Elenergi Till vem, till vad och hur mycket? Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik & Automation
Översikt Små och stora strömavbrott Trender inom elanvändning Statistik Sverige Energiläget g 2007 Världen Installerad effekt och tillgänglighet Spotpris på el Verkningsgrad Energitäthet t Elenergiteknik - Olof Samuelsson 2
New York unplugged 4.11 pm August 14 2003 50 miljoner utan el Elförsörjningen normal efter 30 h Elenergiteknik - Olof Samuelsson 3 Ohio
Sverige 23 september 2003 857 000 svenska kunder utan el Elförsörjningen ö normal efter 1-6 6h Elenergiteknik - Olof Samuelsson 4
Orkanen Gudrun 8 januari 2005 663 000 kunder utan el 12 000 i mer än 20 veckor Elenergiteknik - Olof Samuelsson 5
En dag utan el Vakna Klockradio Frukost Kylskåp, spis Till jobbet T-bana, tåg, trafikljus På jobbet Ljus, datorer, maskiner Middag Spis, belysning Telefon ett tag Värme Vatten ett tag Elenergiteknik - Olof Samuelsson 6
Vem har tillgång till el idag? 30 % saknar el 20 % gör av med 60 % av elen Elenergiteknik - Olof Samuelsson 7
Årlig elanvändning per capita Sverige 17000 kwh Medel för OECD 10000 USA 9800 EU 5600 Indien 500 Uganda 23 Elenergiteknik - Olof Samuelsson 8
Årlig elanvändning och folkmängd Nordamerika 30% 8% Europa 30% 12% Sydamerika 5% 6% Asien 32% 61% Afrika 3% 13% Världen 100% 100% Källor: BP och NE Elenergiteknik - Olof Samuelsson 9
Sveriges energitillförsel i TWh 2007 El är viktigt blir ännu viktigare? Elanvändning 2008: 146 TWh Elenergiteknik - Olof Samuelsson 10
Elanvändning i Sverige 1970-2007 Stark ökning till 1987, svag sedan dess Bostäders elanvändning ökar mest Elenergiteknik - Olof Samuelsson 11
Elanvändning bostäder Elvärme ökar mest Driftel ökar också Elenergiteknik - Olof Samuelsson 12
Energianvändning bostäder Olja har ersatts minskat sedan 1970-talet El och fjärrvärme viktiga ersättare Elenergiteknik - Olof Samuelsson 13
Elanvändning transporter 1970-2007 El hittills bara till tåg och spårvagnar Stor potential för el! Elenergiteknik - Olof Samuelsson 14
Global elproduktion enligt Shell Elenergiteknik - Olof Samuelsson 15
Elproduktion i Sverige Möjligt 2007: 34 076 MW Max 2007: 26 200 MW (21 feb) Elenergiteknik - Olof Samuelsson 16
Olika kraftslags särdrag Installerad effekt i MW Max generatoreffekt, max elproduktion Energiproduktion i MWh eller TWh Energitillgänglighet Vindkraftverk producerar inte alltid Energi per år/installerad effekt =Fulleffekttimmar Energitillgänglighet=fulleffekttimmar/8760 Elenergiteknik - Olof Samuelsson 17
Typisk installerad effekt för en enhet Kärnkraft Vattenkraft Vindkraft Solceller 900 MW 100 MW 3x2,33 MW <<1 MW Elenergiteknik - Olof Samuelsson 18
Fulleffekttimmar Kärnkraft Vattenkraft 7000 h/år 4000 h/år Vindkraft hav 3000 h/år Vindkraft land2000 h/år Sol 1000 h/år Elenergiteknik - Olof Samuelsson 19
Typisk energiproduktion per enhet Installerad effekt Fulleffekttimmar= Energi Kärnkraft 900 MW 7000h/år= 6,3 TWh/år Vattenkraft 100 MW 4000h/år= Vindkraft 0.4 TWh/år 6,9 MW 2000h/år= 0.014 TWh/år Sol 0.1MW 1000h/år=0.0001 1000h/å 0 0001 TWh/år Elenergiteknik - Olof Samuelsson 20
Elenergiteknik - Olof Samuelsson 21
Elpriset Bilaterala långa avtal Spotmarknad för dagspris: För varje timme nästa dygn Bud med pris+kvantitet från varje producent Förväntad förbrukning från varje nätägare Buden antas i ordning, sista budet systempris Alla med bud antaget får systemspotpriset p Elenergiteknik - Olof Samuelsson 22
Marginalprissättning Rörlig elproduktionskostnad öre/kwh (torrår) Elanvändning Gasturbiner Olja Pris/ton CO2 20 (normalår 10 Kolkondens 5 (våtår) KVV Kärnkraft Vattenkraft TWh/år 0 100 200 300 400 Balans tillgång-efterfrågan avgör priset Elenergiteknik - Olof Samuelsson 23
Extremt spotpris 8 januari 2010 10 210 SEK/MWh kl 7-10 Jämför 457 SEK/MWh kl 7-8 5 januari Elenergiteknik - Olof Samuelsson 24
Bidrag till elproduktionen Energivärde - godtycklig dag Hur mycket energi från annan elproduktion ersätts? Kraftverk som ersätts kan stå still Effektvärde - kallaste dagen Hur mycket effekt från annan elproduktion ersätts? Kraftverk som ersätts kan stängas Elenergiteknik - Olof Samuelsson 25
Värmepump Energivärde? Bra Minskar behovet av elenergi Effektvärde? Mindre Vid kyla behövs elvärme ändå Elenergiteknik - Olof Samuelsson 26
Verkningsgrad definition Tillförd effekt 1 Förlusteffekt Tillförd effekt 2 Nyttig effekt η = Nyttig effekt Total tillförd effekt Elenergiteknik - Olof Samuelsson 27
Verkningsgrad Mått på resursutnyttjande Typiska värden Solcell 10 % Elmotor 90 % (förbränningsmotor <35%) Kraftelektronik 95% Transformator >95 % Förlustvärme kan behöva kylas bort Ökar effektförbrukningen ytterligare Elenergiteknik - Olof Samuelsson 28
Viktiga mått på E Matning=ström Insignal= Utsignal= information, information, Förstärkare spänning, spänning, ström ström u ˆ ut i ˆ ut u ˆ in i ˆ in Total information Onyttig information Nyttig uteffekt Total ineffekt Förstärkning = eller SNR = Verkningsgrad = Elenergiteknik - Olof Samuelsson 29
Utveckling av energitäthet Uppvärmning Olja 10 MWh/m 3 ersätts av Flis 1 MWh/m 3 Elproduktion Vatten 500 MW, 7m rotordiameter Vind 3 MW, 90m rotordiameter Bilar Bensin 10 kwh/l ersätts kanske av Elbilsbatteri 0.1 kwh/l Elenergiteknik - Olof Samuelsson 30
Sammanfattning El en viktig del av vår vardag Ojämnt fördelad över jorden Elanvändningen ökar överallt Installerad effekt, fulleffekttimmar och energitillgänglighet Prissättning på el Verkningsgrad viktigt mått Elenergiteknik - Olof Samuelsson 31