Håkan Johansson ABB SERO 2014 04 05. Smarta nät och smarta städer Spar energi använd mer el!

Håkan Johansson ABB SERO 2014 04 05 Smarta nät och smarta städer Spar energi använd mer el!

April 17, 2014 Slide 2

April 17, 2014 Slide 3

WW expected development Background to Smart Grid driver April 17, 2014 Slide 4 Source: BP Energy Outlook 2030 (2011)

Nödvändiga kompletteringar i dagens elnät Nätanslutning av förnybar produktion Infrastruktur för elfordon och hamnanslutning av båtar Ökning av överföringsförmåga Förbättrad styrning av distributionsnät Aktiva elkonsumenter Micro generering Ökat behov av balanskraft Förbättrad nät- styrning och säkerhet Förbättrad el-kvalitet Affärsmodeller Standarder Energieffektivitet April 17, 2014 Slide 5

Minska förluster längs energikedjan ABB:s Smart Grid teknik bidrar i varje led Primär energi Transport Generering Överföring/ distribution Industriella processer Tillverkningsindustri Tillgänglig energi Effektivare utvinning Energieffektiva transporter Effektivare förbränning Lägre överföringsförluster och effektivare transformatorer 80% förluster Högre produktivitet 30% förbättring Effektivare motorer och drivsystem Marin & pipelines Nätdrift Processautomation Kraftverksautomation Processautomation Motorer och drivsystem April 17, 2014 Slide 6

Ambitiös svensk energipolitik Planeringsmål för Sverige Vind 30 TWh, 12 000 MW Jämfört med Vatten 16 000 MW Kärnkraft 9 000 MW Några av Sveriges mål till år 2020 50 % av Sveriges energi ska komma från förnybara energikällor Energianvändningen ska bli 20 % mer effektiv 10 % av energin inom transportsektorn ska komma från förnybara energikällor Fossilfri fordonsflotta år 2030 Inga nettoutsläpp av växthusgaser år 2050 Vindproduktion tredje ben bredvid kärnkraft och vattenkraft Svenska fokusområden är - smarta nät, vind, biobränsle och hållbara städer 17 april 2014 Slide 10

April 17, 2014 Slide 11

Smart Grid utmaningarna Ett pussel som påverkar hela energikedjan Efterfrågeresponse Integrering av förnybar energi Tillförlitlight och effektivitet Integrering av elfordon April 17, 2014 Slide 12

ABB:s Smart Grid-system och produkterbjudande för: Integrering av förnybar energi Fjärrkontroll av vindkraftverk Effektiv överföring långa avstånd Fjärrkontroll av solkraftverk Ökning av kapacitet och stabilitet i näten Nätdrift med distribuerad generering Energilager för balanskraft April 17, 2014 Slide 13

ABB:s Smart Grid-system och produkterbjudande för: Integrering av elfordon Anslutning elfordon Laddning Debitering Ökning av nätkapacitet Öka stabilitet med energilagring Stationär Elfordon Flödesstyrning Efterfrågerespons Prissättning i realtid April 17, 2014 Slide 14

E-mobility Fokusera på helheten Voltage Levels S u b tr a n s m is s io n N e tw o r k 132, kv 11, kv 0,4 k V B u s 1 3 0 k V B u s S S Feeder to rural L o a d R e s t B us R ural Cable (1) Trafo 40 MVA C a b le ( 2 ) 5 x 800 kv.. (2 ) B u s S ta tio n B u s (1 ) (3 ) L o a d ( 2 ) L o a d R e s t April 17, 2014 Slide 15

Hur påverkas nätet? Exempel Västerås Residential neighborhood in Västerås: 270 households Rich,well-educated milieu potentially early adaptors Warm summer evening Evening load peak lasts about one hour EV charging power: 2.4 kw April 17, 2014 Slide 16

Nätpåverkan Transformatorns last 10 kv Allmogeplatsen Secondary SS 400 V 11 kv/420 V 800 kva, ONAN T1-1311 X=4.829% T2-1310 R=0.829% Delta-Y Connection Star Pt. solidly grounded on LV side 11 kv/420 V 800 kva, ONAN X=4.829% R=0.829% Delta-Y Connection Star Pt. solidly grounded on LV side Default tap position is tap 2 and the effective transformer ratio for this tap is 11275 V to 420 V. Tap changers can be operated only manually. 400 V Section 1 95AX/150 AX/ 150 AX 20 m Section 4 2X240 N1XV 130 m Section 5 240 N1XV 130 m Section 6 240 N1XV 200 m ET18703 Section 8 240 N1XV 190 m K58201 Section 2 120 FKKJ 100 m K349302 Section 3 240 AKKJ 200 m ET18701 ET18702 Section 7 120 FKKJ 70 m KL1431A,B,D,E Section 9 50 FKKJ 100 m K382901 KL4209A01 + K420901 K349301 KL4209B02 + 4 others KL1431F01 Ambient Temperature 30.0 25.0 Temperature (deg C) 20.0 15.0 10.0 Ambient Temperature Now all EV owners plug in their car at 6pm! 5.0 0.0 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (hr) April 17, 2014 Slide 17

Impact on the grid Load on distribution transformers in residential area Load at transformer Transformer specifications: 1200 800kVA kw or kva 1000 800 600 400 Trafo II (kva) 10% EV penetration 25% EV penetration 50% EV penetration Overcurrent Trip : 1.18 pu Thermal Trip: 90 C Top Oil, 110 C Hotspot 200 0 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (hr) Hot Spot Temperature of Transformer II 120.00 Transformer disconnects Temperature (deg C) 110.00 100.00 Rated Hotspot Temp (C) 10% EV penetration 25% EV penetration 50% EV penetration A local EV penetration of >10% causes a blackout for entire residential area! 90.00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (Hr)

ABB:s Smart Grid-system och produkterbjudande för: Effektivitet och tillförlitlighet Markkabel Reducera spetslast Husautomation Öka nät kapaciteten och minska överföringsförluster Reducera spetslast Process automation Nätövervakning IT-säkerhet Avbrottshantering med fjärrstyrd felsökning och förbättrad kundinformation Effektiv avbrottshantering Styrning och övervakning Zon koncept Energilager för Reservkraft Belastningstoppar Nätdrift distribuerad generering Microgrid April 17, 2014 Slide 19

ABB s Smart Grid system och produkt erbjudande för: Interaktiv efterfrågerespons Efterfrågerespons Husautomation Efterfrågerespons Processautomation Efterfrågerespons elfordon Laddning Energilagring Affärsmodell Prissättning realtid Tariffer Efterfrågerespons Energilagring Efterfrågerespons Distribuerad generering April 17, 2014 Slide 20

Smart Grid - Utvecklingsprojekt Stockholm Royal Seaport (Norra Djurgårdsstaden) Vision Stockholm Royal Seaport En stadsdel med utpräglad miljöprofil världsklass Mål Fokusområden Energieffektivitet (50%) Transporter Kretsloppstänkande Livsstilsfrågor 2030 fri från fossila bränslen 2020 CO2-utsläpp lägre än 1,5 ton per person April 17, 2014 Slide 21

Nobel Laureate Symposium 2011 The Stockholm Memorandum Sustainable Cities April 17, 2014 Slide 22

Quote from Time Full system- and customer perspective coverage An open national arena for innovation and research around smart grids for urban areas. Stockholm Royal Institute of Technology, a hub for research Small and medium sized companies The energy industry April 17, 2014 Slide 23

September 4, 2013 April 17, 2014 Slide 24

ABB Smart Grid Gotland Energilager, elbilar Satsning på såväl stor som småskalig vind, sol samt HVDC Ödrift samt laddinfrastruktur för elbilar Utökad automation av landsbyggdsnät Aktiva kunder, industrier, köpcenter samt hotel Maximera utnyttjande av förnybar energi, optimerad spänningskontroll, aktiva hus April 17, 2014 Slide 25

Integration av stora mängder vindkraft Gotland - en fullskalig testplats Smart Grid Lab övervakning, kontroll och styrning Aktiva industrier och lantbruk Aktiva hushåll Energilager Miljöanpassade transformatorstationer Utveckling av distributionsnätet Prosumers Month DD, Year Slide 26

Smart Grid Rekrytering av unga ingenjörer för kraftindustrin. April 17, 2014 Slide 27 Nya tekniska områden Nya affärsmodeller och företag Nya människor Väcka tidigt intresse Uppmuntra innovation och utbildning Nätverka Sveriges export ska fördubblas Jag sätter nu upp målet att Sverige ska fördubbla sin export på fem år. Detta kan skapa uppemot en halv miljon nya jobb, skriver handelsminister Ewa Björling. - En tydligare och mer positiv bild av Sverige i världen - Tillvaratagande av alla exportresurser Debattartikel Svenska Dagbladet 7 juni 2010 Ewa Björling, Handelsminister

Smart Grid Roadmap Kommersiellt tillgänglig teknologi/komponenter Smart Grid evolution Mature phase (7-10+ years) Residential/Community Energy storage Active houses Demand Response Emerging phase (3-7 years) Integration electric vehicles Distribution Automation April 17, 2014 Slide 28 Initial phase (1-3 years) AMI integration with operational system Pilots for energy storage, active houses, electric vehicles, demand response, distribution automation, AMI integration Integration large scale wind/solar farms Smart Meters for billing Shore to ship power Building and house control SVC Light with Energy Storage Network Management Substation Automation with IEC61850 (FACTS) including SVC and STATCOM HVDC Light system Environmental and energy efficient equipments Today s business Time Smart Grid

Sammanfattning April 17, 2014 Slide 29 Smart S/S Integrering förnybart Smarta nät, Energieffektiva lösningar politikernas, myndigheternas & marknadens verktyg för att nå målen med avseende på miljö, energieffektivitet och tillförlitlighet Omfattande förändringar har startat och fler är att vänta som t.ex. EU direktiv, lagar och förordningar etc. Smarta nät innebär en vidareutveckling av systemet vi har idag. Smarta nät är beroende av att vi ändrar våra konsumtionsvanor. ABB:s erfarenheter hjälper oss att ligga i framkanten när det gäller produkter och systemkompetens för att bygga smarta nät. Flera av de produkter och system som är viktiga för att bygga smarta nät finns redan. Nya funktioner och krav t.ex. integrering av stor andel vindkraft, elfordon och laddinfrastruktur testas med hjälp av piloter och demoanläggningar. Nu startar projekten. Energilagring Standarder måste till Smarta nät ger nya arbetstillfällen och attraherar nya kompetenser Svensk spetskompetens som stärker exporten

April 17, 2014 Slide 30

April 17, 2014 Slide 31