Energiskolen
Innhold t skal bidra til en bredere og dypere forståelse av teorien rundt kraftsystemet og Statnett sin rolle. Heftet er delt inn i to hoveddeler. er teorioppgaver som kan løses ved bruk av læreheftet og tipsene gitt i oppgavene. er mer krevende og bør løses i grupper, gjerne ved bruk av flere kilder. Caseoppgavene ble utformet i 211, og vil derfor ikke nødvendigvis stemme overens med dagens kraftsituasjon. Tall og annen informasjon i oppgavene bør generelt oppfattes som veiledende eksempler. Del I: 4 Del II: 14 Region Øst, NO1 15 Region Sør, NO2 21 Region Midt, NO3 25 Region Nord, NO4 3 Region Vest, NO5 34 Redaksjon: Stine Andersen, Martha Marie Øberg, Siri Veila og Helene Sundheim Kontakt: energiskolen@statnett.no Design: Kord August 3
4) Det finnes fortsatt snitt/områder i det norske kraftnettet der N-1-kriteriet ikke opprettholdes. BKK-snittet i Bergensområdet er et eksempel på dette. Ved utgangen av 213 stod den omstridte Sima-Samnanger-ledningen ferdig og bidrar nå til å sikre forsyningen inn til området. Argumenter for og imot byggingen av Sima-Samninger-ledningen. Bruk gjerne Internett til å finne relevant stoff. 5) Norge er delt inn i fem prisområder. Hva er hovedargumentet for å dele et kraftsystem inn i prisområder? 6) Hva menes med at Statnett er systemoperatør i det norske kraftnettet? 7) Frekvensen er et viktig begrep i kraftsystemet. Hva brukes frekvensen som en indikator på? Hvilken frekvens forsøker man å holde i det norske kraftnettet? 1) Forklar forskjellen på energi og effekt. Kan du finne et bilde som illustrerer dette på en god måte? 2) Det sies ofte at elektrisitet er en «ferskvare». Hva menes med dette? Hvilke konsekvenser får dette for kraftsystemet? 3) Statnett har som mål å drifte kraftnettet etter N-1-prinsippet. a) Hva innebærer N-1-prinsippet? b) Figuren under viser overføringssnittet (linje 1,2 og 3) inn til Oslo by. I utgangspunktet er overføringskapasiteten i snittet 26 MW. Hvor mye kraft kan maksimalt overføres i snittet i figur 1 i henhold til N-1-kriteriet? c) Ser du noen negative sider ved å opprettholde N-1-kriteriet? 8) En bonde på Vestlandet ønsker å utnytte energien i en liten elv som renner på gården hans. Han leier inn et konsulentselskap til å gjøre en utredning av området, og selskapet konkluderer med at vannstrømmen kan brukes til å produsere en elektrisk effekt på 7 MW. Bonden bestemmer seg for å bygge et kraftverk dersom han får tillatelse til dette. Hvem bør bonden kontakte, og på hvilken måte blir aktører i kraftsystemet berørt dersom kraftverket realiseres? 9) Figur 2-4 illustrer kraftproduksjonen basert på tre ulike energikilder. Beskriv egenskapene til de tre energikildene, og forklar hvilken graf som tilhører hvilken energikilde. Figur 1 Illustrasjon på overføringssnittet inn til Oslo by. Oslo Figur 2 MW 12 1 8 Overføringsnittet 6 4 2 Linje 1 Maks 1 MW Linje 2 Maks 8 MW Linje 3 Maks 8 MW 1/1/213 1/2/213 1/3/213 1/4/213 1/5/213 1/6/213 1/7/213 4 5
MW 12 Figur 3 Figur 5 1 Produksjonskostnader vindkraftverk. 8 6 4 2 Øre/kWh 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 : 1: 2: 3: 4: 5: 6: 7: 8: 9: 1: 11: 12: 13: 14: 15: 16: 17: 18: 19: 2: 21: 22: 23: : 1 15 2 25 3 35 4 Brukstimer [timer] Figur 4 MW 18 16 14 12 1 i Husk: 1 kr = 1 øre 1 MWh = 1 kwh Figur 5 viser produksjonskostnadene for vindkraft i øre/kwh - altså hvor mye det koster å produsere en kwh med vindkraft. X-aksen er antall produksjonstimer, mens y-aksen er kostnaden i øre/kwh. Kostanden per kwh synker jo flere timer vindmøllene produserer energi fordi investeringskostnaden da kan fordeles over en større energimengde. For vindparker i Norge ligger brukstiden på mellom 2-35 timer. 8 6 4 a) Bruk figur 5 til å finne produksjonskostnaden i øre/kwh for en vindpark med brukstid på 25 timer? 2 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: Figur 6 Produksjonskostnader kullkraftverk, med og uten CO 2 -kvoter. Øre/kWh 8 7 6 1) Prinsipper for utbygging av sentralnettet a) Hva betyr det at Statnett skal bygge ut sentralnettet på en samfunnsmessig rasjonell måte? b) Forklar målsettingene som ligger til grunn for Statnetts nettutbygging knyttet til følgende tema: i. Forsyningssikkerhet ii. Klima og miljø iii. Verdiskaping 5 4 3 2 1.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 Kullpris [kr/kg] Ordinær pris Kvotepris 1kr/tonn Kvotepris 2kr/tonn 1 Dette gjelder særlig for ny-fornybar energi. Tradisjonell vannkraft med magasin har så lang levetid at prisen per kwh kan bli svært lav. 11) Produksjon av fornybar energi kjennetegnes ved lave driftskostnader og høye investeringskostnader. Selv om vind- og solenergi i seg selv er gratis, er anleggene som brukes til å omforme denne energien til elektrisitet kostbare. Når investeringskostnaden fordeles ut på den totale mengden produsert energi blir prisen per produsert kwh veldig høy 1. Figur 6 viser produksjonskostnader for kullkraftverk. Produksjonskostnaden for kullkraft er avhengig av innkjøpsprisen på kull. På figur 6 er x-aksen kullprisen i kr/kg, mens y-aksen er prisen i øre/kwh. De tre kurvene i figuren viser produksjonskostnaden for kull med og uten CO 2 -kvoter. 6 7
i Hva er CO 2 -kvoter? En CO 2 -kvote er en tillatelse til å slippe ut ett tonn CO 2. Virksomheter som slipper ut CO 2 må kjøpe kvoter for all CO 2 de slipper ut. CO 2 -kvoter lar de som forurenser naturen betale for det. www.miljodirektoratet.no/no/tema/klima/ CO2_kvoter/ b) Bruk graf 6 til å svare på følgende spørsmål: Gå ut fra en kullpris på,4 kr/kg. Hvor mye blir produksjonskostnaden i øre/kwh? Finn produksjonskostnaden med og uten CO 2 -kvoter. c) Vi tenker oss at en vinterdag var det totale energiforbruket i Oslo rundt 9 GWh. Hvor mye billigere ville det vært å produsere denne energimengden med kullkraft uten CO 2 -kvoter, i forhold til å bruke en vindpark til å produsere energien? Ta utgangspunkt i 25 brukstimer for vindparken. d) Dersom vi går ut fra et årlig energiforbruk i Oslo på 12 TWh hvor stor blir kostnadsforskjellen mellom å forsyne Oslo med kullkraft uten CO 2 -kvoter i forhold til vindkraft? Ta også her utgangspunkt i en vindpark med brukstid på 25 timer. Figur 7 Ulike plasseringer av vannkraftverk. Finnmark Kapasitet: 28 MW Avstand Oslo: 15 km Oslo Overføringstap:,15 MW/km 12) Oslos befolkning øker, og energibehovet øker i takt med befolkningsveksten. For å dekke det økende behovet, må det også produseres og overføres mer kraft inn til Oslo. I reell situasjon ville Statnett vurdert en rekke alternativer både for kraftproduksjon og plassering av overføringslinjer, og valgt det mest samfunnsøkonomisk rasjonelle alternativet. I denne oppgaven vurderes kun ett alternativ for kraftproduksjon (vannkraft) i sammenheng med to mulige plasseringer av produksjonen, og overføringen derfra til Oslo: Larvik Kapasitet: 26 MW Avstand Oslo: 14 km Alternativ 1: Bygge et vannkraftverk i Finnmark og nye kraftledninger som kan transportere kraften fra Finnmark til Oslo. Alternativ 2: Bygge et vannkraftverk i Larvik og nye kraftledninger som kan transportere kraften fra Larvik til Oslo. Tilsiget for kraftverket som bygges ut i Finnmark er bedre enn i Larvik, men Larvik ligger nærmer Oslo. Selv om Finnmark har størst installert effektkapasitet, er det viktig å ta hensyn til tap som oppstår i nettet når kraft transporteres over lange avstander (overføringstap). Bruk opplysningene i figur 7 til å svare på følgende spørsmål: Figur 8 Sørlandssnittet og kabelforbindelser til utlandet. Overføringskapasitet i Sørlandssnittet 1 MW 1 MW 1 MW 1 MW a) Det er bare mulig å realisere ett av vannkraftprosjektene. Med tanke på å overføre mest mulig kraft til Oslo, hvilket av prosjektene vil du anbefale? Før en eventuell utbygging er det viktig å både vurdere økonomien i et utbyggingsprosjekt og mulige miljøkonsekvenser. Stavangerområdet forbruk: 12 MW Tonstad Maksimal produksjon: 7 MW Sørlandssnittet b) Gitt at det var en vindpark som skulle bygges istedenfor vannkraft, hva hadde vært viktig å tenke på i en slik situasjon? 13) Figur 8 viser et forenklet bilde av deler av kraftnettet i Sør-Norge. Overføringskapasiteter, forbruk (topplast) og produksjon i området er tatt med i figuren. Verdiene er noe forenklet for å gjøre utregningene lettere. Kraftnettet i denne regionen henger sammen med kraftnettet i Danmark og Nederland. Det er planlagt å bygge flere nye forbindelser til utlandet, blant annet en kabel til Storbritannia og en til Tyskland. I vil en ny kabel til Danmark, Skagerrak 4, settes i drift. Kabelforbindelsen til Storbritannia vil ikke berøre Sørlandssnittet. Stasjon uten produksjon, kun forbruk Stasjon med både produksjon og forbruk Kommende linjer/kabler Summert produksjon = 1 MW Summert forbruk = 13 MW Dagens totale kabelkapasitet = 17 MW Tyskland (14 MW rundt 218) Overføringskapasitet til Nederland: 7 MW Kristiansand forbruk: 1 MW Skagerrak 4 (7 MW i ) Dagens overføringskapasitet til Danmark: 1 MW 8 9
i På statnett.no/nettutvikling/finner du informasjon om Statnetts nettutbyggingsprosjekter, inkludert utenlandskabler. Bruk figuren til å svare på følgende spørsmål: a) Hvor stor kan kraftflyten i Sørlandsnittet maksimalt være i henhold til N-1-kriteriet? b) Vil dagens nett (Sørlandssnittet) opprettholde N-1-kriteriet dersom det er full eksport på dagens kabler til Danmark og Nederland? (Skagerrak 4-kabelen regnes ikke med.) Eksporten til utlandet kan ses på som forbruk. c) Anta at planene om de nye kablene blir realisert. Vi tenker oss et scenario der det er full eksport på alle kablene. Vil N-1-kriteriet være oppfylt i Sørlandssnittet nå? d) Det vurderes en oppgradering på den ene linjen i Sørlandssnittet, fra 1 MW til 2 MW. Hvorfor vil ikke oppgraderingen av denne linjen alene hjelpe noe særlig på overføringskapasiteten over Sørlandssnittet? Dette forteller oss at forbrukeren har et maks-forbruk på 5 kwh som synker i samme tempo som prisen på kraft (stigningstallet er negativt og tallet er 1). a) Tegn funksjonene inn i et diagram og regn ut kraftprisen, p, i øre/kwh både ved hjelp av en grafisk fremstilling og ved beregning. Verdiene på aksene bør være kwh langs x-aksen (mengden av produksjon/ forbruk) og pris i øre/kwh langs y-aksen. b) Det bygges en ny vindpark, og vi får dermed to kraftprodusenter i området. Vindkraft varierer i virkeligheten med vindstyrken, men for å forenkle oppgaven tenker vi oss at tilbudet fra vindparken er konstant og får følgende tilbudsfunksjon: Tilbudsfunksjon: x = 1 x v = 1 14) Kabelforbindelsene til utlandet er et omdiskutert tema. I debatten om kablene hevdes det ofte at Norge skal være et «grønt batteri» for resten av Europa. Hva menes med dette? Blir det riktig å kalle Norge for et «grønt batteri»? Mener du det er riktig av Norge å påta seg denne rollen? Finn fordeler og ulemper. I tillegg til å bruke heftet, kan du søke på internett for å finne mer informasjon om dette. 15) Som nevnt i læreheftet, fastsetter Nord Pool Spot-prisen på elektrisitet ut fra tilbud og etterspørsel av kraft. Tilbud og etterspørsel av kraft er avhengig av hva prisen på kraften er. En forbruker som kjøper kraft vil kjøpe mindre strøm jo dyrere den er. Derfor kan man uttrykke etterspørselen etter kraft som en lineær funksjon (likning for en rett linje), med kraftpris som x-variabel. Denne er synkende ved økende kraftpriser, og krever dermed et negativt stigningstall. Det er motsatt for en produsent som vil ønske å selge mer kraft jo mer han tjener på den. Funksjonen for tilbud av kraft kan også modelleres som en rett linje, men denne vil ha positivt stigningstall (fordi produsenter ønsker å produsere mer når kraftprisene øker de kan tjene mer penger). Tegner man begge funksjonene i samme diagram, vil man finne kraftprisen der disse to funksjonene krysser hverandre. Et slikt diagram viser produksjon/forbruk langs x-aksen (kwh) og kraftprisen langs y-aksen (øre/kwh). Vi tenker oss at vi skal finne kraftprisen i et område. For at beregningen skal bli lettere, gjør vi noen forenklinger og tenker at vi har én vannkraftprodusent og én forbruker i dette området. Produsenten tilbyr kraft etter følgende funksjon: Tilbudsfunksjon: t(x) = 1 + 2x y t = 1 + 2x Denne funksjonen sier at oppstartskostnaden av kraftverket er 1kr/kW, og at produksjonsønsket øker med det dobbelte av prisøkningen (stigningstallet er positivt og 2). Forbrukeren har behov for kraft etter følgende funksjon: Etterspørselsfunksjon: e(x) = 5 x y e = 5 x Figur 9 Figuren illustrerer tilbud- og etterspørselskurven til et forenklet kraftsystem bestående av bestående av forbruk og produksjon fra vindog vannkraft. Øre/kWh 6 5 4 3 2 1 For å forenkle oppgaven ytterligere, tenker vi oss at vannkraftverket starter sin produksjon i x = 1. Den nye tilbudsfunksjonen i området vil nå være en sum av tilbudt vind- og vannkraft og bli: t(x) = 2x 1 y t = 2x 1, for x > 1 Siden vindkraftprodusenten produserer med en konstant verdi, vil dette bare bli en vertikal linje i diagrammet (x=1). Etterspørselen er uforandret. Figuren under viser hvordan dette ser ut grafisk: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 Tilbud Etterspørsel Vindkraft Energimengde, kwh Vannkraft Finn den nye kraftprisen ved hjelp av beregning (krysningspunktet mellom etterspørsel- og tilbudskurven). Hva skjer med kraftprisen når tilbudet av kraft øker? 1 11
16) Hammeren kraftstasjon Hammeren kraftstasjon i Maridalen er Oslos eneste kraftverk. Kraftverket utnytter fallet mellom Skjærsjøen og Maridalsvannet som er på 15 meter, og har en maksimal effekt på 5 MW (et lite kraftverk). Figuren under viser en forenklet tegning av kraftverket. Fra Skjærsjøen går vannet inn i en tunnel i fjellet som leder vannet ned til Hammeren kraftstasjon, før vannet går ut i Maridalsvannet. Målene på Skjærsjøen er forenklet fra virkeligheten for å gjøre beregningene lettere. Figur 11 Kart som viser plasseringen av Hammeren kraftverk. Skjærsjøen Figur 1 Hammeren kraftverk Areal vannoverflaten: 61 m 2 Dybde: 15 m Skjærsjøen Sognsvann Maridalsvannet Fall (h): 16 m i Hva er g? g = tyngdeakselerasjonen. Tyngdeakselerasjonen er den akselerasjonen et legeme får i fritt fall ved jordoverflaten. Akselerasjonen vil variere noe etter hvilken breddegrad man befinner seg på. Tyngdeakselerasjonen på jorden avrundes til 9,81 m/s 2. i Fall = høydeforskjellen mellom Skjærsjøen og turbinen. Hammeren kraftstasjon Opplysninger som trengs for å løse oppgaven: g = 9,81 m/s 2 1 liter vann = 1 kg vann 1 m 3 = 1 l = 1 kg 1 kwh = 36 kj Maridalsvannet Formel for potensiell energi: E = m g h [ Joule, J] m = masse [kg] (her: vannets masse) g = 9,81 m/s 2 h = høyde (her: fallhøyden) a) Potensiell energi i. Hvor stor er den potensielle energien som ligger lagret i Skjærsjøen? Bruk målene på figuren til å regne ut massen (m) til vannet i Skjærsjøen. Oppgi svaret i kj og GWh. ii. Hvor mye er denne energien verdt? Gå ut fra en kraftpris på 4 øre/kwh. b) Energiproduksjon per døgn i. Hvor mye energi produserer Hammeren kraftstasjon i løpet av et døgn dersom den kjører på maksimal effekt hele døgnet? ii. Gå ut ifra en kraftpris på 4 øre/ kwh. Hvor mye tjener kraftverket per døgn? c) Hammeren kraftverket har en gjennomsnittlig årsproduksjon på 16 GWh. i. Hvor mange husstander kan denne energimengden dekke dersom man tar utgangspunkt i at en husstand bruker 2 kwh per år? ii. Dersom den gjennomsnittlige kraftprisen per år er 4 øre/kwh, hvor mye tjener kraftverket da i løpet av et år? d) Dersom fallet mellom Skjærsjøen og Maridalsvannet hadde vært 2 meter: i. Hva ville da den potensielle energien til vannet i Skjærsjøen vært? ii. Hvor mye er denne energien verdt? Gå ut fra en kraftpris på 4 øre/kwh. 12 13
Del II Del II av oppgavesettet inneholder fem caseoppgaver basert på de ulike regionene i Norge: Øst, Sør, Vest, Midt og Nord. Region Øst, NO1 Dere er nyansatte i det rådgivende ingeniørfirmaet Power Consulting. Power Consulting har lenge bistått de ulike aktørene i energisektoren i forskjellige prosjekter vedrørende energi og miljø. Statnett er bekymret for forsyningssikkerheten i region Øst, og har bedt dere om å bistå i utredningsarbeidet. Hovedfokuset skal være på Oslofjordområdet som grovt sett består av Oslo, Akershus, Østfold og Sør-Buskerud. Sammen med et ekspertutvalg, er det deres oppgave å belyse utfordringene knyttet til forsyningssikkerhet og miljø ved gjennomføring av regionens utviklingsplaner. Det er holdt en kort informasjonssamling over området, og det blir deres oppgave å gjøre videre etterspurte utredninger. Utredningen skal ikke fokusere på strømnettet internt i Oslofjordområdet. Området kan derfor betraktes om ett enkelt punkt i det gitte nettkartet, der fokuset i stedet vil ligge på inngående strømnett 213 42 kv VARANGER Nord 3 kv DC HAMMERFEST EST UTSJOKI KIRKENES 22 kv ALTA 132 kv TROMSØ UNDER BYGGING ER STIPLET BALSFJORD NARVIK OFOTEN SALTEN SVARTIS SEN RANA RØSSÄGA TUNNSJØDAL TRONDHEIM NEA ÅLESUND SUNNDALSØRA Midt AURLAND BERGEN EIDFJORD RJUKAN SYLLI ING OSLO HASLE STAVANGER SKIEN HALDEN Vest Øst FEDA KRISTIANSAND Sør 14 15
Foreløpig utredning, Region Øst Oslofjordområdet kan beskrives grovt sett som Østfold, Akershus, Oslo, Vestfold og Buskerud syd (Hurum, Drammen, Kongsberg). Kraft kan overføres inn og ut av området gjennom fem snitt med overføringskapasiteter gitt i tabell 1. Hvert snitt består av en eller flere overføringslinjer som eksporterer eller importerer elektrisk kraft. Som i de fleste tilfeller, stemmer ikke de teoretiske begrensningene med de reelle. Dette skyldes flere ting: Nærliggende områder må ha et kraftoverskudd tilgjengelig som de kan eksportere til Oslofjordområdet. Sverige og Østnettet kan per i dag ikke garantere for ledige energiressurser utover eget behov i tunglastperioder. Med et kraftig underskuddsområde i Midt-Norge, vanskeliggjøres kraftoverføringen fra Nord-Norge til region Øst. Statnett er usikker på om det er tilgjengelig kapasitet på svensk side i framtiden. Dersom det skulle oppstå en feilsituasjon, er det tvil om Norge vil være garantert svensk kraftforsyning. Statnetts vurdering av den reelle importkapasiteten inn til Oslofjordområdet under tunglastperioder er gitt i tabell 2. Oslofjordområdet er det tettest befolkede området i Norge, og forbruket går mest til alminnelig forsyning og tjenesteytende virksomhet (tertiærnæring). Energibruk i bygg utgjorde i 29 om lag 9 % av det samlede energiforbruket i Oslo og Akershus. På grunn av den sterke befolkningsveksten, vil nye krav om energibruk i bygninger være blant de avgjørende faktorer for framtidens energibruk. På vinterstid kan topplasten i Oslofjordområdet komme oppunder 6 MW, men er sjeldent over 5 MW. Selv har området lav kraftproduksjon, og er kontinuerlig avhengig av import. Mye av kraftproduksjonen finnes langs elveløp, og på vinteren vil produksjonskapasiteten på 12 MW halveres. Det er ikke forventet noen ny kraftutbygging i Oslofjordområdet. Netto effektforbruk i Oslofjordområdet første halvår 211 er gitt i figur 3. Det vurderes gasskraftutbygging i Grenland og i Vestfold. Det er søkt om konsesjon for to gasskraftverk på ca. 1 MW hver: ett på Herøy ved Porsgrunn i tilknytning Essos oljeraffineri og ett på Slagentangen i Tønsberg kommune basert på avfallsforbrenning og gass. Flesakersnittet omfatter forbindelsen mellom Rjukan og Drammen. Videre fra Rjukan går sentralnettet mot Kvilldal, der vi finner Norges største kraftverk ut fra installert effekt. Kvilldal kraftverk kan levere en effekt på 124 MW ved maksimal produksjon. Forsyningssikkerheten til området vil i framtiden være avhengig av hvordan forbruket endres. Fokus på klimaspørsmål og til tider høye energipriser er faktorer man forventer vil fremme økt satsning på energieffektivisering. Mye av energien går til oppvarming av bebyggelse, og mye energi kan spares gjennom energiøkonomisering (enøktiltak). Befolkningsveksten kan imidlertid føre til et netto økt energiforbruk, men scenarioene peker ikke mot stor vekst i kraftetterspørselen. Ved utfall av en av hovedlinjene inn til Oslo, kan man anta en redusert overføringskapasitet på 1 MW. Til sammenlikning tilsvarer dette topplasten til Vestfold fylke. Som en sikring, har nettselskapene i Oslofjordområdet inngått avtaler med forbrukere om å kunne koble ut strømforsyningen i kortere perioder mot betaling. Slike avtaler kalles systemvern, og dette systemvernet er på til sammen 5 MW. Øst-Norge Vest-Norge Kvilldal Tokke Sør-Norge Uvdal 1MW 8MW Tabell 1 Teoretisk overføringskapasitet. Dagali Norefjell Rjukan Kongsberg Ål Porsgrunn 45MW 12MW Hemsedal 8MW Hønefoss 8MW 14MW 3MW 12MW Drammen Hadeland Oslofjordområdet 8MW Horten 2x45MW Midt-Norge Gudbrandsdalen Gardermoen 2x45MW Sogn Moss 9MW Hasle Tilleggsinformasjon, Region Øst Snitt inn til Oslofjordområdet 11MW Sverige 15MW Stor kraftprodusent Oslofjordområdet Hallingdalsnittet Flesakersnittet Haslesnittet Østnettet Sogn-Hallingdal 3kV 42kV 1MW Overføringskapasitet Overføringskapasitet [MW] Flesakersnittet 29 Hallingdalsnittet 28 Haslesnittet 215 Østnettet 15 Sogn-Hallingdalen 9 Tabell 2 Realistisk overføringskapasitet under topplast. Snitt inn til Oslofjordområdet Overføringskapasitet [MW] Flesaker+Hallingdalsnittet 48 Sogn-Hallingdal 9 Haslesnittet Østnettet 16 17
Figur 12 Effektflyt for et utvalg av snitt inn til Oslofjordområdet første halvår 211. MW 3 2 1-1 Haslesnittet Hallingdalsnittet Flesakersnittet Gruppeoppgaver, Region Øst Oppgave 1 a) Beregn Oslofjordens importbehov under topplast. Er det realistisk at kraftbehovet lar seg dekke under normal drift? b) Vil kraftsystemet overholde N-1-kriteriet? c) For å forbedre forsyningssikkerheten i framtiden vurderes det å spenningsoppgradere noen av linjene inn til Oslofjordområdet, bygge ut en ny forbindelse til Sverige og bygge ut gasskraftverk på Sør-Østlandet. Vurder de tre alternativene med tanke på forbedring av forsyningssikkerhet og miljøkonsekvenser. -2-3 1/1/211 1/2/211 1/3/211 1/4/211 1/5/211 1/6/211 1/7/211 Oppgave 2 Figur 13 viser effektflyten inn og ut av Oslofjordområdet første halvår 211. Effektflyten er definert positiv inn til området. a) Gjør rede for grafen ut fra Oslofjordområdets kraftsituasjon og Norges sesongvariasjoner i forbruk og produksjon. b) Ut fra grafen, vurder om kraftflyten hemmes av flaskehalser. Figur 13 Netto effektuttak innenfor Oslofjordområdet første halvår av 211. MW 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 1/1/211 1/2/211 1/3/211 1/4/211 1/5/211 1/6/211 I andre halvdel av februar 211 oppsto flere hendelser som fikk konsekvenser for effektflyten på Østlandet. I en tid der prisene på Østlandet og Sverige var like, falt atomkraftverket i Ringhals ut. Uken etter oppsto det problem på en transformatorstasjon i Hasle, og stasjonen var ute av drift en halv dag. c) Bruk grafene til å forklare hvordan disse hendelsene påvirket flytmønsteret inn og ut av Oslofjordområdet. Oppgave 3 For å nå Norges klimamål om reduserte CO 2 -utslipp, er det nødvendig å redusere bruken av fossile energikilder. Sammen med petroleumsnæringen er transportsektoren en stor forbruker. Figur 14 viser effektforbruket ved lading av elbiler gitt at 9 % av bilene i Oslo og Akershus i 25 er elbiler, og at de har en ladetid på henholdsvis 1, 2 og 4 timer. a) Hvordan vil elektrifisering av bilene i Oslo og Akershus påvirke forsyningssituasjonen til Oslofjordområdet? Gjør egne antagelser om andelen biler som lades i topplastperioden, samt ladetid. Figur 14 Effektuttak når 9 % av personbilene i Oslo er elbiler og lades i topplastperioden med ulike ladetider. MW 3 25 2 15 1 Netto forbruk Oslofjordområdet 4 t 2 t 1 t Oppgave 4 Norge har i perioder kraftoverskudd som det er ønskelig å eksportere, f.eks. til Sverige. Anta et stort kraftoverskudd i Vest- og Sør-Norge, og en kraftetterspørsel på 2 MW i Sverige. a) Vurder eksportkapasiteten i løpet av året. Oppgave 5 Som en avslutning på utredningen, har Statnett bedt Power Consulting om å oppsummere sin tolkning av situasjonen og foreslå nødvendige tiltak. Vurder nødvendigheten av utbygging av strømnettet og ny kraftproduksjon i Øst-Norge. Redegjør for plassering, kapasitet og mulighet for lagring av kraft. 5 5% 1% 2% 4% Andel elbiler tilkoblet i topplastperioden 18 19
Region Sør, NO2 Dere er nyansatte i det rådgivende ingeniørfirmaet Power Consulting. Power Consulting har lenge bistått de ulike aktørene i energisektoren i forskjellige prosjekter vedrørende energi og miljø. Flere utenlandskabler fra regionen er under vurdering, og Statnett har bedt dere om å bistå i utredningsarbeidet. Hovedfokuset skal ligge på Sør-Rogaland og Agder som utgjør Sør-Norge. Sammen med et ekspertutvalg, er det deres oppgave å belyse utfordringene knyttet til forsyningssikkerhet og miljø ved gjennomføring av regionens utviklingsplaner. Det er holdt en kort informasjonssamling over området, og det blir deres oppgave å gjøre videre etterspurte utredninger. 213 42 kv 3 kv DC 22 kv 132 kv UNDER BYGGING ER STIPLET BERGEN STAVANGER ÅLESUND AURLAND EIDFJORD FEDA TRONDHEIM SUNNDALSØRA RJUKAN KRISTIANSAND SYLLI ING SKIEN TUNNSJØDAL NEA OSLO HASLE HALDEN RØSSÄGA SVARTIS SEN RANA NARVIK OFOTEN SALTEN TROMSØ BALSFJORD HAMMERFEST EST ALTA UTSJOKI VARANGER KIRKENES Foreløpig utredning, Region Sør Region Sør karakteriseres ved utenlandskabler, stor vannkraftproduksjon og lokale forsyningsproblemer. Lysefjorden er kjent for naturopplevelser som Prekestolen, men er også et av de viktigste områdene for kraftproduksjon på Sørlandet. Det største kraftverket, Lysebotn kraftverk, har en installert produksjonskapasitet på 21 MW. Som en forenkling i nettkartet er de ulike kraftverkene rundt fjorden representert som ett kraftverk, noe som gir Lysefjorden en netto kraftbalanse på 5 MW i topplasttimene. Norges største vannkraftverk basert på elektrisitetsproduksjon, er Tonstad med en samlet effekt på 96 MW, og midlere årsproduksjon er på omtrent 3,6 TWh. Trekkes energiforbruket og tap i lokalområdet fra, gjenstår det 93 MW som virker positivt på energibalansen. Kvinesdal er et annet område rikt på vannressurser. Kraftverk, som bl.a. Solhom, bidrar med å levere 29 MW kraft i topplastperioder. Per 1.1.211 bodde det 333 31 personer i Sør-Rogaland. De tettest befolkede områdene er Stavanger, Sandnes, Egersund, Bryne og Jørpeland. Det er forventet en befolkningsvekst på 15 % de neste ti årene. Det har tidligere ikke vært noen kraftintensiv industri i Sør-Rogaland. Vannkraftverkene er stort sett tilknyttet nettet i områder med lite forbruk, og er derfor avhengig av et fungerende strømnett som kan overføre kraften til forbruksområder eller utlandet. For Stavanger er forsyningssituasjonen kritisk på grunn av lite potensial for elektrisk kraftutbygging, samt et høyt og voksende energiforbruk. Forbindelsen til Stavanger fra Sandnes har felles masteføring på deler av strekningen. Dette utgjør en risiko ved at begge linjene vil falle ut ved et mastehavari. Dersom linjen mellom Tonstad og Sandnes skulle falle ut, vil 26MW forbruk i Stavangerområdet automatisk bli koblet ut, et såkalt systemvern, for å forhindre spredning av feil i nettet. Selskapet Lyse Neo har bygget ut et gassnettverk i Stavangerområdet. Gassen kan brukes som erstatning for elektrisk oppvarming og oljefyring, samt til matlaging. Gassen er en blanding av naturgass fra Nordsjøen og biogass laget av gjødsel, matavfall og kloakk. Selskapets visjon er å kun bruke biogass i framtiden. I en periode med høy elektrisitetspris, samtidig med markedsføring av gass som energibærer, har salget av gass vært høyere enn antatt. Det ble i 21 levert 841 GWh gass. Under fotballkamper på Viking Stadion holdes 15 tilskuere varme via stråleovner på tribuneanlegget med gass som energikilde. Norges regulerbare vannkraftressurser gjør det interessant å knytte seg mot termisk dominerte kraftsystemer i Europa. Ved å utnytte de ulike systemenes fordeler, kan aktørene på begge sider av en likestrømsforbindelse tjene på å utveksle kraft. Sørlandet er et geografisk naturlig sted for tilknytning av eventuelle nye forbindelser til kontinentet. I dag går det tre likestrømskabler mellom Kristiansand og Jylland. Til sammen har disse en overføringskapasitet på 1 MW. Det er nå innledet et samarbeid mellom Statnett og danske Energinet.dk om utbygging av en fjerde sjøkabel (den stiplete lilla likestrømkabelen i figuren på forrige side). Den planlagte kabelen, som vil øke overføringsnittet til Danmark til omtrent 16 MW, vil tidligst kunne settes i drift i 215. Statnett har, i samarbeid med den nederlandske systemoperatøren TenneT, også lagt likestrømskabel mellom Norge og Nederland. Denne kabelen ble satt i drift i mai 28, og har en kapasitet på 7 MW. Kraftutvekslingen med utlandet det første halvåret av 211 er gitt i figur 15. 2 21
Sør-Norge Vest-Norge Stavanger 95MW Lysefjorden Sauda Holen 12MW Øst-Norge Figur 15 Oversikt over kommuner i Rogaland. Kilde: Stavanger Kommune. 85MW 2x75MW 1MW Sandnes Porsgrunn 6MW Kvinesdal 75MW Tonstad 1MW Eigersund 2x1MW Kragerø Sør-Rogaland-snittet 1MW 6MW 21MW Flekkefjord/Feda Arendal 95MW 1MW Nederland Kristiansand Danmark Stor forbruker Stor kraftprodusent Sørlandssnittet 3kV strømnett 42kV strømnett Likestrømskabel 75MW Overføringskapasistet By/område Netto forbruk [MW] Tabell 3 Stavanger 35 Sandnes 4 Egersund -1 Flekkefjord 2 Kristiansand 1 Arendal 2 Figur 16 Effektflyt over Sørlandssnittet definert positivt fra nord til sør (positive tall betyr dermed import til Sørlandet). MW 2 15 1 5-5 -1 Tabell 4 Kommune Småkraftpotensial (MW) Status Kommentar -15 1/1/211 1/2/211 1/3/211 1/4/211 1/5/211 1/6/211 1/7/211 Eigersund 24,1 Regionalnettet eller sentralnettet er fullastet med tanke på produksjon, og kan ikke knytte til mer småkraft Sørlandssnittet Sandnes,4 Det er kapasitet i regionalnett og sentralnett for tilknytning av småkraftpotensialet Stavanger Sokndal 4,1 Lund 22,1 Regionalnettet eller sentralnettet er fullastet med tanke på produksjon, og kan ikke knytte til mer småkraft Regionalnettet eller sentralnettet er fullastet med tanke på produksjon, og kan ikke knytte til mer småkraft Bjerkreim 14,2 Litt småkraft kan tilknyttes, men ikke hele småkraftpotensialet Hå,9 Det er kapasitet i regionalnett og sentralnett for tilknytning av småkraftpotensialet Gjesdal 28 Forsand 61,5 Regionalnettet eller sentralnettet er fullastet med tanke på produksjon, og kan ikke knytte til mer småkraft Regionalnettet eller sentralnettet er fullastet med tanke på produksjon, og kan ikke knytte til mer småkraft Strand 6,6 Det er kapasitet i regionalnett og sentralnett for tilknytning av småkraftpotensialet Figur 17 Kraftutveksling med utlandet fra Sørlandet. Kraftflyten er definert positivt fra nord til sør (eksport fra Sørlandet). MW 2 15 1 5-5 -1-15 -2 1/1/211 1/2/211 1/3/211 1/4/211 1/5/211 1/6/211 1/7/211 Hjelmeland 5,8 Litt småkraft kan tilknyttes, men ikke hele småkraftpotensialet Sørlandssnittet Nor-Dan Nor-Ned Sum utveksling utland 22 23
Gruppeoppgaver, Region Sør Oppgave 1 a) Beregn den nødvendige importen over Sør-Rogaland-snittet for å dekke kraftforbruket under topplast. b) Vil dagens drift av strømnettet tilfredsstille Statnetts definisjon av N-1-kriteriet? c) Hvordan vil dere vurdere forsyningssikkerheten i dagens situasjon og i framtidig utvikling av området? Norsk Vind Energi AS har sendt inn en konsesjonssøknad for et vindkraftanlegg på 1 MW i Sandnes. På bakgrunn av økonomiske forhold ser energiog nettselskapet Lyse på mulighetene for videre utbygging av sitt gassnett i Stavanger. Videre har Lyse og Statnett foreslått en ny overføringsforbindelse mellom Stavanger og Lysefjorden. d) Vurder hvordan de tre prosjektene enkeltvis kan påvirke forsyningssituasjonen i Stavangerregionen. e) Nevn hvilke miljøkonsekvenser de tre alternativene kan ha. Region Midt, NO3 Dere er nyansatte i det rådgivende ingeniørfirmaet Power Consulting. Firmaet har lenge bistått de ulike aktørene i energisektoren i forskjellige prosjekter vedrørende energi og miljø. På grunn av den kritiske kraftforsyningen i Midt- Norge, har Statnett bedt dere om å gjøre en utredning av regionen. Sammen med et ekspertutvalg er det deres oppgave å belyse utfordringene knyttet til forsyningssikkerhet og miljø ved gjennomføring av regionens utviklingsplaner. Det er gjort en kort utredning av området, og det blir deres oppgave å gjøre videre etterspurte utredninger. 213 Oppgave 2 Nettselskapet Lyse Elnett gikk i juni 211 ut med en kraftsystemutredning som gjorde rede for potensiell småkraftutbygging og nettkapasitet for Sør-Rogaland. Utdrag er gjengitt i tabell 4. Kart over Sør-Rogaland og de enkelte kommunene er gitt i figur 15. a) Gjør rede for hvordan nettkapasitet er avgjørende for utvikling av industri og næringsvirksomhet. b) Vurder nytten av småkraftutbygging i Sør-Rogaland. 42 kv 3 kv DC 22 kv 132 kv UNDER BYGGING ER STIPLET RØSSÄGA SVARTIS SEN RANA NARVIK OFOTEN SALTEN TROMSØ BALSFJORD HAMMERFEST EST ALTA UTSJOKI VARANGER KIRKENES Oppgave 3 Maksgrensen for effektflyt over Sørlandssnittet er satt til 27 MW for å sikre forsvarlig drifting av strømnettet. TUNNSJØDAL TRONDHEIM Figur 16 viser effektflyten over Sørlandssnittet de første sju måneder i 211. a) Gjør rede for grafen ut fra Sørlandets kraftsituasjon og Norges sesongvariasjoner i forbruk og produksjon. b) Ut fra grafen, vurder om kraftflyten hemmes av flaskehalser. c) Vurder konsekvensene av tilkobling av nye utenlandskabler med tanke på kapasiteten til Sørlandssnittet og nettet i Sør-Norge for øvrig. BERGEN STAVANGER ÅLESUND AURLAND EIDFJORD SUNNDALSØRA RJUKAN SYLLI ING SKIEN NEA OSLO HASLE HALDEN Oppgave 4 Som en avslutning på utredningen, har Statnett bedt Power Consulting om å oppsummere sin tolkning av situasjonen og foreslå nødvendige tiltak. Vurder nødvendigheten av utbygging av strømnettet og ny kraftproduksjon i Sør-Norge. Redegjør for plassering, kapasitet og mulighet for lagring av kraft. FEDA KRISTIANSAND 24 25
Foreløpig utredning, Region Midt Region Midt omfatter fylkene Møre og Romsdal, Sør-Trøndelag og Nord-Trøndelag sør for Tunnsjødal. Alle de tre fylkene opplever kraftunderskudd, men ubalansen er størst i Møre og Romsdal. Selv om den største andelen av kraftproduksjonen finnes i dette fylket, har forbruket økt betraktelig det siste tiåret med utbygging av kraftkrevende industri. Et eksempel er aluminiumssmelteverket på Sunndalsøra som har et energiforbruk tilsvarende energibehovet til Oslos befolkning. Mye av denne elektriske kraften er egenprodusert, samt at store mengder flytende gass tas i bruk for å varme opp smelteovnene. Den elektriske topplasten til anlegget ligger på 7 MW. Gassfeltet Ormen Lange i Norskehavet ble først oppdaget i 1997, og er det nest største gassfeltet på norsk sokkel. Gassen blir transportert rundt 12 km inn til Nyhamna i Aukra kommune. For å transportere den behandlede gassen videre til Storbritannia, kreves det store mengder elektrisk kraft. Topplasten er på 22 MW. For å bedre energibalansen i Møre og Romsdal, har Statnett inngått en avtale med gasskraftverket på Tjeldbergodden. Kraftverket skal ikke levere elektrisitet kontinuerlig, men fungere som et reservekraftverk i alvorlige forsyningssituasjoner som vil kunne medføre rasjonering av energi. Reservekraftanlegget består av sju gassturbiner som til sammen kan levere 15 MW effekt. I normal driftstilstand vil industrianleggene på Tjeldbergodden ha et effektuttak på rundt 3 MW. Kraftverk i Møre og Romsdal er angitt i tabell 5. Flere av disse henter kraft fra elver, eller er småkraftverk som sliter med produksjonen i vinterhalvåret. Forbruk knyttet til byer og befolkede områder er angitt i tabell 6. På grunn av store utbygginger av kraftkrevende industri, er det økt ustabilitet i nettforholdene. I topplasttimer og/eller i tørrår vil det være fare for strømbrudd på grunn av overbelastning i overføringsnettet. Sør-Trøndelag har lite utbygget industri. Kraftkrevende industri utgjør kun 5 % av fylkets energiforbruk, mens Trondheim kommune står for 55 %. Fylkets energibehov er derfor svært avhengig av byutviklingen. I Trondheim har det vært stor satsing på fjernvarme, noe som har forhindret en større økning i elektrisitetsbehovet. Fjernvarme dekker rundt 3 % av Trondheims oppvarmingsbehov, og forsyner i dag rundt 6 boliger og 6 bedrifter. Fjernvarmeanlegget tar i bruk avfall og bioenergi som energikilder. Trondheim er Norges tredje største by med rundt 17 innbyggere, og energiforbruket per person er 13 % lavere enn landsgjennomsnittet. Likevel har Trondheim mye å hente på energieffektivisering. Ved å ta i bruk moderne energieffektiv teknologi kan byen redusere energiforbruket med 2 % uten at det går utover innbyggernes levestandard eller komfort. Ca. 9 % prosent av dette reduksjonspotensialet finnes i boliger og næringsbygg. Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk, NTE, har fått konsesjon til å utvide vindmølleparken i Ytre Vikna. Kapasiteten skal økes fra 7 MW til 25 MW, og skal etter planen være i drift 1. februar. I ordinær drift vil det utvidede anlegget kunne levere rundt 62 GWh elektrisitet. Dagens kapasitet er på 12 GWh. Andre prosjekter som har fått konsesjon fra NVE, er vindkraftanlegget på Sørmarkfjellet. Anlegget består av 65 vindmøller som til sammen skal ha en installert effekt på 15 MW. Dette tilsvarer en årlig elektrisitetsproduksjon på 42 GWh. I Midt-Norge har vannkraftprodusenter vært pådrivere for utbygging av vindkraft, mens store kraftforbrukere fra industrien har betydelig deleierskap i gasskraftprosjektene. For kraftkrevende industri er langsiktig tilgang på kraft til en overkommelig og forutsigbar pris avgjørende. Overføringsnettet til Midt-Norge ble i stor grad bygget på 5- og 6-tallet, og har vist seg å være lite robust ved normale driftsforstyrrelser. Midt-Norge Vest-Norge Tabell 5 Kraftproduksjon i Møre og Romsdal. Nyhamna 2x6MW 1MW 19MW Ørskog Havsul Namsos Sørmarkfjellet Steinkjær Tjeldbergodden Smøla 4MW Orkanger Trondheim Verdal 2x1MW Sunndalsøra/ Aura 1MW Øst-Norge 2x1MW 7MW Ytre Vikna Tilleggsinformasjon, Region Midt 2x1MW 14MW Nea Skogn Nordland Tunnsjødal Sverige Industrianlegg /stort forbruk Kraftverk Fylkesgrense Under planlegging/bygging 42kV 3kV 132kV 7MW Overføringskapasitet Kraftverk Kapasitet [MW] Kraftverktype Smøla 15 Vindkraft Havsul 25 Vindkraft Trollheim 13 Vannkraft Driva 15 Vannkraft Aura 29 Vannkraft Grytten 14 Vannkraft Tafjord 25 Vannkraft Tussa 6 Vannkraft Øvrig vannkraftproduksjon 26 Vannkraft 26 27
Tabell 6 Alminnelig forbruk i Møre og Romsdal. Tettsted/By Topplast [MW] Molde 85 Kristiansund 7 Ålesund 2 Ulstein 4 Volda 45 Herøy 3 Øvrig forbruk 28 Gruppeoppgaver, Region Midt Oppgave 1 a) Vurder forsyningssikkerheten til Møre og Romsdal. NVE har gitt konsesjon til å bygge og drive et 15 MW vindkraftverk på Sørmarkfjellet med tilhørende kraftledning. Det kan antas at produksjonskapasiteten for vannkraft i vinterhalvåret ligger på 6 %. b) Hva vil effektbalansen bli i fylket etter installasjonen? c) Prosjektet har fått konsesjon til utbygging av NVE, men utbyggingen har ikke startet. Hva tror dere det skyldes? Oppgave 2 Fordelingen av regionens samlede kraftunderskudd er angitt i figur 18. I dag opplever Sør-Trøndelag et energiunderskudd, men har store energiressurser tilgjengelig. Sju vindmølleprosjekter i fylket, med en forventet årlig produksjon på 2,2 TWh har fått innvilget konsesjon av NVE. Tabell 7 Kraftbalansen i Midt-Norge. Alminnelig forbruk [MW] Kraftkrevende industri [MW] Typisk vinterproduksjon [MW] Nord-Trøndelag 54 28 62-2 Sør-Trøndelag 93 16 94-15 Møre og Romsdal 75 95 82-88 Balanse [MW] Midt-Norge 222 139 238-123 a) Diskuter om utbygging av vindkraft alene kan være en løsning på Sør- Trøndelags forsyningsutfordring. Hint: Hva er konsekvensene, fordelene og utfordringene med denne typen kraftproduksjon. I Nord-Trøndelag vurderes idriftsetting av et gasskraftverk på Skogn som et alternativ for å forbedre energibalansen. Gasskraftverket har en forventet årlig produksjon på 6,4 TWh. b) Vurder utbygging av vindkraft og gasskraftverket opp mot hverandre c) Vurder Sør-Trøndelag og Nord-Trøndelag som satsningsområde innen kraftutbygging Oppgave 3 I realiteten vil energiflyten bli tvunget til å gå fra Nord-Norge til Sør-Norge på grunn av tyngdepunktene til forbruk og produksjon, samt svake nettforbindelser mellom Møre og Vestlandet. Dere blir nødt til å vurdere regionens kraftsituasjon uten mulighet til import fra Østlandet og Vestlandet. Figur 18 Fordeling av effektunderskudd. 15% Importen fra Nordland var i vinterhalvåret 211 i snitt 6 MW, mens eksporten fra Aura til Østlandet lå på 15 MW. Eksporten fra Orkanger til Østlandet lå på 5 MW. Et overslag av effektbalansen i regionen er angitt i tabell 7. 15% Møre og Romsdal Sør-Trøndelag a) Beregn den gjennomsnittlige effektimporten fra Sverige til Sør-Trøndelag i vintermånedene b) Forklar hvordan den sterke kraftflyten gjennom Nord-Trøndelag hindrer ny utbygging av kraft. 7% Nord-Trøndelag Oppgave 4 Som en avslutning på utredningen har Statnett bedt Power Consulting om å oppsummere sin tolkning av situasjonen og foreslå nødvendige tiltak. Vurder nødvendigheten av utbygging av strømnettet og ny kraftproduksjon i Midt-Norge. Redegjør for plassering, kapasitet og mulighet for lagring av kraft. 28 29
Region Nord, NO4 Dere er nyansatte i det rådgivende ingeniørfirmaet Power Consulting, et firma som lenge har bistått de ulike aktørene i energisektoren i forskjellige prosjekter vedrørende energi og miljø. Statnett har bedt dere om å gjøre en utredning av Nord-Norge, med utgangspunktet i Nordnettet som forsyner Finnmark, Troms og deler av Nordland fylke. Sammen med et ekspertutvalg er det deres oppgave å belyse utfordringene knyttet til forsyningssikkerhet og miljø ved gjennomføring av regionens utviklingsplaner. Det er holdt en kort informasjonssamling over området, og det blir deres oppgave å gjøre videre etterspurte utredninger. 213 42 kv 3 kv DC 22 kv 132 kv UNDER BYGGING ER STIPLET BERGEN ÅLESUND AURLAND EIDFJORD TRONDHEIM SUNNDALSØRA RJUKAN SYLLI ING TUNNSJØDAL NEA OSLO RØSSÄGA SVARTIS SEN RANA NARVIK OFOTEN SALTEN TROMSØ BALSFJORD HAMMERFEST EST ALTA UTSJOKI VARANGER KIRKENES Foreløpig utredning, Region Nord For å nå klimamålene satt av norske politikere, er det nødvendig å kutte i forbruket av fossile brensler og øke andelen fornybar energi. Petroleumsindustrien er i dag ofte selvforsynt med energi fra selvutvunnet gass eller olje. Elektrifiseringen av denne industrien vil si at plattformenes energiforbruk helt eller delvis vil være dekket av elektrisitet fra fastlandet. Statoil har et ønske om å gjennomføre dette på gassanlegget Snøhvit på Melkøya utenfor Hammerfest. Det er også planlagt elektrifisering av det framtidige gass- og oljefeltet Goliat. Snøhvit har i dag et forbruk på 2 MW, og er til dels selvforsynt. Videre utbygging av feltet vil føre til et økt behov på 35 MW. Kraftbehovet ved Goliat er anslått å være 4 MW. Om en kritisk situasjon skulle oppstå på fastlandet, vil feltene kunne levere energi dit. Avtalen mellom Statnett og Statoil går i dag ut på en utveksling av 3 MW som vil være tilgjengelig etter tre timer. I Troms fylke finner vi Finnfjord smelteverk som en av de store kraftkrevende industriene. De er avhengig av en kraftforsyning på 11 MW. På grunn av den kritiske forsyningssikkerheten, har Statnett inngått en avtale med smelteverket som tillater dem å koble ut 15 MW i en periode på 15 minutter hvis 42 kv-forbindelsen mellom Ofoten og Kvandal skulle falle ut. Befolkningsveksten i regionen har vært negativ i kommunene utenfor byene. Lokalpolitikerne håper imidlertid at næringsutvikling og ny gass- og oljeindustri i Barentshavet vil snu trenden. Det er forventet en moderat befolkningsvekst i byene. Det er foreløpig fire hovedkraftanlegg for regionen. Skjomen er et kraftverk med ett vannmagasin. Kraftverket henter vann fra et omfattende tunnelsystem i grensetraktene mot Sverige. De tre turbinene som er installert, kan tilsammen produsere 31 MW ved maksimal kjøring. Innset, Straumsmo og Bardufoss er tre andre store vannmagasiner i Troms. Samlet har disse kraftanleggene en maksimal produksjonskapasitet på 27 MW. Alta kraftverk utnytter energien fra Altaelva. På vinterstid blir nedbøren lagret som snø, og gir et lavere vannivå i elven. Maksimal produksjonskapasitet blir derfor begrenset til 5 MW i vinterhalvåret. Når våren kommer og snøen smelter, vil det økte vannivået gi en produksjon på 16 MW i sommerhalvåret. Nord-Norge har et stort potensial for utbygging av småkraft og vindkraft. Per juli 211 har NVE gitt konsesjon til utbygging av vindkraft i Finnmark på til sammen 28 MW. I Troms fylke er det gitt konsesjon til utbygging av totalt 7 MW vannkraft. Dette er summen av mange små kraftverk på mellom,1-1 MW. Småkraft kan sees på som små elvekraftverk, der kapasiteten vil reduseres til 2 MW på vinterstid. Statnett har uttrykt stor bekymring over forsyningssikkerheten til Nordnettet. Ofotensnittet sees på som et særdeles svakt punkt, og man planlegger store investeringer i området. For å dempe den kritiske situasjonen, har Statnett og finske Finngrid avtalt en utvekslingsavtale på 7 MW i kraftunderskuddsperioder i Norge. Det er ikke inngått noen formell avtale mellom Norge og Russland. Sverige har tyngden av sin kraftproduksjon i nord, og det er kun nettkapasiteten som setter begrensninger for overføring over grensen. HASLE STAVANGER SKIEN HALDEN FEDA KRISTIANSAND 3 31
Nord-Norge Lofoten/Vesterålen 18MW Goliat Snehvit Hammerfest 16MW 16MW Finnmarksnitte Vindpark Tromsø t 16MW 16MW 13MW Nordreisa 14MW Alta Finnfjord Lakselv 26MW 34MW 2x13MW 2x34MW 16MW 16MW B.fj. Alta kraftverk 2x13MW 2x34MW 25MW 12MW 18MW Innset/Strau/B B.fo. Balsfjord 25MW 2x13MW 18MW 18MW Kvandal Skjomen 25MW Bardufoss 9MW Ofotensnittet 25MW Kvandal 25MW Sverige Ofoten 15MW 15MW 15MW Nordland / Midt-Norge Sverige 42kV strømnett 132kV strømnett Forbruker Produsent Samleskinne 13MW Overføringskapasitet Kirkenes 16MW 16MW Finland Finland Russland Gruppeoppgaver, Region Nord Oppgave 1 Finnmark For å forbedre forsyningssikkerheten gjennom året, er det besluttet å bygge ut en ny vindpark i Finnmark. Utredningen skal forutsette full elektrifisering av Snehvit- og Goliatfeltet. a) Det er et ønske om at Finnmark fylke skal være selvforsynt med elektrisk energi ved full vindkraftproduksjon. Dere kan derfor gå ut fra null overføring av kraft til og fra fylket i beregningene. Hvor stor kapasitet er det nødvendig å installere gitt maksimal vindkraftproduksjon? b) Vurder nødvendig overføringskapasitet inn og ut av Finnmark etter installasjon av vindparken. c) Dersom vindparken blir utbygget med den kapasiteten dere har valgt, vil det være riktig å si at Finnmark fylke er selvforsynt med energi? d) Gjør kort rede for hvilke forsterkninger av nettet som blir nødvendig ved elektrifisering av petroleumssektoren og utbygging av ny vindpark. Hvilke miljøkonsekvenser kan elektrifisering og utbygging ha? Oppgave 2 Ofotensnittet I underskuddsperioder er Nordnettet sterkt avhengig av import for å dekke etterspørselen. Anta at 1 MW kraft er tilgjengelig fra Nordland. a) Forklar hvordan Ofotensnittet setter begrensninger for import. Hva vil konsekvensene kunne bli om kapasiteten overstiges? b) Figur 19 viser effektflyten over Ofotensnittet, definert positivt nordover, første halvår i 211. Vil du si denne driften samsvarer med Statnetts prinsipper om forsyningssikkerhet? c) Nevn eksempler på ting som påvirker overføringskapasiteten til strømnettet. Tabell 8 Alminnelig forbruk i Nord-Norge. Tilleggsinformasjon, Region Nord By/tettsted Lofoten/Vesterålen Tromsø Topplast 2MW 3MW Oppgave 3 For å nå de vedtatte klimamålene, har myndighetene besluttet å innføre full elektrifisering av petroleumsindustrien, samt bevilge støtte til utbygging av kraftproduksjon fra fornybar energi. Lokalpolitikerne i Nord-Norge ser på dette som en gyllen mulighet til å sikre forsyningssikkerheten og utvikle næringsvirksomheten i regionen. Statnett og Power Consulting har blitt bedt om å gjøre en utredning om hvilke investeringer som skal gjøres og hvor. Kirkenes 2MW Vurder tiltak som utbygging av fornybar energi og strømnett. Redegjør for plassering, kapasitet og mulighet for lagring av kraft. Gjør egne vurderinger av hvilken rolle Nordnettet skal ha som eksportør og importør av kraft. Figur 19 Kraftflyt Ofotensnittet første halvår 211. MW 5 4 3 2 1-1 -2-3 -4 1.1.11 3.6.11 Kraftflyt over Ofotensnittet 32 33
Region Vest, NO5 Dere er nyansatte i det rådgivende ingeniørfirmaet Power Consulting. Power Consulting har lenge bistått de ulike aktørene i energisektoren i forskjellige prosjekter vedrørende energi og miljø. På grunn av den kritiske kraftsituasjonen på Vestlandet, har Statnett bedt dere om å gjøre en utredning av regionen. Hovedfokuset skal ligge på Bergensområde, Hordaland og Sogn og Fjordane. Sammen med et ekspertutvalg er det deres oppgave å belyse utfordringene knyttet til forsyningssikkerhet og miljøhensyn ved gjennomføring av regionens utviklingsplaner. Det er holdt en kort informasjonssamling over området, og det blir deres oppgave å gjøre videre etterspurte utredninger. 213 42 kv 3 kv DC 22 kv 132 kv UNDER BYGGING ER STIPLET BERGEN STAVANGER ÅLESUND AURLAND EIDFJORD FEDA TRONDHEIM SUNNDALSØRA RJUKAN KRISTIANSAND SYLLI ING SKIEN TUNNSJØDAL NEA OSLO HASLE HALDEN RØSSÄGA SVARTIS SEN RANA NARVIK OFOTEN SALTEN TROMSØ BALSFJORD HAMMERFEST EST ALTA UTSJOKI VARANGER KIRKENES Foreløpig utredning, Region Vest Vestlandet har en stor andel av Norges vannkraft. Den årlige kraftproduksjonen i Rogaland, Hordaland, Sogn og Fjordane og Møre og Romsdal har en verdi på om lag 2 milliarder kroner 2. Vestlandet har også det beste ressursgrunnlaget for videre vekst innen fornybar energi. 21 ble et svært kritisk år for Vestlandet ettersom magasinene hadde lav fyllingsgrad etter en tørr vinter og temperaturen var lav. Bergenshalvøens kommunale kraftselskap, BKK, har ansvaret for store deler av regionalnettet i Hordaland og Sogn og Fjordane. De meldte om en svært vanskelig driftssituasjon dette året. I januar ble topplasten målt til 181 MW innenfor det såkalte BKK-snittet 3, og overføringskapasiteten ble hardt presset. I 173 av årets 876 timer ville en feil på en av hovedledningene over BKKsnittet ført til et omfattende strømbrudd med mørklegging av Bergen. Fordelingen av effektuttaket er angitt i figur 21. Den kritiske situasjonen ser ikke ut til å bedre seg av seg selv. Topplasten innenfor BKK-snittet har økt med 8 % de siste 2 årene. Veksten skyldes befolkningsøkning og industriutbygging. Det er forventet at ny industri i området og videre elektrifisering av gass- og oljefeltet Troll vil kreve en effektforsyning på 25 MW. Som Norges nest største by har også Bergen mye å hente på energieffektivisering. Ved å ta i bruk moderne energieffektiv teknologi kan Bergen redusere energiforbruket med 2 % 4 uten at det går utover innbyggernes levestandard eller komfort. 9 % av dette reduksjonspotensialet finnes i boliger og næringsbygg. Evanger kraftverk er BKKs største kraftverk og det tiende største i Norge. Årlig produserer kraftverket om lag 1,3 TWh. Det tilsvarer strømforbruket til ca. 65 husholdninger. Vannkraftanlegget har en maks kapasitet på 33 MW. I utredningsområdet er det et stort potensial for vindkraft og små vannkraftverk. I Hordaland har NVE gitt konsesjon til å bygge ut totalt 16 MW vindkraft og 27 MW vannkraft. Blant de godkjente prosjektene er den flytende offshorevindmøllen til det norske selskapet Sway. Vindturbinen skal ha en installert effekt på 1 MW og en rotordiameter på 145 meter. SWAY ønsker å teste ut prototypen i naturgassparken i Øygarden i Hordaland før den prøves ut til havs. Vindmøllen skal være klar for testing i 212. Utbygging av småkraftverk er allerede lønnsomt for utbyggerne, men mangel på ledig nettkapasitet begrenser realisering av denne fornybare produksjonen. Bare i Samnanger kommune, med sine 2 4 innbyggere, er det et potensial for småkraftutbygging tilsvarende 5 MW. Per 21 eksisterer det ca. 275 konkrete planer for småkraftverk i utredningsområdet. Konserndirektør i BKK Energi, Wenche Teigland, uttrykker potensialet for vindkraft slik: «1 offshore vindmøller per år fra Norge vil gi om lag 1 nye industriarbeidsplasser. Dette er industrielt unikt og kan bli et nytt industrieventyr, også i Norge». Hordaland har flere prosesseringsverk for gass hentet opp i Nordsjøen. På Kollsnes på Øygården blir våtgassen (NGL natural gas liquids) skilt ut av gassen. Tørrgassen komprimeres i store kompressorer som skyver den ut i rørsystemene som fører gassen til kundene i Europa. De seks gasskompressorene er elektrisk drevet fra strømnettet, og bruker til sammen omtrent 24 MW. På Mongstad-raffineriet jobbes det med å ferdigstille et gasskraftverk som skal forsyne raffineriet og Troll-A plattformen med elektrisitet. Generatorene som kobles til gassturbinene skal kunne produsere 28 MW, men det er høyst usikkert hvor mye av dette som vil gå til industriområdet og til strømnettet i framtiden. I dag blir ikke gasskraftverket kjørt for fullt (ca.13 MW,) og kraften brukes internt på industriområdet. På nettkartet er det trukket frem noen kraftprodusenter og forbrukere. Dere trenger ikke å ta hensyn til hvordan topplasten innenfor BKK-snittet er fordelt. Produksjonskapasiteten til kraftverkene er angitt i tabell 9. Annet forbruk som ikke er spesifisert, kan dere anta blir dekket av lokale kraftverk. 2 BKKs årsrapport 21 3 Kraftledninger inn til det geografiske BKK-området, som i dag består av forbindelsen Modalen-Evanger og Mauranger Samnanger 4 Bellona og Siemens; «Bergen SmartCity Energieffektivisering» 34 35
Mongstad Steinsland Nygård Midt-Norge Midt-Norge Tabell 1 Produksjonskapasitet i Region Vest. Kraftverk [MW] Sima 112 Dale 14 Øygården (Kollsnes) Sotra 65MW Fana 65MW Arna 65MW 93MW 78MW Dale 12MW Evanger 65MW Refsdal Hove Modalen 95MW BKK-snittet Fardal 14MW 95MW Aurdal Evanger 33 Nygård 6 Fana 1 Steinsland 15 65MW Bergenssnittet Samnanger 19MW Mauranger Sima 15MW 15MW 15MW Øst-Norge Sør-Vestlandet 95MW Petroleumsindustri Produsent Overføringskapasitet 132 kv strømnett Tabell 11 Ledig nettkapasitet til ny produksjon. Kommune Status Kommentar Askøy God nettkapasitet Austrheim Bergen God nettkapasitet Tilleggsinformasjon, Region Vest Eidfjord Fedje Fjell God nettkapasitet Tabell 9 Sak Tiltakshaver Fylke Kommune Ny effekt Produksjon SWAY(testkonsesjon Kollsnes) Sway AS Hordaland Øygarden 1, MW 27, GWh Midtfjellet Midtfjellet vindkraft AS Hordaland Fitjar 15, MW 45, GWh Ytre Matre kraftverk Hordaland Kvinnherad 3,3 MW 9,9 GWh Kvernhuselvi kraftverk Ekse, Leif Tore Hordaland Modalen 3,3 MW 9,9 GWh Vika kraftverk Vikaelva Hordaland Kvinnherad 3,2 MW 13,9 GWh Kinso kraftverk Hardanger Energi AS Hordaland Ullensvang 3,1 MW 22,9 GWh Tveitaskarelva kraftverk Småkraft AS Hordaland Fusa 2,9 MW 13,1 GWh Dyrkolbotn kraftverk Nipo Kraft AS Hordaland Lindås 2,7 MW 1,8 GWh Syrifossen kraftverk Syrikraft AS Hordaland Voss 2,6 MW 8,17 GWh Smådalselva kraftverk Smådalselva kraft AS Hordaland Samnanger 2,5 MW 7,5 GWh Bulko kraftverk Bulko Kraft AS Hordaland Granvin 2,21 MW 7,6 GWh Gjetingsdalen kraftverk Gjetingsdalen Kraft AS Hordaland Kvinnherad 2,2 MW 9,7 GWh Blådalselva kraftverk Småkraft AS Hordaland Masfjorden 2, MW 9,7 GWh Liarelva Kraftverk Sunnhordland Kraftlag AS Hordaland Kvinnherad 1,8 MW 7,3 GWh Gjerde kraftverk Småkraft AS Hordaland Kvinnherad 1,5 MW 5,7 GWh Granvin Jondal Kvam Lindås Masfjorden Meland Modalen Odda Os Osterøy Radøy Samnanger Sund Ullensvang Ulvik Vaksdal Voss Øygarden Noe ledig nettkapasitet God nettkapasitet Noe ledig nettkapasitet God nettkapasitet God nettkapasitet 36 37
Figur 21 Fordeling av effektuttaket i BKKområdet i 21. 22% 11% 67% Alminnelig forsyning Kraftkrevende industri Petroleumsindustri Gruppeoppgaver, Region Vest Oppgave 1 Vedlagt i tabell 9 finner dere en liste over vind- og vannkraftverk i Hordaland som har fått innvilget konsesjonssøknaden av NVE. BKK gikk i 21 ut med en oversikt over ledig nettkapasitet i sitt område. Dette er angitt i tabell 11. Gjør rede for hvordan nettkapasitet er avgjørende for utvikling av industri og næringsvirksomhet. Hva vil dere si om situasjonen for kraftutbygging i BKK-området? Oppgave 2 I januar 211 ble topplasten innenfor BKK-snittet målt til 181 MW. Anta at kraftproduksjonen i området kjøres for fullt for å dekke etterspørselen. a) Hva er overføringsbehovet over BKK-snittet under topplasten? b) Forklar hvorfor kriteriene for forsyningssikkerhet ikke blir opprettholdt under denne perioden med høy etterspørsel. c) Hva kan bli konsekvensen av at overføringskapasiteten over BKK-snittet overstiges? Oppgave 3 Anta at vindkraftprosjektet SWAY er vellykket og står foreløpig på Øygården som kraftleverandør til gassprosesseringen på Kollsnes. Hvordan vil dere vurdere behovet for overføringskapasitet til Kollsnes? Oppgave 4 a) BKK har sendt konsesjonssøknad for bygging av to nye ledninger: Modalen- Mongstad og Mongstad-Kollsnes. Presenter noen argumenter for og imot nettutbyggingen. b) Ut fra informasjonen som er gitt og egne antagelser, vurderer, hvilke overføringer de nye strømledningene bør være dimensjonert for. Oppgave 5 Som en avslutning på utredningen har Statnett bedt Power Consulting om å oppsummere sin tolkning av situasjonen og foreslå nødvendige tiltak. Vurder nødvendigheten av utbygging av strømnettet og ny kraftproduksjon i Vest-Norge. Redegjør for plassering, kapasitet og mulighet for lagring av kraft. 38 39