utbyggnader av vindkraften till havs. Möjligheterna till havs ses som mycket stora då det blåser mer och bättre, gränsskiktet är mycket mindre och ytan är stor. Förflyttningen till havs skapar också många problem. Landbaserade vindkraft har alltid byggts i områden där det funnits tillgång till ett relativt stabilt kraftnät. Detta är en stor kontrast till de stora vindkraftsparker som idag byggs långt ute till havs och som därför behöver långa överföringskablar. Då kablarna kommer in till land möts de ofta av relativt små och svaga lokalnät. Alltså kräver utbyggnaden av vindkraft till havs väldigt stora investeringar inte bara i vindkraftsparker utan även i infrastruktur för elöverföring. 2.2 Metod, syfte, avgränsningar Syftet med uppsatsen är att ge en orienterande bild av eltransport från vindkraft till havs. Uppsatsen utgår från att studenter som läser energitransport på Lunds teknisk högskola ska förstå och få en grundläggande bild av ämnet. Vi använder oss av källmaterial från internet både från energibolag, andra uppsatser kring ämnet, och myndigheter. Vi har även haft kontakt med ABB, genom Jörgen Larsen (Commercial Manager Installation) på ABB High Voltage Cables, en av världens främsta sjökabeltillverkare. Vår främsta avgränsning är att vi håller elektronikinnehållet på en förståelig nivå. Uppsatsen är också fokuserad geografiskt på Sverige. 4
3 Vindkraft 3.1 Vindens energi För att man ska kunna skapa elektricitet från vind finns det en del grundförutsättningar. Det självklara är att det måste blåsa. Det räcker inte med att det blåser utan vindens energi beror på hur stor densitet vinden har, vilket i sin tur beror på temperaturen. Är det kallare ute är vindens densitet högre och därmed finns det mer energi att ta tillvara på. Effekten man kan få ut skalar mot vindhastigheten i kubik vilket medför att en dubblering av vindhastigheten ger 8 gånger större effekt. Alltså är det otroligt viktigt att hitta platser där det blåser något mer än omkringliggande områden. Vinden ökar i styrka med höjden över havet. Detta beror på att påverkan av marken blir mindre ju högre upp man kommer. Detta beror främst på att gränsskiktet som skapas på grund av objekt uppströms(mark, berg, träd) är mycket tunnare här. Exempelvis är vindens medelhastighet 60 meter över marken i genomsnitt 20% högre än 15 meter över marken. Ute till havs är gränsskiktet betydligt tunnare än på land, vilket skapar gynnsamma förhållande för havsbaserade vindkraftverk. Betz lag beskriver att den maximala energin som går att utnyttja är Cp,max=16/27. Att det finns ett optimum beror på att effekten är beroende av flöde och tryckförändring över rotorn. Låter man turbinbladen ta all vind får man inget flöde genom kontrollvolymen och låter man all vind passera sker det ingen tryckförändring.[1] 3.2 Exempeldata för ett vindkraftverk Vindkraftverken blir allt större och större. Vestas producerar idag en modell som man kallar V90 och har en effekt på 3MW. Rotordiametern på ett verk kan vara hela 90m och mittpunkten finns på en höjd av 105m. Enligt E.on vind ger en förlängning av bladen med 22% en ökad effekt på 40%. I Sverige fanns det 2008 en installerad effekt på ca 1,02GW, 65GW i Europa och 120,8GW i hela världen.[1] 2008 invigdes Sveriges största vindkraftspark Lillgrund. Lillgrund består av 48st vindkraftverk och har en installerad effekt på 110MW. Vid tiden för invigningen var Lillgrund världens tredje största vindkraftspark och producerade 0,33TWh el per år. [2] 3.3 Effektreglering Risken när det blåser riktigt mycket är att vindkraftverket tar skada. Det är då mycket viktigt att det finns någon typ av reglering av effekten. De två vanligaste sätten är reglering via pitch eller stall. Stalltekniken används mest på äldre verk och bygger på att turbulens uppstår ju högre vindhastigheten blir. Turbulensen gör att lyftkraften minskar och motståndet ökar. Pitch är den vanligaste regleringsformen på nya vindkraftsverk och bygger på att bladvinkeln ändras för att släppa igenom mer vind när det blåser mycket. Detta kräver ett aktivt kontrollsystem.[1] 5
3.4 Maskinhuset Figure 1. Genomskärning av maskinhus. Courtesy to Vattenfall Bilden ovan visar en genomskärning av maskinhuset från ett vindkraftverk. De huvudsakliga komponenterna består av en rotor med 2 eller 3 blad som via en axel för fram mekanisk kraft till en generator som i sin tur ändrar denna mekaniska kraft till el. Idag finns det 3 huvudsakliga sätt att utforma kraftöverföringen på. Det är med hjälp av växellåda, med växellåda + kraftomformare och slutligen med en direktdriven generator utan växellåda. Förutom detta finns det mekaniska bromsar och girsystem som används för att vrida verket i vindens riktning. Med växellåda Figure 2. Fastvarvtalsturbin med asynkrongenerator. Courtesy to ElForsk Växellådan som finns innan generatorn har som uppgift att växla upp det låga varvtalet som rotorn har till asynkrongeneratorns fasta varvtal som är mycket snabbare. Då generatorn måste vara ansluten till elnätet krävs det att frekvensen är stadigt 50Hz. Vindkraftverk med endast växellåda tillverkas nästan inte alls längre. 6
Växellåda och kraftomformare Figure 3. Variabelvarvtalsturbin med (a-)synkrongenerator. Courtesy to ElForsk På denna version av koppling finns det en kraftomformare. Den största fördelen är att generatorn kan arbeta med variabelt varvtal. Den är alltså inte låst till elnätets 50Hz. Det blir en betydligt skonsammare behandling mellan rotor och generator. Vestas, Siemens och REpower är företag som tillverkar bland annat använder sig av detta alternativ. Direktdriven generator, utan växellåda Figure 4. Variabelvarvtalsturbin med omriktare. Courtesy to ElForsk I detta fall använder man sig av en mångpolig synkrongenerator. Denna styrs direkt av rotorn och har därför ett lågt varvtal. Kraftomformaren löser även här problemet med variabelt varvtal. Denna lösning används idag av Enercon och Siemens och anses vara robust på grund av färre mekaniska delar än de andra alternativen. [1] 7
3.5 Vindkraft till havs Utvecklingen från land- till havsbaserade vindkraft skapar en del problem. Landbaserade vindkraft har alltid byggts i områden där det funnits tillgång till ett relativt stabilt kraftnät. Detta är en stor kontrast till de stora vindkraftsparker som idag byggs långt ute till havs och som behöver långa överföringskablar. Då kablarna kommer in till land möts de ofta av relativt små och svaga lokalnät. Att utvecklingen allt mer och mer leder till att det byggs stora vindkraftsparker med många kraftverk gör att man bygger ett internt kabelnät inom parken. Detta kabelnät kan vara mycket stort, vilket gör det sårbart för utbredning av högfrekventa transienter. Kabelnätet sammanlänkas sedan i en transformatorplattform för att sedan dras i en gemensam kabel in till land. Sker sammanlänkningen ute till havs istället för på land reduceras antalet kablar och förluster. Dessutom är det oftast ur en miljösynpunkt ett bättre alternativ.[3] Figure 5. Sammanlänkning av vindkraftspark. Courtesy to VindForsk 8
4 Svenska elnätet Det svenska elnätet delas oftast upp i tre delar, det överordnade stamnätet, regionnät och lokalnät. 4.1 Stamnätet Stamnätet är ett transmissionsnät som används för att överföra väldigt stora effekter på långa avstånd. Spänningen i nätet är väldigt högt, upp till 400 kv. För att hålla uppe effektiviteten på stamnätet vill man hålla nere antalet anslutningspunkter. En ökning av anslutningspunkter ökar antalet felkällor på nätet och minskar då dess effektivitet. Stamnätet ägs och förvaltas av den statliga myndigheten Svenska Kraftnät. Stamnätet förbinder oss även med Finland, Norge och Danmark via det så kallade Nordel-systemet, där de genom Nordpool, den nordiska elbörsen, kan handla el av varandra. Stamnätet har också en länk till både Tyskland och Polen som möjliggör ytterligare elhandel utanför gränserna.[4][5] 4.2 Regionnät Regionnäten länkar samman stamnätet med tunga industrier såsom pappersbruk och stålverk, och levererar vidare el ut till lokalnäten. Spänningen i dessa nät ligger i intervallet 70-130 kv Regionnäten ägs och drivs av energiföretag som till exempel EON, Vattenfall och Fortum.[4][5] 4.3 Lokalnät Lokalnäten har som uppgift att sammankoppla regionnäten till konsumenterna. Innan elen distribueras ut till användarna transformeras den till 400/230 V. Lokalnäten har också som uppgift att sammankoppla mindre elproducenter till det lokala distributionsnätet.[4][5] Figure 6: Svenska stamnätet. Courtesy to Svenska kraftnät 9
4.4 Kapacitet och anslutning till stamnätet Stamnätet har begränsad kapacitet för överföring av effekt. Svenska Kraftnät använder sig av mothandel för att motverka överbelastning på stamnätet. Mothandel innebär att regioner med effektöverskott säljer elenergi till regioner med effektunderskott. Detta är ett effektivt sätt att minska belastningen på stamnätet, framförallt belastningen genom de så kallade flaskhalsarna. Ny elproduktion ska helst anslutas till nät med lägsta möjliga spänning. Produktionsanläggningar med installerad effekt över 100 MW kan dock få möjlighet att ansluta sig till stamnätet. Vindkraftsprojekt som fått godkänt av den regionala länsstyrelsen har möjlighet att skriva ett så kallat kapacitetsavtal med Svenska Kraftnät. Avtalet innebär att man reserverar ledig kapacitet på stamnätet. Detta avtal gäller i ett år, men kan förlängas årsvis om man kan påvisa klara framsteg i realiserandet av projektet. Om flera vindkraftsföretag projekterar inom samma region så skall dessa samordna sig för att eftersträva gemensam anslutningspunkt till stamnätet. Anslutning av havsbaserad vindkraft sker på samma villkor som för landbaserad.[6] 10
5 Elkvalitet I uttagen förväntar vi oss att få el med 230 V spänning och med frekvensen 50 Hz. Avvikelser från detta innebär en försämring av elkvaliteten. Den ideala elen uppnås då spänning och ström är fortgående och sinusformad (växelström), med konstant amplitud och frekvens, avvikelser från detta är också försämringar av elkvaliteten. Dessa avvikelser delas in i ett antal olika begrepp: spänningshöjningar/sänkningar, transienter, flicker, osymmetri, övertoner, och frekvensavvikelser. Vi går inte in djupare på dessa benämningar. Dock kan vi konstatera att dessa störningar försämrar verkningsgraden vid transport av el, samt kan orsaka haverier på maskiner och elektronik. Dessa haverier medför stora kostnader i form av produktionsstopp och reparationskostnader. Därför är det väldigt viktigt att all elproduktion säkerställer god elkvalitet. Det finns både nationella och internationella bestämmelser för hur elkvaliteten ska vara. [7] Vindkraftverk generar elstörningar främst på grund av varierande produktion, men också vid reglering med kraftelektronik. Det är samma problem för vindkraft till havs som för land. Val av transmissionssystem och vindkraftskomponenter påverkar elkvaliteten. Bland annat ger HVDC tekniken med strömriktarstationer mycket god elkvalitet, vilket avhandlas senare. Olika nätägare ställer olika höga krav på elkvaliteten, beroende på nätets tålighet av fluktuationer.[8] 11
6 Likströmsöverföring Likström har till skillnad mot växelströmmen alltid samma riktning. Att växelströmmen historiskt sett varit det naturliga valet beror på dess egenskaper att enkelt kunna transformeras till olika spänningsnivåer. Växelström används fortfarande mellan vindkraften inom parken. Ny teknik har nu öppnat dörren för att överföra el med hjälp av likström. 6.1 HVDC HVDC står för High Voltage Direct Current som betyder högspänd likström. Tekniken används för att överföra el över stora avstånd då förlusterna är mycket mindre än vad de är vid växelströmsöverföring. Att använda likström istället för växelström gör det dessutom lättare att koppla ihop nät från olika länder med olika frekvenser. En typisk HVDC kabel överför en effekt på mellan 1000 och 3000MW.[9] 6.2 HVDC-light ABB har utvecklat en ny teknik som kallas HVDC-light. Tekniken går även under det gemensamma namnet HVDC-VSC(HVDC-Voltage Source Converter), där även Siemens HVDC-plus tillhör.[10] HVDC-light tekniken lämpar sig speciellt bra för vindkraftverk då de lägre kraven för effektöverföring minskar storleken och priset på kabeln. Kabeln är anpassad för nedgrävning vilket krävs för kabeldragningen till havsbaserade vindkraftverk. HVDC-light kabeln har god möjlighet att reglera effekt och höja elkvaliteten, vilket är särskilt viktigt för vindkraftverk till havs. En HVDC-light kabel kan överföra en effekt på mellan 10-350MW.[11] 6.3 Jämförelse HVDC och HVDC-light Överföringen bygger på att man ändrar växelström till likström i en strömriktarstation för att sedan leda likströmmen över en större sträcka för att i slutändan ändra tillbaka till växelström och koppla på vanliga nätet. Denna omvandling sker med en tyristor om man använder HVDC kabel och IGBT-transistor om man använder HVDC-light kabel. En fördel med IGBT-transistor är att denna är mycket snabbare på att förvandla växelström till likström än vad tyristorerna är. En tyristor är beroende av nätets växelspänning vilket gör den begränsad till en viss frekvens, som i Sverige är 50Hz. En IGBT-transistor däremot är helt oberoende av nätets växelspänning vilket gör att HVDC-light kan vara aktivt även då nätet har havererat. IGBT-transistorerna går att reglera mycket snabbt vilket gör att man med HVDC-light tekniken kan hjälpa till vid störningar i elnätet. Den största skillnaden är ändå ovan nämnda effektskillnader. HVDC-light kan ännu inte leverera mer än 350MW, medan HVDC-classic kan leverera 10 gånger så mycket. Skarvningen av en HVDC kabel är komplicerad då den är isolerad med oljeimpregnerat papper medan light kabeln är gjord av polymer och är därför mycket lättare att skarva. Lightmodellen har något större förluster än den klassiska HVDC kabeln. Så länge man inte projekterar för en väldigt stor vindkraftspark med en kapacitet över 350MW så är HVDC-light tekniken att föredra framför den klassiska HVDC kabeln.[12] 12
6.4 Reaktiv effekt Att kunna hantera och styra reaktiv effekt är mycket viktigt. Vid vindkraftsparker är påverkan stor på spänningskvaliteten vid inkoppling vilket gör att det blir ökade förluster. Bra styrning av reaktiv effekt minimerar denna påverkan. Reaktiv effekt skapar man antingen med hjälp av synkronmaskiner eller kondensatorer.[13] 13
7 Sjökabel Elenergitransporten från vindkraftspark till fastland sker med sjökabel. I takt med att vindkraftsparkerna växer så övergår tekniken mer och mer till HVDC kablar. Det lönar sig främst vid längre transporter, då förlusterna blir mindre än med växelströms-teknologin och elkvaliteten blir avsevärt mycket bättre på grund av den tillhörande VSC-teknologin, läs mer om det i avsnittet om likströmsöverföring. ABB är idag en av världens ledande kabeltillverkare, och är främst inriktade på HVDC-teknologin. Om installationen av en sjökabel utförs rätt har den lika lång livslängd som motsvarande landkabel. [14][15] 7.1 Uppbyggnad En modern sjökabel har liknande uppbyggnad oavsett om det är växelström eller likström, de skiljer sig till funktionen men består av samma huvudkomponenter. ABB tillverkar alltid sina kablar specialanpassade efter funktionen och kraven som ställs för det aktuella projektet. Man kan till exempel välja att få fler ledare, fiberoptik och extra skyddsegenskaper.[14][15][16] Ledaren, som är kärnan i kabeln, består av koppar eller aluminium. Kabeln kan ha fler än en ledare (t.ex. trefas växelströmskabel), och är då separerade tills efter skärmningen. 1. 2. Inre ledande skikt, är av så kallat halvledar-material oftast halvledande PEX. Halvledande PEX är vanlig PEX med tillsatt kimrök (kolpulver), vilket gör materialet halvledande. 3. Isolering. PEX, plastmaterial med uppgift att isolera. 4. Yttre ledande skikt, se 2. 5. Laminat, för att skydda halvledaren från skärmen. 6. Skärm, för radiell vattentätning, och mekaniskt skydd. Finns i olika material t.ex. bly(på bilden), koppar eller aluminium. 7. Longitudinell tätning, till vattentätning i längdriktningen används oftast så kallat halvledande svällband. Dessa återfinns också ofta mellan yttre ledande skikt och skärm. 8. Armering, för externt fysiskt skydd av kabeln, består av galvaniserad ståltråd tvinnad runt kabeln. Figure 7. Uppbyggnad av kabel. Courtesy to ABB 9. Ytterskydd, det yttersta lagret är till för att skydda framförallt armeringen, och ge kabeln en arbetsvänlig yta. Oftast används tvinnat garn(polypropylen) som impregnerats med bitumen(tjära). 14
7.2 Installation Installation av kabel till havs är generellt 10 ggr dyrare, till stor del beroende på förutsättningarna med att arbeta till havs. De största problemen/riskerna under installation av sjökabel och offshore plattformen är: - Otillräcklig/otillförlitlig sjöbottenundersökning. Det skapas problem, och är tidsödande, om kabeln inte kan läggas där det var tänkt. Problemen undviks genom att göra en noggrann sjöbottenundersökning. - Hård botten som gör att man inte kommer ned med kabeln, detta ska givetvis upptäckas under sjöbottenundersökningen. Det finns ett antal olika metoder för att skydda en kabel som inte grävs ner under sjöbotten, bland annat genom att täcka kabeln med betong eller sten. - Väder (vind, vågor, vattenström, sikt, is) kan leda till att arbetet måste avbrytas för att fortsätta en annan dag, vilket leder till ökade kostnader. - Haveri av installationsutrustning. Om utrustning havererar innebär det förutom reparationskostnader dyra omkostnader på grund av förseningar. - Korsning av befintliga installationer, t.ex. gas-/avloppsledningar och kommunikationsledningar. Om möjligt vill man gräva ner kabeln under sjöbotten. Det finns ett flertal tekniker för nedsänkning av kabeln i sjöbottnen. Val av teknik beror främst på sjöbottnens egenskaper. Vid spolteknik använder man en slags undervattens högtrycksspruta, som spolar upp ett dike. Plogteknik fungerar som det låter man plogar upp ett dike. Man kan också använda sig av muddring, vilket betyder att man gräver alternativt suger upp bottensedimenten, denna teknik kräver relativt mjuk botten. Kabeln kan transporteras till installationsplatsen på olika sätt. Ett vanligt sätt är att kabeln är upplindad på trumma i olika längder vilket kräver att man skarvar ihop kabeln vid iläggning. För stora projekt med långa och grova kablar kan man också coila (lägga kabeln i en ring, se figure 8) kabeln direkt på ett fartyg vid tillverkningen. På detta sätt får man betydligt längre längder innan det krävs skarvningar, och också färre avbrott i produktionen av kabeln. [14] Figure 8. Lastning av kabel. Courtesy to ABB 15
7.3 Drift & Underhåll Sjökablar som är rätt installerade är underhållsfria under sin livstid. En rätt installerad kabel ska ta hänsyn till: - Skydd mot sjöfart och allt den för med sig, t.ex. ankare, trålar, tappade objekt. - Vattenströmmar, enklast om den är nedgrävd annars ska den vara täckt av betong eller sten. - Rörliga sanddynor. Sjöbotten kan bestå av rörliga sanddynor vilket kan göra att kabeln sjunker ner längre än väntat. Kabeln blir då varmare under drift än beräknat, vilket sänker livslängden. - Isläggning vid kusten kan utgöra stora påfrestningar på kabeln. Dessa undviks genom rätt installation, t.ex. att kabeln är nedgrävd under övergången mellan sjö och land. - Erosion, kabelinstallationen ska ta hänsyn till problem med eventuell erosion. 16
8 Förutsättningar & konsekvenser 8.1 Miljö Vindkraft till havs placeras idag helst inte på alltför djupt vatten. Detta medför att de så kallade utsjöbankarna är ytterst intressanta då vattendjupet här inte är så stort. Utsjöbankarna är dessutom väldigt värdefulla för den biologiska mångfalden. Det är ännu inte dokumenterat huruvida den biologiska mångfalden gynnas eller tar skada av vindkraftverken. Betongfundamenten som vindkraften står på kan fungera som konstgjorda rev och därmed gynna vissa arter. Samtidigt skapas det vibrationer från verket som kan vara avskräckande för andra arter. Byggandet och kabelläggningen kan förstöra och störa olika fiskars hem- och lekområde. Det finns även osäkerheter kring hur mycket vattenlivet störs av det elektromagnetiska fält och infraljud som uppstår kring kablarna. Vissa menar att exempelvis ålar har svårt att orientera sig runt dessa magnetfält. Tidigare undersökningar har visat att likströmskablar stör ålens orienteringsförmåga när den är i magnetfältet och när den väl kommer ut ur det har deras tidigare kursriktning blivit förskjuten. Tester på växelströmskablar har visat att det tar längre tid för ålar att ta sig förbi kablarna men att det inte handlar om någon stor effekt och därför inte är speciellt oroväckande. Naturvårdsverkets kunskapsprogram Vindval har gjort en undersökning där de i laboratoriemiljö testade hur aborre, öring och mört påverkades av det ljud som uppstår av ett vindraftverk. Testet visade att arterna inte var särskilt känsliga för ljudet. Tidigare studier har dessutom visat att fiskar snabbt vänjer sig vid nya ljud och vibrationer.[17] Konflikter uppstår ofta med yrkesfiskare i området. Däremot kan det bli en vinst för ekosystemet eftersom det är förbjudet att bottentråla i närheten av vindkraftsparker. Nedläggningen av kabeln kan ske på olika sätt, nerspolning, nergrävning och läggning direkt på botten. Det uppstår oftast grumligt vatten vid nedläggningen av kabeln som tillfälligt kan störa både fiskar och växter. Denna grumlighet är relativt snabbt övergående, men om det finns föroreningar i botten kan dessa friläggas och spridas.[18] 8.2 Politik & ekonomi Regeringen har satt som mål att till år 2020 ska hälften av Sveriges energiproduktion vara från förnybara energikällor. För att detta mål ska kunna nås krävs en utbyggnad av vindkraften. Målet är att vindkraften ska producera 30 TWh el år 2020, varav ca 10 TWh ska komma från havsbaserad vindkraft. Tillståndsprocessen för vindkraftverk i Sverige har länge varit en lång och utdragen process med två parallella tillståndsprövningar. En som bedöms utifrån miljöbalken och en prövning som utgår från plan och bygglagen. Detta har medfört att från och med 1 augusti i år har kravet på bygglov och detaljplan slopats för projekt godkända enligt miljöbalken. Med detta hoppas regeringen att tillståndsprocessen förenklas vilket leder till ökad utbyggnad av vindkraftverk. Anslutning av stora vindkraftsparker till elnätet ses fortfarande som en krånglig process av vindkraftsprojektörer. Detta är något som regeringen tillsammans med Svenska Kraftnät kommer att se över. En anledning till att fokus de senaste åren har flyttats till havsbaserade vindkraftsparker är att det har varit relativt sett enklare att få tillstånd till de stora anläggningarna här. 17
För att klara ökningen av förnybar energi finns det i Sverige idag ett stödsystem för tekniker med grön elproduktion. Detta system är så kallat teknikneutralt vilket innebär att det inte gynnar vissa teknologier framför andra utan låter konkurrensen styra marknaden, vilket man tror är bäst ur ett samhällsekonomiskt perspektiv. Eftersom bidragen blir lika stora till de etablerade teknikerna som till de nya blir det svårt för nya tekniker att slå igenom då de ofta behöver en rejäl ekonomisk satsning för att slå igenom. Havsbaserad vindkraft är betydligt dyrare än vindkraft på land, främst på grund av att installationskostnaderna är ungefär 10 ggr högre för vindkraft till havs än på land. [19][20] 18
9 Referenser [1] E.ON gästföreläsning i Turbomaskinernas teori: http://www.tpe.energy.lth.se/fileadmin/tpe/kurser/eon_vind.pdf [2] Energimyndigheten Lillgrund: http://www.energimyndigheten.se/sv/om-oss/varverksamhet/framjande-av-vindkraft1/marknadsintroduktionvindpilotprojekt/beviljadeprojekt/lillgrund/ [3] Elsystem inom vindkraftstation Vindforsk teknikrapport 9:08 [4] Svenska kraftnät: http://www.svk.se/om-oss/nattjanst/ [5] Svensk Energi: http://www.svenskenergi.se/sv/om-el/elnatet/ [6] Svenska Kraftnät, Vägledning för anslutning av Vindkraft till stamnätet: http://www.svk.se/global/06_energimarknaden/pdf/vindkraft/090326_vagledning_vindkraft.pdf [7] Om Elkvalité: www.unipower.se [8] Vindkraft och elnät i samverkan: http://www.natverketforvindbruk.se/sv/tillstandplanering/elnat/checklista-for-natanslutning-avvindkraft/ [9] ABB: http://www.abb.com/cawp/gad02181/64474f6d6b859f23c1256dbe00452b29.aspx [10] Byggvärlden.se: http://www.byggvarlden.se/nyheter/energi_miljo/article88615.ece [11] ABB: http://www.abb.se/cawp/gad02181/772dad56ec82ac7bc1256dbe00458849.aspx [12] ABB: http://www.abb.se/cawp/seabb361/99dc9b737015875dc1257251003028b3.aspx [13] Kompensering av reaktiv effekt vid vindkraftverk. Björklund och Insulán: http://webfiles.portal.chalmers.se/et/msc/bjorklund&insulanmsc.pdf [14] Intervju med Jörgen Larsen, Commercial Manager Installation på ABB High Voltage Cables i Karlskrona [15] ABB produktguide, Sjökabel: http://www.abb.se/product/se/9aac30200079.aspx?country=se [16] Submarine power systems: http://www.prysmian.com/our-products/energy/powertransmission/submarine_energy_systems.html [17] Vindval, Vindkraftens miljöpåverkan: http://www.naturvardsverket.se/documents/publikationer/620-8310-6.pdf 19
[18] Sydlänken, kabelförläggning i vättern: http://www.svk.se/global/03_projekt/pdf/sydvastlanken/sydlanken_forstudie_komplettering_ Kabelforlaggning_Vattern.pdf [19 ] Svensk Energi: http://www.svenskenergi.se/sv/vi-arbetar-med/elproduktion/vindkraft/ [20] Regeringskansliet: http://www.regeringen.se/sb/d/2448/a/120444 10 Tentamensfråga Vilka är de två främsta fördelarna med att transportera el med högspänd likström från havsbaserad vindkraft? 20