LANDSTRØMSFORSYNING TIL SKIP - FORDELER, MULIGHETER OG UTFORDRINGER. Av Espen Ingebrigtsen og Rune Glomstein, Siemens AS

Like dokumenter
Landstrømsforum. «Elektrifisering av Skipsfarten» REFERAT Møte i Arbeidsgruppe for «Kapasitetsbehov» (AG2)

PRINSIPPNOTAT FOR LANDSTRØMSTILKOBLING (UTGAVE 1)

Bergen, 12.mai 2015 Fremtidens elektriske samferdselsløsninger Kan tas i bruk nå! ABB

Strømforsyning til elektrifisering. Hvordan få til gode løsninger og prosesser for strøm til ferger og skip? 4.Mai 2017, Ulf Møller, Energi Norge

Etablering av landstrøm i Bergen er viktig for å bedre luftkvaliteten, redusere utslipp av klimagasser og profilere Bergen som miljøby.

Totalentreprise Landstrømanlegg på Strandkaien i Stavanger Stavangerregionen Havn IKS.

Konsesjonssøknad. Anleggskonsesjon for ladestasjoner El-ferge Hufthamar Krokeide

Havna som nøkkel i det grønne maritime skiftet

Byrådssak 1150/11. Dato: 29. mars Byrådet. Status etablering av pilot Landstrøm i Bergen havn. SARK Hva saken gjelder:

Oslo Havn KF Havnedirektøren

UTREDNING FASE 1 LANDSTRØM TIL SKIP AKER SOLUTIONS MOSS

Vedtak - Uenighet om leveringsplikt Mørenett har brutt leveringsplikten

Overordnet strømforsyning til Fornebu

Endring av ny energimelding

«Elektrifisering av Skipsfarten»

ENOVA grønne tilskudd til havnene. Fagsamling for KS Bedrift Havn Tromsø, 13. november 2015 Merete Knain

Valldal Ny Miljøhavn?

Landstrøm fra ide til realisering. Eva Britt Isager Klimasjef Bergen kommune

Rapport Nettilknytning Landstrøm Valldal

Prinsipper for beregning av kwhpotensial

UNDERSØKELSE OM MARKEDSGRUNNLAGET FOR LANDSTRØM

STRØMFORSYNINGSSYSTEMER...

INNFØRING AV HØYSPENT LANDSTRØM (HVSC)

Anbudsbeskrivelse landstrømsanlegg Pir I Hurtigrutekaiene.

Programkriterier for landstrøm

NOx-fondets støtteordning

TEKMAR ESS Energy Saving System. Hva med Havbruksnæringen? Fiskerstrand Verft AS Olav Fiskerstrand Teknisk Sjef

NVE`s fagdag om lavspenningsnett Hvordan sikrer vi at lavspenningsnettet bygges fremtidsrettet? Terje Hanssen Nelfo

Søknad om anleggskonsesjon. Datasenter med ny nettstasjon Skipavika Næringspark

Prosjektbeskrivelse landstrøm (obligatorisk vedlegg som skal lastes opp i elektronisk søknad)

Oslo havn som nullutslippshavn. Kjetil Lund byråd for næring og eierskap

Muligheter og utfordringer ved realisering av en landstrømpilot i Bergen

Oslo Havn KF Møtereferat

Nett og infrastruktur Praktiske vurderinger v/ Hans Brandtun, REN

Handlingsplan for landstrøm

Derfor er sjøtransport vegen å gå

Nr. 35/502 EØS-tillegget til Den europeiske unions tidende KOMMISJONSREKOMMANDASJON. av 8. mai 2006

Om batteridrift av ferger Olav A. Opdal Zero Emission Resource Organisation

Landstrøm og andre miljøtiltak i havn. Øystein Jørgensen Havnesjef Båtsfjord Havn K/F

Tariffer for landstrøm. Ole-Petter Halvåg Agder Energi, ZERO

Nyttig bakgrunnskunnskap ved kontakt med media vedrørende landstrøm

Batteridrevet Nesoddenferje

«Elektrifisering av Skipsfarten» Referat. Møte i Landstrømsforum arbeidsgruppe 3 rammebetingelser Gardermoen,

Kraftelektronikk (Elkraft 2 høst), øvingssett 3, høst 2005

Elferger og nettutfordringergir NVE sin regulering riktige insentiv? Norges Energidager, 19. oktober Runar Tandstad

NEK Forsyning av elektriske kjøretøy

Sammenstilling av handlingsplan mot støy for Stavangerregionen Havn

Landstrømforum Elektrifisering av skipsflåten - et innblikk fra leverandørindustrien Westcon Power & Automation AS. westcon.

Rev.: 3 Sonegrensebryter Side: 1 av 11

Lading av Elbil på byggeplasser og anleggsområder

BRUK AV FORDELINGSTRANSFORMATOR MED AUTOMA- TISK TRINNKOBLER

HYDROGEN EN BÆREKRAFTIG FREMTID

Intelligent hurtiglading for elektriske busser

Eksempler på beregning av kwh-potensial

Oppgradering av strømnettet fra Veland til Hjelmeland. Dato: Lyse Elnett AS

STATUSRAPPORT Landstrømsforum Elektrifisering av skipsfarten 3. DESEMBER 2018

Elektrifisering av kystfiskeflåten Slik kan 3000 båter halvere sine utslsipp

Miljø Bergen havn (sentrum) Møte i Klimarådet Hordaland 23/ Even Husby, rådgiver, miljø

Fremtidens elektriske transportløsninger

Utvidet Havnesamarbeid, Landstrøm Rapport Fase I

Landstrøm til skip på Bergen havn Plan for videreføring VERSJON 1, 20/

Riksveg- og fylkeskommunale fergesamband Kravstilling for lav- og nullutslippsløsninger

Batteri og Hybridløsninger

Rev.: 9 Lavspent strømforsyning Side: 1 av 10

MF Ampere, erfaringer og ideer etter et paradigmeskifte

Ladeteknologi for elektrisk transport. Jon Are Suul, Giuseppe Guidi SINTEF Energi

Utslipp til luft og sjø fra skipsfart i fjordområder med stor cruisetrafikk

Programkriterier for Landstrøm

Utgitt/publisert

Enovas støtteordninger. Klimamarin, 18. nov 2015 Petter Hersleth

Inter Reg, Fossilfri transport Semi og hurtigladerteknologi 14 Januar 2016 Odd Olaf Schei, Miljøstiftelsen Bellona (Egil Falch Piene, Salto

Tolkning av måledata betinger kunnskap om egenskaper ved elektriske apparater. en kort innføring i disse for enkelte utbredte apparater

Elektriske installasjoner ombord i skip og fartøyer

Dårlig spenningskvalitet og brannfare. Henrik Kirkeby

(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1. (51) Int Cl. NORGE. Patentstyret

Programkriterier for Landstrøm

NYE METODER FOR PLANLEGGING AV SMARTGRIDS AV ANDREAS HAMMER, NTNU, JAN FOOSNÆS, NTE NETT AS, TROND TOFTEVAAG, NTNU

Elektrifisering, Ladestasjoner m.m.

HENSIKT OG OMFANG...2

3-fase lavspent 0,1-30 kva, IP23

UPS er for Industri & Offshore

STRØM I BÅT OG I BÅTHAVN GUNNAR VISNES

Tekniske funksjonskrav for lavspent. tilknytning av pv-anlegg

Jernbaneverket LAVSPENNING Kap.: 8 Hovedkontoret Regler for prosjektering Utgitt:

Rapport utarbeidet av BKK Nett AS og Bergen og Omland Havnevesen 24. september Side 1 av 30

HAV LINE METODEN Et nytt konsept innen havbruk

OSLO HAVN KF. 59HAV12 Kvalitetssikring av landstrømutredningen for cruiseskip (61HAV12)

En viktig normsamling for bransjen

Rammebetingelser og forventet utvikling av energiproduksjonen i Norge

Enkel og trygg lading av din elbil med mobilitetsavtale fra EV POWER

Bestillingsfrist 10. mai!

Carl-Erik Arnesen, CEO Hav Line Gruppen AS HAV LINE METODEN. Et nytt konsept innen havbruk

Hjemmeladere GHL. Hjemmelader med stikkontakt Type 2 Mode 3. Hjemmelader med fast kabel Type 2-3 Fase 400V

Landstrømstilkobling for skip. Internasjonale standarder status og oversikt

NOTAT Rafossen Kraftverk

Av Magne L. Kolstad, Atle R. Årdal, SINTEF Energi, Kamran Sharifabadi, Statoil og Tore M. Undeland, NTNU

Kristiansand Havn KF

Prosjektering av UPS anlegg. Arne Leif Strømsnes. Siemens

TEKNISKE FUNKSJONSKRAV. Vedlegg 2

RENblad nummer: 342 Versjon: 1.2 Tittel: Tilknytning og nettleieavtale - innmating ls nett - vedlegg 2 Selskap: STANGE ENERGI NETT AS

Transkript:

LANDSTRØMSFORSYNING TIL SKIP - FORDELER, MULIGHETER OG UTFORDRINGER Av Espen Ingebrigtsen og Rune Glomstein, Siemens AS Sammendrag Landstrøm er et energieffektivt alternativ for å forsyne fartøyer som ligger i havn med elektrisitet, og som merkbart vil redusere utslipp av klimagasser, partikler, samt støy og vibrasjoner i havnas lokalmiljø. Dessuten reduserer dette belastningen på skipsmotorene, og reduserer dermed vedlikeholdsbehovet om bord. Landstrøm muliggjør også bruk av batteridrift som energi-alternativ på fartøy. Det er dog en utfordring at enkelte havner ikke har tilstrekkelig utbygd nettkapasitet, og at behov for frekvensomforming fordyrer landstrømsanleggene. Norske myndigheter er positive til Landstrøm, og det er etablert betydelige støtteordninger for utbygging av landstrøm via Enova. 1. BAKGRUNN Skip har behov for elektrisitet om bord, også mens de ligger til kai. I dag produseres denne i all hovedsak av generatorer koplet til skipets hjelpemotorer som er fyrt på diesel eller tungolje. Forbrenningsmotorenes virkningsgrad er forholdsvis lav (maksimalt ca. 45%), og medfører dessuten unødvendig støy og utslipp av forurensende stoffer som bl.a. SOx, NOx og svevestøv i havnenes nærmiljø. Ved å tilrettelegge for landstrømtilkopling kan man få en betydelig energieffektivisering, samt eliminere lokale støy og utslippsproblemer [1]. 2. SYSTEMPRINSIPP OG EKSEMPLER Spenningsnivå på nettforsyningen på land vil variere, både ut fra effektbehov (høye effektuttak krever høyspentforsyning) og vil være geografisk betinget. F.eks. vil en havn som ligger inne i en by kunne forsynes med 11kV, mens havner som ligger utenfor tettbygde strøk vil kunne få forsyning på 22kV. Mindre fartøy vil ofte mates direkte fra lavspentnettet (typisk 660/690V).

Det stilles krav i Landstrømnormene (se kap. 4) om at hvert skip skal være galvanisk skilt fra nettet og andre skip når de er tilkoblet landstrøm. Så uavhengig av valgte spenningsnivå, vil landstrømanlegg kreve transformatorer. En annen utfordring i forhold til landstrøm er at frekvensen ombord i de fleste fartøy er 60Hz, mens frekvensen på nettet i Norge og de fleste europeiske landene er 50Hz. Det trengs derfor som oftest en frekvensomformer mellom landforsyning og skip. 1 2 3 4 3 2 5 1. Lokal el-forsyning 2. Bryterfelt 3. Transformator 4. Frekvensomformer 5. Kabelhåndteringssystem Figur 1: Typisk systemprinsipp for et landsstrømsanlegg 2.1 Aktuelle havner/kaier i Norge Norge er en stor skipsfartsnasjon med mange typer havner og skip. Landstrøm kan være aktuelt for følgende anlegg: - Cruiseterminaler - Fergekaier/Hurtigruteterminaler - Offshoreterminaler / Industriparker - Godsterminaler - Ladestasjoner for batterifartøy

2.2 Cruiseskip I Nord-Amerika er det bygget flere landstrømforsyninger for Cruiseskip. Dette er anlegg som kan levere store effekter (6-15MW), men disse anleggene er bygget uten frekvensomformere da nettfrekvensen i USA og Canada er 60Hz, det samme som ombord i cruiseskipene. Verdens første landstrømanlegg for cruiseskip som inkluderer frekvensomforming, er levert av Siemens i Altona Cruiseterminal i Hamburg. Dette anlegget kan levere opptil 12MW og brukeren kan velge spenning mellom 6 og 11kV med frekvens på 50 eller 60Hz. Anlegget har også THD-filter for å redusere harmonisk tilbakemating til nettet. Figur 2: Forenklet enlinjeskjema for landstrømsanlegget i Hamburg Norge har en relativt stor Cruisetrafikk, spesielt langs fjordene på Vestlandet. Det er en sammenheng mellom størrelsen på skip, effektbehov og utslipp. I en slik kontekst vil landstrømsanlegg for Cruiseskip ha stor effekt i forhold til reduserte utslipp og støy, samtidig som kostnadene er proporsjonale med effektuttak og brukstiden noe lavere (da Cruisetrafikken er sesongavhengig).

2.3 Offshoreterminal løsning På offshoreterminaler kan det ligge mange båter samtidig. I dagens situasjon kan det fort bli mange offshorefartøy som ligger i opplag. Disse båtene er fulle av elektronikk og hjelpesystemer, og en ønsker derfor ikke at de ligger i opplag uten strøm. Landstrøm vil da være høyaktuelt, og det kreves ofte landstrøm til flere fartøy samtidig. 22kV Forsyning Treviklingstransformator 5MVA Lavspent likeretter 5MVA Lavspent vekselrettere 5x800kVA Skilletransformatorer 5x800kVA Fordeling ved kabeltårn En bryter per kabel Figur 3: Topologi skjema for landstrømanlegg på offshore terminal.

2.4 Hurtiglading av batteriferge Norge har fått verdens første batteriferger for biltransport. Og det bygges nå flere batteriferger som skal settes inn i kommersiell drift. Det er også utredet et stort potensial med over 50 fergesamband i Norge som er aktuelle for batteridrift. Det vil på disse sambandene bli nødvendig med hurtiglading av fergen, mens den laster og losser biler. Hurtiglading vil kreve landstrøm med betydelig effekt, gjerne oppimot 10MW. På mange norske fergekaier i distriktet er dagens strømforsyningsnett ikke bygget for så høy tilgjengelig effekt. Som et alternativ til opprustning av strømforsyningsnettet kan løsningen være å montere batteripakker på land som kan booste ladingen den korte tiden fergen ligger til kai, for deretter å lade opp batteriene på land, mens fergen krysser fjorden. Eksempel: På en kai er maksimal tilgjengelig effekt 5MW, mens fergen trenger å lade med 7MW i 10 minutter hver time. Dette kan løses ved at en setter et batteri-ladesystem på land (ESS). Når fergen er under overfart lades landbatteriet fra nettet. Når ferger legger til kai og kobler seg til lever landbatteriet 2MW, mens nettet leverer 5MW. På denne måten kan fergen lades med 7MW. Figur 4: Prinsippskjema for for hurtiglading med batteri-boost.

3. UTFORDRINGER 3.1 Finansiering Investeringskostnadene med landstrømsanlegg kan være betydelige. For enkle fartøy med lavt effektbehov kan man klare seg med under kr. 100.000,-. For store komplekse anlegg med flere høyspent- og lavspent uttak kan investeringskostnadene bli i størrelsesorden 100 millioner. Sparte energikostnader alene vil sjelden være argument nok til å finansiere landstrøm. Det er imidlertid stor politisk vilje til å få etablert landstrøm. I Norge er det allerede bygget flere anlegg, og det statlige foretak Enova har gjennom to tildelingsrunder i 2016 bevilget hhv 82 mill kroner til 13 prosjekter [2], og 140 mill kroner til 22 prosjekter [3]. En søknadsrunde 3 er nå åpnet, med søknadsfrist 31.03.2017 [4]. 3.2 Effektbehov For å kunne forsyne skipene med landstrøm, må det være tilstrekkelig effekt tilgjengelig på det lokale strømnettet. Små ferger og offshore forsyningsskip kan ha effektbehov under 1 MVA, og mates som oftest direkte fra lavspentnettet. Men for kaianlegg med flere skip kan det totale effektbehovet fort bli flere titalls MVA. Det vil også kunne være en utfordring på avsidesliggende kai-anlegg, hvor det lokale nettet i utgangspunktet kun er dimensjonert for lys/varme og mindre bygg på kaien. Større ferger og Cruiseskip kan ha effektbehov på nivå med en hel småby, og vil kunne kreve en større nettutbygging. Dette er spesielt en uttalt utfordring langs vestkysten av Norge, hvor det er stor Cruisetrafikk, men ofte dårlig utbygd lokalnett. Se for øvrig Kap 2.4 om mulige utfordringer ved effektbehov for hurtiglading av batteriferger.

3.3 Plassbehov Landstrømsanlegg har plassbehov, både for kabeltilkoplingssystem på kaikanten, men også for alt som kreves av elektroteknisk utstyr som transformatorer, bryteranlegg og evt frekvensomformere. En ny Transformatorstasjon/fordelingsstasjon kan kreve arealer fra 20 m 2 til over 100m 2. Figur 5: Liten Transformatorstasjon for ladestrøm til Ampere I Hamburg har Siemens levert et landstrømsanlegg på 12MW for cruiseskip. Her var det mange hensyn man måtte ta i designfasen. Havnemyndigheter krevde at stasjonen skulle ha samme design som terminalbygget ved siden av. Det var i tillegg risiko for at kaien kunne bli oversvømt ved springflo, så bygget måtte plasseres på søyler. Figur 6: Transformatorstasjon i Hamburg for Cruise-skip (12MW)

Kaien i Hamburg er 300m lang, og det er ikke alltid at tilkoblingspunktet for skipet er på samme sted. Dette er løst ved at det går en kabelkanal med fleksible kabelkjeder langs hele kailengden, og at det er en kabelvogn som kan kjøre frem og tilbake langs kaien. Figur 7: Kabelvogn i Hamburg for Cruise-skip (12MW) Dersom skipene alltid ligger med tilkoplingspunktet på samme sted, vil det kunne være mer hensiktsmessig med et kabeltårn/kran. 3.4 Øvrige tekniske utfordringer 3.4.1 El-Sikkerhet Med store effekter og høyspenning på kaien er det flere sikkerhetsaspekter som det må tas høyde for. I normer er det blant annet listet opp krav til følgende - Overstrøm/kortslutning - Overspenning - Retureffekt - Underspenning - Jordfeil - Utjevningsjord

3.4.2 Hurtig kabeltilkobling til skipet Standard pluggen som er definert i normen (IEC 80005-3) må betjenes manuelt, og det tar en del minutter å monterer dette. For skip som har korte anløp (for eksempel pendelferger) vil oppkoblingstiden være viktig. For batteriferger som skal ha hurtig-lading vil det derfor være helt nødvendig med hurtig automatisk/robotisert tilkobling. 3.4.3 Avregning E-verket vil/kan fakturere eier av landsstrømsanlegget i henhold til forbruk fra mellomspenningsfeltet som forsyner landsstrømsanlegget. Eier av landstrømsanlegget må også legge opp til et avregningssystem mot det enkelte fartøy/reder. Her vil det kunne være mange fartøy som forsynes fra det samme landstrømmsanlegget. Brukerinterface kan være PC grensesnitt (web basert), eller mobile plattformer som ios og Android. Vesentlige data vil være tilkoplingstidspunkt, løpende og akkumulert forbruk, spenning, frekvens. 3.4.4 Tidevann Tidevannsbevegelser av skipet vil medføre utfordringer for landstrømskablene. I Norge er vertikal bevegelse typisk fra 1-2 meter. For anlegget i Hamburg (fig. 3.3) snakker vi om 4 meter. Dette medfører at kablene må ha sensor for å måle at strekkbelastningen ikke blir for stor. 4. NORMER Det er laget internasjonale normer for landstrømsanlegg. Tabell 1: Internasjonale normer for landstrøm Standard Tidsfrist IEC 80005-1 High Voltage Shore Connection (HVSC) Systems General requirements IEC 80005-2 High and low voltage shore connection systems - Data communication for monitoring and control IEC 80005-3 Low Voltage Shore Connection (LVSC) Systems - (draft) General requirements. I tillegg jobber NEK med å utarbeide guidance for tolkninger og mulige tilpassninger i Norge. I Norge ser vi at det er et behov for systemer med hurtige tilkoblinger (automatiserte/robotiserte).

5. OPPSUMMERING Utbygging av landstrømsanlegg vil kunne gi bedre energieffektivisering, og redusere klimautslipp, lokale utslipp og støy noe som ikke minst vil kunne gi helsegevinster for folk som bor og jobber ved de større havnene, som ofte ligger i bysentra. Landstrømsutbyggingen er kommet relativt godt i gang i Norge, selv om det så langt stort sett er mindre anlegg som er realisert. En enda større satsning må være nasjonalt koordinert gjennom en nasjonal plan. Alle stamnetthavner og de store cruisehavner må inkluderes. [5] 6. REFERANSER OG HENVISNINGER [1] Rapport: Undersøkelse om Markedsgrunnlaget for Landstrøm Landstrøm i norske havner DNV-GL, ENOVA SF [2] ENOVA TILSAGNSLISTE 1 http://www.mynewsdesk.com/no/enova-sf/pressreleases/enovakobler-til-13-landstroem-prosjekter-1392206 [3] ENOVA TILSAGNSLISTE 2 http://maritimt.com/nb/maritimt-magasin/enova-bevilger-140- millioner-til-landstrom [4] ENOVA LANDSTRØM https://www.enova.no/bedrift/transport/stotte-til-infrastruktur/landstrom/ [5] Rapport: Bedre klima og smartere økonomi - Landstrøm i norske havner en mulighetsstudie Bellona, Siemens, Nelfo, EFO