Disposisjon. Systemegenskaper for vann-, vind- og termisk produksjon Samkjøring av ulike energikilder gjennom elkraftsystemet Miljø, kostnader og potensiale. Vann-, vind-, bølge- og saltkraftverk. Elkraftsystemet muliggjør utnyttelse av: Vannenergi. Vindenergi. CO 2 -frie gasskraftverk Kjernekraft Bølgeenergi (hydrogen som energibærer?) Osmose ferskvann-saltvann Dimensjonerende forhold i elkraftsystemer Energitilgang i det norske vannkraftsystemet. Høyeste effekttopp må kunne dekkes. Årlig energibehov må kunne dekkes. Jevnfør bil: Kraftig nok motor til den bratteste bakken. Tilstrekkelig bensin på tanken Systemegenskaper. Enkeltstående vannkraftverk: Effekt og energi er dimensjonerende. Samkjørende system av vannkraftverk: Energi er dimensjonerende. (Hvorfor?) Varmekraftverk. Effekt er dimmensjonerende. Vindkraftverk: Kan ikke fungere alene. ir ikke effektdekning. Elkraftsystemet muliggjør samkjøring. Vannkraft og varmekraft: Tørrår - våtår: Energigevinst i begge systemer. (varierende - stabil) Sommer - vinter: Energigevinst i varmekraftsystemet. (overskudd sommer - stabil) Dag - natt: Økonomisk gevinst i begge systemer. (stabil -varierende) Effektregulering:Effektgevinst i varmekraftsystemet. (hurtig regulerbar - langsom)
Elkraftsystemet muliggjør samkjøring. (forts.) Vindkraft og varmekraft: Varmekraftverkene muliggjør utnyttelse av vindkraft. Varmekraften garanterer effektdekningen. Vindkraften gir energibidrag Vanskelige reguleringsforhold. Elkraftsystemet muliggjør samkjøring. (forts.) Vannkraft og vindkraft: Vannkraftverkene muliggjør utnyttelse av vindkraft. Vannkraften garanterer effektdekningen. Vindkraften gir energibidrag. Blåser mest om vinteren Vannkraften sørger for enkle reguleringsforhold. Elkraftsystemet muliggjør samkjøring. (forts.) Vannkraft, varmekraft og vindkraft: Det samkjørende system må dimensjoneres både effekt- og energimessig. Vannkraften og varmekraft garanterer effektdekningen. Alle er med på energidekningen. Varmekraften tar de årlige variasjoner. Vannkraften sørger for enkle reguleringsforhold. Miljøkonsekvenser ved 1 TWh el-produksjon Utslipp til luft (1000 tonn) Utslipp til deponering (1000 tonn) CO 2 SO2 NOx Tungmetaller Aske ips 3) Naturinngrep asskraft 1) 400 0 0.4-0.7 0 0 0 Moderate Kullkraft 2) 1000 1.5-4.5 1.3-1.7 0.07 40 10 Store Vannkraft 0 0 0 0 0 0 Store Mengde (TWh/år) Tilgang på el i Norge Sortert etter vannkraftproduksjon 180 Referansesimulering* 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 Overløp/Forbitapping 6.6 TWh/år Flom forbi driftsklare maskiner 0.3 TWh/år Import Finland 0.2 TWh/år Import Danmark 4.3 TWh/år Import Sverige 14.8 TWh/år Rasjonering 0.1 TWh/år Varmekraft 1.1 TWh/år Vannkraft 112.2 TWh/år 35 30 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 1990 Utveksling Finland Utveksling Danmark Utveksling Sverige 1989 1983 1943 1976 1967 1968 Kraftutveksling for Norge stadium 2002 Positive tall er import, negative eksport jennomsnittlig import: 13.7 TWh Referansesimulering* 1954 1935 1962 1965 1975 1934 1972 1937 1987 1946 1933 1955 1931 1971 1986 1980 1951 1947 1948 1936 1977 1941 1970 1990 1989 1983 1943 1976 1967 1968 1954 1935 1962 1965 1975 1934 1972 1937 1987 1946 Tilsigsår 1933 1955 1931 1971 1986 1980 1951 1947 1948 1936 1977 1941 1970-20
Kraftsamarbeid mellom land i Europa. Overskudds- og underskuddsområder Overskuddsområder er grønne, underskuddsområder er røde Områder med netto import/eksport under 3 TWh er mørkegrå Utnytte forskjeller i produksjonsapparat. Utnytte forskjeller i oppdekningsgrad. Energiflyt i Europa Referansesimulering* Vannkraftpotensialet pr 1/1 1998 (utb. Kost. < 4.0 kr/kwh) Energiflyt < 3 TWh/år ikke tatt med. Eksport fra Belgia til Luxemburg (5 TWh) er heller ikke med. =10 TWh jenværende utbyggbart vannkraftpotensial etter kostnads-nivå. 1997-priser, 40 års levetid og 7 prosent kalkulasjonsrente. Konsekvenser av å regne med 40 års levetid og 7 prosent kalkulasjonsrente. Utbygningskostnad på 4 kr/kwh gir kraftpris på 30 øre/kwh. Forlengelse av levetiden fra 40 til 100 år for et gitt prosjekt (fremdeles med 7% kalkulasjonsrente) øker verdien av prosjektet med 6.6%. M.a.o.: Et prosjekt til 100 mill.kr. Med 40 års levetid gir samme årlige kostnader som et prosjekt til 107 mill. kr. med 100 års levetid. Utbygningskostnad på 4 kr/kwh og 100 års levetid gir kraftpris på 28 øre/kwh. Utbygningskostnad på 4 kr/kwh, 5% kalkulasjonsrente og 100 års levetid gir kraftpris på 20 øre/kwh.
Vind og vindkraft (1998) Vindkraft. Effekt som funksjon av vindhastighet. Vindkraftpotensialet: Vindkraft og miljø? Teoretisk (super): 76 TWh/år (fra 4300 km 2 ) Kartlegging i 1981: 12 TWh/år Prinsippskisse av det norske elkraftsystemet: Import/Eksport Lokal energiproduksjon Kraftstasjon Transformator Understasjon Fordelingskiosk Forbruker + Utnytter lokale ressurser + Reduserer overføringsbehov inn til området. - Kan medføre økt overføringsbehov ut av området. - OBS: Kortslutningspåkjenninger. - OBS: Spenningsvariasjoner. Lokal prod. Produksjon 10-20 kv Overføring, hovednett 300-420 kv Hovedfordeling 45-132 kv Høyspent fordeling 11-22 kv Lavspent fordeling 230-400 V Typisk utstrekning Hele landet 0.3 10 6 km 2 Region, stor kommune 5-50 10 3 km2 Kommune 50-500 km 2 Boligblokkgrend 1-50 abb.
Lokal spenning som funksjon av P og Q Spenning som funksjon av aktiv effekt 1.2 1 Spenning 0.8 0.6 0.4 0.2 0-1.5-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Overført aktiv effekt Reaktiv effekt = 0 Reaktiv effekt = 0.5 Vind - spenningsvariasjoner: Når vinden varierer, varierer spenningen på den lokale samleskinnen. Spenningsvariasjonene kan holdes under kontroll ved en styrt kompensering av reaktiv effekt på den lokale samleskinnen. Samkjøring av vindmøller med likerettere og vekselrettere Isolert forsyning med vind/diesel
Energi i havbølger Bølgekraft Enormt potensiale langs den norske kyst. 4 km kystlinje gir 1 TWh/år. Har hittil ikke vært mulig å utvikle en robust nok teknologi Miljøproblemer? Kollisjon med andre kystinteresser. Saltkraftverk Saltkraftverk Potensiale: Teoretisk kan hver m 3 ferskvann som renner ut i havet produsere 0.7 kwh. (10-50 TWh/år) Hittil bare laboratorieforsøk. Usikre kostnadsanslag. Miljø:? (Lakseinteresser?) asskraft: Ikke fornybar ressurs Ubegrenset potensiale for Norge de neste 100-200 år. Miljø: Hver produsert TWh medfører utslipp av 0.4 mill tonn CO 2. Akseptable kostnader (20-25 øre/kwh) Separering og deponering av CO 2 kan utføres til en kostnad av 10-15 øre/kwh. Valgene er mange, Løsningene er mangfoldige