Luftledninger kontra kabler Kostnader, teknologi og miljø

Luftledninger kontra kabler Kostnader, teknologi og miljø Energiforum Bergen 2008-09-30 Kjell Sand SINTEF Energiforskning SINTEF Energy Research 1

Oversikt LCA Life Cycle Assement Miljøaspekter ved elektrisitetsbruk Kabler kontra luftledninger - Teknologi Kabler kontra luftledninger Kostnader Kabler kontra luftledninger - Miljøaspekter Magnetfelt SINTEF Energy Research 2

Kilde: Dantes (www.dantes.info/index.htm) LCA Life Cycle Assessment En LCA analyse tar med alle relevante omgivelsesinnvirkninger fra vugge til grav Råvarebruk Produksjon Transport Bruk Avhending Inn: stål, betong, energi, arealbruk osv. Ut: støy, CO2, giftstoffer, NOx, forsuring, avfall osv. Energisystem SINTEF Energy Research 3

Hvorfor bruke LCA? Bærekraftig energiforsyning krever løsninger som har en miljøvennlig livssyklus over levetiden til anleggene og som også ivaretar prosessene som går med til å lage de og avhende de Et LCA perspektiv bedrer forutsetningene for samfunnsoptimal planlegging av energisystemer. SINTEF Energy Research 4

LCA anvendt på energissystemet SINTEF Energy Research 5

Vindkraft og CO 2 : Kun bygging bidrar nevneverdig: Fuel Chain Conversion Distribution* End Use** Building Building 20 g/kwh Building Building Environmental Impact: GWP (CO2 eq.) [ > 800] g/kwh Operation Transport Operation Operation* 2-10 % Operation** [600 800] g/kwh [400 600] g/kwh Waste Waste Waste Waste [200 400] g/kwh [100 200] g/kwh Demolition Demolition Demolition Demolition [20 100] g/kwh [ < 20] g/kwh *The distribution phase contributes through energy losses, i.e. dependent of voltage level and distance to demand **End-use is highly important for the LCA result, but exoghenous to the SEDS project SINTEF Energy Research 6

Energisystemet en helhetsbetraktning Miljøaspekter Klimagasser, avfall, tungmetaller, arealbruk, visuelle forhold, forurensing, virkning på flora og fauna Energikilder Ene rgitjenester Vann Olje Gass Kull Kjernekraft Sol energi Bio avfall Vind Bølger/tidevann Utvinningsanlegg Tankbiler Kraftverk Kraftnett Fjernvarmerør etc Lys Mekanisk arbeid Varme Kjøling Elektronikk Energitap SINTEF Energy Research 7

Energiforsyning dreier seg om fire hovedaspekter Kostnader Sikkerhet Leveringskvalitet Miljø Det samme gjelder for kraftnett som en del av energiforsyningsprosessen Kraftnett en konsekvens av at elektrisk energi ikke produseres der den forbrukes SINTEF Energy Research 8

Det norske kraftsystemet Kraftproduksjon Produksjo n G Transport (Overføring) Sentralnettet 420 kv 300 kv Hoveddistribusjon Regionalnettet 132 kv 66 kv Distribusjon Fordelingsnettet 22 kv 11 kv G 230 V 400 V G Transfor G matorstasjoner Nettstasjoner G G Import/Eksport Husholdninger SINTEF Energy Research 9

Alle har en aksje i sentralnettet (400kV) SINTEF Energy Research 10

Færre som har en aksje i de mer kundenære anlegg Nettstasjon: Mastearrangement 11kV/ 230V SINTEF Energy Research 11

Nøkkeltall Samlet lengde på nettet: 300.000 km Nyverdi: Årlig omsetning: 150 milliarder kr ca 15 milliarder kr SINTEF Energy Research 12

Nyverdi millarder kr Nyverdi fordelt på nettnivå 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Sentralnettet Regionalnettet Høyspennings fordelingsnett Nettstasjoner Lavspennings fordelingsnett SINTEF Energy Research 13

Milliarder kr Nyverdi 2005 Nyverdi nettanlegg 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Kraftledninger Kabelanlegg Transformator-stasjoner Nettstasjoner Målere Kabelskap SINTEF Energy Research 14

Antall km Lengder (innenlands) 140 000 120 000 100 000 80 000 60 000 40 000 20 000 0 300-400 kv Luftledninger 300-400 kv Kabler 45-132 kv Luftledninger 45-132 kv Kabler 11-22 kv Luftledninger 11-22 kv Kabler 230V luftledninger 230V kabler SINTEF Energy Research 15

Designen har endret seg. SINTEF Energy Research 16

SINTEF Energy Research 17

Arbeidsmetodene har endret seg. SINTEF Energy Research 18

Utlegging av sjøkabel 1926 SINTEF Energy Research 19

Utlegging av sjøkabel 1980 SINTEF Energy Research 20

Nettvirksomheten er avgjørende for leveringskvaliteten SINTEF Energy Research 21

De tause tjenestene merkes best Når de ikke virker (avbrudd) Når vi får regningen SINTEF Energy Research 22

kostnadsforhold Kostnadsforhold 24 kv Kabelkostnad i forhold til luftledningskostnad 24 kv -ved samme kapasitet 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1993 1998 2005 SINTEF Energy Research 23

kostnadsforhold Kostnadsforhold 66 kv Kabelkostnad i forhold til luftledningskostnad 66 kv - ved sam m e kapasitet 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1993 1998 2005 SINTEF Energy Research 24

kostnadsforhold Kostnadsforhold 132 kv Kabelkostnad i forhold til luftledningskostnad 132 kv -ved samme kapasitet 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 1993 1998 2005 SINTEF Energy Research 25

kostnadsforhold Kostnadsforhold 400 kv Kabelkostnad i forhold til luftledningskostnad 400 kv - ved sam m e kapasitet 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 1993 1998 2005 SINTEF Energy Research 26

Fra foredrag Bjørn Wold, NVE SINTEF Energy Research 27

Kostnadsforhold kabel-luftledning. Country 220kV Cable vs. Overhead Line 380kV Cable vs. Overhead Line Austria Verbund APG - 8 Denmark Eltra 4.0 4-5 France RTE 2.2-3 10 Germany - 10-20 Ireland ESBNG 6-10 - Italy - Terna 5.5 5.9 Netherlands Tennet - 6 Norway Statnett 4.5 6.5 Spain - 25 UK National Grid - 15-25 ETSO - 10-12 SINTEF Energy Research 28

Kabling av det norske kraftnettet vil koste 100-150 milliarder som tilsvarer ca en dobling av nettleien SINTEF Energy Research 29

Typiske levetider Luftledninger (stål): 70år Kabler: 40 år (høy utnyttelse reduserer levetiden) Økonomi over levetiden er ikke bare bestemt av investeringskostnader, men også av: Tapskostnader Drifts og vedlikeholdskost Avbruddskostnader SINTEF Energy Research 30

SINTEF Energy Research 31

Mastehøyder - byggeforbudsbelte 400 kv - 25-35 m 40-50m 300 kv - 20-25 m 35-40m 132 kv - 15-18 m 30-35m SINTEF Energy Research 32

Fra foredrag Bjørn Wold, NVE 420 kv jordkabel krever en bredde på 15-20 meter Lengre kabellengder utløser også behov for større kompenseringsanlegg underveis Beslaglegger mye areal I enkelte områder vil jordkabel representere et større inngrep i landskapet enn luftledning SINTEF Energy Research 33

Kabling kontra luftledninger + Visuell innvirkning Fugl Støy - korona - radio/tv forstyrrelser Arealbruk Personsikkerhet - klatring - is - havari Virkning av vind, is lyn - redusert feilhyppighet Brannfare (ikke så problematisk i Norge) Utbredelse av magnetfelt (men nærfeltene kan bli større) - Kostnader for de høysete spenningsnivåene Reparasjonstid SINTEF Energy Research 34

Miljø SINTEF Energy Research 35

SINTEF Energy Research 36

Policy i Norge etter Stortingets behandling 9. juni 2006: Omfattende forskning kan sammenfattes med at det synes å være en økt risiko for utvikling av leukemi hos barn som bor så nær en høyspentledning at magnetfeltet i boligen er over 0,4 µt ved gjennomsnittlig belastning over året. For de barna det gjelder i Norge vil dette representere ett ekstra sykdomstilfelle rundt hvert syvende år. Den absolutte risikoen vurderes fortsatt som meget lav. For kreft og andre helseeffekter hos voksne er det samlet sett ikke påvist noen sammenheng med eksponering for magnetfelt. SINTEF Energy Research 37

Andre eksempler International Commission on Non-Ionising radiation Protection, ICNIRP & EU recommendation 1999-100 µt (publikum) 1996 Swedish Advisory Bodies suggest power distribution should avoid average exposures above 0.2 µt 1999 Swiss Government limit for new installations - 1 µt 2000 Three Italian Regions: Veneto, Emilia-Romagna and Toscana - limit for new installations near schools, nurseries, houses & places where people spend more than 4 hours per day - 0.2 µt 2002 New substation in Queensland, Australia: Energex Ltd - 0.4 µt 2004 The Netherlands Dept of the Environment proposal 0.4 µt SINTEF Energy Research 38

EBL Kompetanse AS: Temadag 2007-04-25. Elektriske og magnetiske felter (EMF) netteiers informasjonsplikt Kort innføring i EMF: Kva er elektriske og magnetiske felt? av Nils Arild Ringheim SINTEF Energiforskning AS SINTEF Energy Research 39

Magnetiske felt Oppstår når ladningar er i rørsle H I/(2 r) I B = µ 0 µ r H = µh Magnetisk feltstyrke Magnetisk flukstettleik H [A/m] B [T] SINTEF Energy Research 40

Typiske magnetfeltkjelder for kundar Frå kraftforsyningsanlegg Luftleidningar Jordkablar Nettstasjonar Andre installasjonar Eigne husinstallasjonar Apparat og utstyr Varmekablar Bygningsinstallasjon Jernbane, trikk, T-bane Osb SINTEF Energy Research 41

Nettstasjon SINTEF Energy Research 42

Kor raskt blir magnetfeltet redusert med avstanden? Teoretisk samanheng mellom B-feltet og avstanden frå ulike typar kjelder I 2 B ~ 1/r B ~1/r B ~ 1/r 3 SINTEF Energy Research 43

Magnetisk feltstyrke [µt] Samanlikning av magnetfelt frå luftleidningar ved ulike systemspenningar Berekna B-felt frå luftleidningar med horisontaloppheng. Typiske faseavstandar og høgder. Fasestraum 100 A. 10,00 1,00 0,10 BLX 22 kv Blank 22 kv 66 kv 132 kv 300 kv 420 kv 0,01 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Avstand frå senter leiarføring [m] SINTEF Energy Research 44

SINTEF Energy Research 45

Metodar for reduksjon av magnetfelt SINTEF Energy Research 46

SINTEF Energy Research 47 Leiargeometri - optimal faseplassering L L R S T R R R S S S T T T R S T R S T R S T R R R R S S S S T T T T R R S S T T R S T R S S R T T S T R

SINTEF Energy Research 48

Oppsummert Innen energiforsyning finnes ikke den perfekte løsning Det samme gjelder for nettvirksomhet Bærekraftig avveining av lokale og globale aspekter vedr. Kostnader Kvalitet Sikkerhet Miljø er en utfordring i dag og blir det i morgen ut fra de mange perspektiv og interessenter som er involvert. SINTEF Energy Research 49