Norge som Europas billigste batteri? Professor Ånund Killingtveit NTNU/CEDREN

Transkript

1 Norge som Europas billigste batteri? Professor Ånund Killingtveit NTNU/CEDREN

2 Eller: Hva skjer når vinden stilner i Europa? Hva er behovet for energifleksibilitet i det Nord-Europeiske kraftmarkedet? Kan Norsk vannkraft fungere som balansekraft?

3 3 Centre for environmental design of renewable energy CEDREN

4

5

6 Klimaendringene er bakgrunnen for omlegging av energisystemet Både i Norge, Europa og resten av Verden

7

8

9 Hvor kommer drivhus-gass (GHG) utslippene fra?

10 Globalt sett utgjør fossile brensel 85% av alt energiforbruk Ca 70% av verdens elektrisitetsproduksjon kommer fra fossile brensel Fornybare utgjør knapt 20%, det aller meste fra vannkraft (15-16%)

11 Klimautfordringene fører til noen store spørsmål - Vil oppvarmingen fortsette? - Hvor mye varmere blir det? - Hva blir konsekvensene? - Kan vi motvirke utviklingen? - Kan vi tilpasse oss utviklingen?

12 Global temperaturutvikling styres av drivhusgass utslipp (RCP): RCP 2.6 gir 450 ppm og +2 0 C RCP 4.5 gir 550 ppm og +3 0 C RCP 8.5 gir 900 ppm og C

13 Og utviklingen kan fortsette lenge etter 2100

14 TILTAK TILTAK FOR FOR Å MOTVIRKE MOTVIRKE KLIMAENDRINGER KLIMAENDRINGER

15 Hvis utslippene av CO 2 øker vil global klimaendring trolig fortsette CO 2 konsentrasjon i atmosfæren må stabiliseres og på sikt reduseres Dette krever at CO 2 utslippene må reduseres kraftig En målsetning nå er å stoppe oppvarmingen på +2 o C Dette krever at CO 2 konsentrasjonen stabiliseres på 450 ppm Vi kan se tre hovedtyper av løsninger: 1) Redusere energiforbruk gjennom energi-effektivisering 2) CO 2 fangst og lagring i berggrunnen 3) Overgang fra fossile til fornybare energikilder

16 CO 2 INNHOLDET MÅ STABILISERES SNAREST MODELLER FOR BEREGNING VI MÅ REDUSERE GHG UTSLIPPENE KRAFTIG GLOBALE KLIMAENDRINGER MEN - GREIER VI Å ENDRE ENERGI-SYSTEMENE? ER FORNYBAR ENERGI LØSNINGEN?

17 EU har akseptert denne utfordringen (og Norge blir med) The energy challenge is one of the greatest tests faced by Europe today Key decisions have to be taken to reduce drastically our emissions and fight climate change G. Oettinger (EU commisionar for energiy) Energy 2020

18 Three Important deadlines in EU Energy/Climate policy 2020 The RES Directive Share of RES 20% Policy in effect Framework Share of RES > 27% Finally decided Oct Energy roadmap 2014 Near 100% Renewable?

19 RES Directive (20/20/20 Goals) 1. Main targets 20% reduction in GHG emissions 20% better energy efficiency 20% of energy from RES For electricity 34% in 2020 Source: Energy 2020 A strategy for competetive, sustainable and secure energy

20 Mot 2020 Implementering av RES-direktivet RES generation from 632 TWh in 2010 to 1152 TWh in 2020 Largest increase in Wind - ca 120 GW and 305 TWh Also rapid increase in Solar PV - ca 65 GW og 100 TWh è Increase of non-dispatchable power generation (wind, solar PV)

21 Utbygging av vindkraft i Europa fram mot 2030 Wind increasing from 84 GW in 2010 to > 300 GW in 2030?

22 2020 er bare første skritt Målet skal nås i CO2 utslipp redusert med 80-95% fra 1990 nivå - >80% av strøm kommer fra fornybare kilder - Atomkraft (i Tyskland) stenges ned i Hovedsakelig vind og sol - Gir store utfordringer knyttet til - Kostnader - Leveringssikkerhet - Integrasjon av store mengder ikke-regulerbar kraft - Sterk økt behov for Transmisjon og Lagring (Storage)

23 Wind power and Hydropower Integration in the North Sea Region (From TradeWind) Case studied: MW Wind power Scenario 2030?

24 Wind energy is highly variable (Hourly simulated wind power for one year data from TradeWind) 90000, , , , , , , , ,00 0, Simulated Wind energy production in a Maximum: MW North-Sea system with MW Minimum: MW installed capacity (Stadium 2030) Typical: MW

25 Vindkraftproduksjon i Nordsjøregionen (DE, DK, GB, IR) i 2012 Observed Wind energy production in a Maximum: MW system with MW Minimum: 419 MW installed capacity (Stadium 2012) Typical: ca MW Capacity Factor: 0.18

26 Wind Power in West Europe (ES, FR, DE, DK, GB, IR) in 2012 Observed Wind energy production Maximum: MW In a system with MW Minimum: 1272 MW installed capacity (Stadium 2012) Typical: MW Capacity Factor: 0.20

27 Simulert vindkraftproduksjon i Nordsjøregionen - Juli Sep x 24 h 7 x 24 h x 24 h 7 x 24 h 7 x 24 h 7 x 24 h 7 x 24 h

28 Simulert vindkraftproduksjon i Nordsjøregionen Jan Mars x 24 h MW MW 7 x 24 h I løpet av en uke behøver vi: Ca MW in 168h 7 è x 24 h 5000 GWh energilagring Samme som 1000 typiske PSP 0 Kan vannkraftmagasin i Norge levere slik agringskapasitet?

29 Solenergi (MW) produsert i Tyskland 5 Mai 2013 Systemkapasitet MW

30 Solenergi (MW) produsert i Tyskland 3 forskjellige dager Systemkapasitet MW

31 Det som virkelig gjelder Produksjon+Integrasjon Systemkostnad fornybar vind-kraft (LCOE)

32 Det som virkelig gjelder Produksjon+Integrasjon Systemkostnad fornybar sol-kraft (LCOE)

33 Vannkraftmagasin En unik måte å lagre elektrisk energi på

34 Pumpekraft Et miljøvennlig og stort batteri Et godt sted for PSH To magasin Omtrent like store Stor høydeforskjell Liten avstand +++ (Figur fra Statkraft)

35 Hydropower Supporting other Renewables Solar Hydro Wind

36 Large hydropower regions in Europe NordPool Region Norway+Sweden 200 TWh Iberia 60 TWh Alps-Region Austria+Germany +France+Switzerland 155 TWh Turkey 80 TWh

37 Noen konklusjoner utvikling i Europa Stort bidrag fra variable fornybare (v-res) energikilder mot 2020 og videre Hovedsakelig Vindkraft i Nord-Europa, men også noe sol Må ha nesten 100% backup pga stille perioder (Capacity Credit typisk 5-8%) Behov for utjevning (balansering) på tidsskala fra minutter til uker Rett teknologi for balansering er svært avhengig av tidsskala Balansering over dager/uker kreves lagring av store energimengder (TWh) Typisk 5 TWh eller mer for balansering i Nordsjø-området økende senere Slike volumer er i dag bare mulig med pumpekraftverk og sesongmagasin Slike lagrings-systemer er (nesten) bare mulig i vannkraftmagasin Norge

38 Hvilke muligheter åpnes for bruk av Norsk vannkraft?

39 Large Hydropower plants (> 10 MW) and Reservoirs in Norway Det finnes > 100 mulige pumpekraft-prosjekter i Norge 20 av disse har både øvre og nedre magasin > 100 Mill.m 3 Mange prosjekter kan gi over 1000 MW hver Også mulig med økt effektinstallasjon (særlig ved utløp I havet) Moderat miljøpåvirkning forutsetter bare bruk av eksisterende magasiner og uendrede reguleringsgrenser Preliminære undersøkelser i CEDREN viser et potensiale på minst MW 12 prosjekter er studert i noe større detalj Vannkraftverk og magasiner i Norge

40 Pumped starage and Peaking Hydropower Plants in Norway Study Sites HydroBalance Case studies Phase I

41 Case 1: Botsvatn - Vatnedalsvatn Average Head 200 m Max storage: 296 Mm3 Potential storage 150 GWh Upper reservoir: Vatnedalsvatn m.a.s.l Volume: 1150 Mill m3 Distance: 13 km dh/dl = 15.4 m/km Lower reservoir: Botsvatn m.a.s.l Volume: 296 Mill m3 Professor Ånund Killingtveit

42 Men hva med kostnadene Er ikke de fryktelig høye? Norsk vannkraft er konkurransedyktig sammenlignet med alle andre aktuelle alternativer inkludert gasskraft (CCGT og OCGT) og selv med kostnader til kabler inkludert Men det ligger litt fram i tid (2030)

43 Noen hovedkonklusjoner Norsk vannkraft gunstig for balansering av vind/sol Stort potensial for effekt og magasinering Stor fleksibilitet mange mulige leverandører Krever godt inngrep med Europeisk marked Stort potensial for å muliggjøre økt fornybarandel Kan reduserer behov for andre kostbare lagringsformer Kan redusere behov for andre kostbare reserver

44 Miljøkrav/Sikkerhet må være i fokus Vannstandsvariasjoner i magasin Hvor hurtig opp og ned? Erosjon i vannveier Påkjenning på maskiner og utstyr (inkl. sikkerhet) Pumping fra nabovassdrag Overføring av vann og arter/ organismer Fare for biodiversitet Overføringslinjer og koblingsanlegg?

45 Ja - Norge kan bli et billig og Grønt Batteri for Europa Norsk vannkraft i samspill med vindkraft i Nordsjø-området kan bli en god løsning Ikke for eksport av energi - men som foredling av sol- og vindkraft ved bruk av norske reguleringsmagasiner Vil også skape mange arbeidsplasser i Norge både under utbygging og drift Kombinasjonen av naturgass og vannkraft kan gi optimal balansering av vindkraft og solkraft i Europa

46 For more information visit CEDREN at or our web-site