Innsatsgruppe Energisystemer Overordnet rapport - 14. desember 2010
Sammendrag og konklusjon Denne rapporter er et sammendrag av 3 del-rapporter fra det strategiske arbeidet som er gjennomført i 3 ulike arbeidsgrupper i regi av Innsatsgruppen for Energisystemer under Energi21. Gjennom arbeidet har innsatsgruppen prioritert følgende FoU-mål og utfordringer som betydningsfulle for dette området fremover. Målene og prioriteringene er utarbeidet gjennom prosessen i gruppen og gjennom vurdering av den løpende FoU aktivitet, og innsatsgruppen har valgt å løfte frem målene som spesielt viktige. Tidsperspektivet er angitt i kolonnen til høyre. I de ulike delrapportene er de ulike FoU-målene og utfordringene beskrevet mer detaljert, og med det er det også angitt både tidsperspektiv og det er beskrevet et enkelt veikart relatert til de ulike utfordringene: FoUmål 1: FoUmål 2 Utbygging av fremtidens energisystem, med tilhørende primærog sekundærteknologi (Smart Grid-løsninger, overvåking, kontroll og vern) samt nødvendige planleggings- og driftsverktøy som opprettholder forsyningssikkerheten i Norge. FoU-utfordringer Tidsperspektiv 1 Økt bruk av fleksibilitet i energiforbruket 2020 - frem 2 Integrasjon av fornybar produksjon med lavest miljømessige konsekvenser 3 Utvikling av kostnadseffektiv teknologi for tilstandsovervåking for kabler, luftledninger og andre kritiske komponenter 4 I hvilken grad skal nettreguleringen fortsatt ha hovedfokus rettet mot effektiv drift basert på målestokk konkurranse når de politiske målsettinger dreies i retning av økt forsyningssikkerhet og tilrettelegging for betydelig satsing på mer fornybar energi? 5 Hvordan skape bedre og bredere aksept for utvikling av nødvendig energi-infrastruktur? Smart Grid-teknologier samt overgangsstrategier fra dagens arkitektur og teknologiutnyttelse. FoU-utfordringer 1 Konkretisere Smart Grid for et sett norske referansenett egnet for identifisering av nyttige Smart Grid-teknologier samt overgangsstrategier fra dagens arkitektur og teknologiutnyttelse 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem Tidsperspektiv 2020 - frem Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 2
FoUmål 3 FoUmål 4 2 Etablering av et Smart Grid kompetansesenter 2020 - frem Tilrettelegging av salg av systemtjenester (balansekraft) mot Europa, gjennom en integrering fremtidens energisystem mot kontinentet, først ved ytterligere HVDC forbindelser og senere utbygging av ett offshore kraftsystem i Nordsjøen FoU-utfordringer 1. Er dagens modell for inndeling av markedsområder og håndtering av flaksehalser det rette instrument for å utvikle fremtidens energisystem? 2. Hvilke strategier bør velges for å opprettholde eller øke reguleringsevnen i det norske kraftsystemet Forbedre kunnskapsnivå, metoder og teknologi for økt lønnsomhet og vekst i Norge og internasjonalt knyttet til norsk industri som leverer primærkomponenter og infrastruktur løsninger for fremtidens energisystem Tidsperspektiv 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 3
Innhold Sammendrag og konklusjon... 2 1 Innledning... 5 1.1 Hensikt... 5 1.2 Arbeidsprosess... 7 2 Tilstandsbeskrivelse Energisystemet... 8 2.1 Energisystemet dagens struktur... 8 2.1.1 Aktørbildet... 10 3 Kraftsystemet drivkrefter og utfordringer... 12 3.1 Innledning... 12 3.2 Klimautfordringen danner rammene for kravene til systemet... 12 3.2.1 Klimakrav reflekteres i energisystemet... 12 3.2.2 Integrasjon av produksjon både en kapasitets- og driftsutfordring... 13 3.2.3 Norge som batteri - balansekraft... 13 3.2.4 Nye typer innmating og uttak gir et aktivt nett Smart grid... 13 3.3 Investeringsbehov... 15 3.4 Oppsummering - drivkrefter som påvirker fremtidig utvikling av kraftsystemet... 17 4 Industriens ambisjoner, FoU-D mål og FoU-utfordringer... 19 4.1 Introduksjon... 19 4.2 Industriens overordnede mål... 19 4.3 Transmisjon: Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer... 21 4.4 Distribusjon Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer... 22 4.5 Rammer politikk og marked Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer... 23 5 Dagens FoU... 24 6 Prioriterte FoU- D mål... 25 6.1 Introduksjon... 25 6.2 Kriterier for prioriteringer... 25 6.3 Prioriterte FoU-mål innen Energisystem... 27 7 Tiltak for å nå målene... 29 7.1 Bakgrunn... 29 7.2 Samarbeid innen forskning og utvikling... 29 7.2.1 Nasjonalt... 29 7.2.2 Internasjonalt samarbeid... 29 7.3 Nettet må i fokus... 30 7.4 Nettselskapenes innovasjonsevne... 30 7.5 Organisering av planlegging og drift av systemet må avklares... 31 7.6 Utvikling av et regime som støtter opp om DSM... 31 7.7 Et hensiktsmessig rammeverk for fremføring av infrastruktur i offentlig regi... 31 7.8 Etablering av et nasjonalt kompetansesenter Smart Grids... 31 7.9 Forskningsrådets virkemidler... 32 7.10 Behov for demonstrasjonsprosjekter... 33 Vedlegg 1 Kort beskrivelse av Smart Grids... 34 Hva er Smart Grids?... 34 Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 4
1 Innledning 1.1 Hensikt Foreliggende rapport er utarbeidet på oppdrag og mandat fra styret i Energi21 og omfatter satsingsområdet Energisystem med hovedvekt på elkraftsystemet. Terje Gjengedal fra Statnett har ledet innsatsgruppen Hovedmålsetningen med arbeidet har vært å konkretisere og handslingsrette anbefalinger gitt i Energi21 strategien fra 2008. Resultatene består av anbefalinger knyttet til industriens ambisjoner og mål, nødvendige forskningsmål, utvikling og demonstrasjon av ny teknologi samt tiltak for måloppnåelse. Rapporten oppsummerer og presenterer vurderinger og anbefalinger utarbeidet av tre undergrupper innenfor områdene Transmisjon, Distribusjon og Rammer, politikk og marked. Rapporten oppsummerer leveransen fra innsatsgruppen Energisystem, og bygger på innsatsgruppens 3 del-rapporter. Figur 1 illustrerer oppbygning av leveransen og rapporter fra innsatsgruppen. Overordnet rapport Energisystemer Del-rapport 1: Transmisjon (Onshore& Offshore) Del-rapport 2: Distribusjon Del-rapport 3: Rammer, Politikk og virkemidler Figur 1 Denne hovedrapporten bygger på 3 del-rapporter fra hver sin arbeidsgruppe. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 5
Organisering av arbeidet Arbeidet har blitt utført ved bruk av tverrfaglige team bestående av representanter fra industrien, forskningsmiljøer og myndigheter, med kompetanse innenfor distribusjon og transmisjon på land og offshore. Arbeidet har blitt organisert gjennom felles arbeidsmøter med 3 arbeidsgrupper innenfor transmisjon, distribusjon, og rammer, politikk og virkemidler der problemstillinger knyttet til regulatoriske forhold, policy og marked er behandlet. Energisystemer IG leder Terje Gjengedal Statnett Sekretær Trond Moenegn Energidata Consulting Transmisjon offshore/onshore Jan Ove Gjerde, Statnett Distribusjon onshore/offshore Ketil Sagen, EnergiNorge Regulatoriske forhold Politikk og markd Audun Ruud, Sintef Figur 2 Organisering av arbeidet i Energi21 I tillegg er det gjennomført workshops på spesifikke temaer. Kjerneteamet i innsatsgruppen har bestått av følgende personer: Terje Gjengedal (leder) Statnett Kjell Bjørlow-Larsen Nexans Anne Sofie Ravndal Risnes, NVE Ketil Sagen Energi Norge Petter Støa SINTEF Energi/Energi21 Lars Vormedal Statnett/Energi21 Trond Moengen (sekretær) Energidata Consulting, sekretær. De tre undergruppene har vært ledet av Transmisjon offshore/onshore grid: Gruppeleder Jan Ove Gjerde, Statnett Distribusjon onshore/offshore : Gruppeleder Ketil Sagen, EnergiNorge Regulatorisk Policy- Marked: Gruppeleder Audun Ruud, SINTEF Energi De øvrige deltagerne, til sammen 40 stykker, er listet opp i de respektive del-rapportene. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 6
1.2 Arbeidsprosess Arbeidet er blitt utført gjennom deltagelse i ulike arbeidsmøter mellom medlemmene i de arbeidsgruppene Arbeidet har fulgt en arbeidsprosess bestående av følgende faser: Det er frembrakt en oversikt over utfordringer for fremtidens energisystemer, begrenset til sentralnettet og regionalnettet (onshore og offshore), med fokus på marked, aktører, teknologi og behov for kompetanse. Industriens (nettselskaper og leverandørene) ambisjoner og overordnete målsetninger knyttet til alle aspekter for fremtidens energisystemer er skissert. Basert på dagens industri, marked og teknologi samt industriens ambisjoner og mål, er det utpekt et sett med hovedområder for forskning og utvikling FoU-mål og nødvendige aktiviteter for å nå målsettingene innenfor de valgte hovedområder er identifisert. FoU-mål og etablering av veikart knyttet til fremtidens behov for teknologi og nye løsninger er gjennomført. Resultatene består av anbefalinger knyttet til mål for forskning, utvikling og demonstrasjon av ny teknologi, samt nødvendig tiltak for måloppnåelse. Tilstandsbeskrivelse 2010 Industriens ambisjoner & Mål FoU-D gap FoU-D Mål & tiltak Veikart & anbefalinger Marked Teknologi Kunnskap FoU-D Teknologimål Produksjonsmål Markedsmål Kunnskapsmål Teknologiområder som ikke er dekket gjennom dagens FoU-D FoU-mål med basis i industriens ambisjoner og mål. Tiltak for måloppnåelse Mål og tiltak i tid. Hvilke tiltak bør iverksettes når for måloppnåelse Tidsperspektiv: 2010 2020+ Figur 3 Arbeidsprosess Innsatsgruppe Energisystemer Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 7
2 Tilstandsbeskrivelse Energisystemet 2.1 Energisystemet dagens struktur Med energisystemet forstår vi produksjon, fremføring (transmisjon og distribusjon) og bruk av energi. I denne rapporten behandles hele dette systemet, men med vekt på det som skjer mellom produksjon og bruk når det er snakk om teknologi og utstyr. Produksjon av elektrisk kraft, produksjon av fornybar varme og ulike former for sluttbrukerteknologier samt energieffektivitet behandles i egne innsatsgrupper i Energi21. Energisystem omfatter primært samvirket mellom produksjonen og bruken, herunder overføring av energi. Delrapporter: IG Energisystem RAMMER POLITIKK OG MARKED TRAMSMISJON DISTRIBUSJON Øvrige Energi21 grupper FORNYBAR KRAFT CCS -CLIMIT ENERGIEFFEKTIVEISERING I INDUSTRIEN FORNYBAR TERMISK VARME Produksjon Transmisjon Distribusjon Sluttbruk Figur 4 Skjematisk fremstilling av energisystemet, samt oversikt over hvilke deler som dekkes av de 3 delrapportene utarbeidet av innsatsgruppe Energisystem (hvite bokser). For oversiktens skyld er også ansvarsområdene fra andre grupper i Energi21 satt inn (lyserøde bokser) Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 8
Overføring av elektrisk kraft deles ofte opp i transmisjon og distribusjon, og del-rapportene som danner underlaget for denne hovedrapporten er også delt inn slik. I tillegg er de rammevilkårene som hele energisystemet er underlagt behandlet i en tredje del-rapport, slik illustrasjonen over rapportstrukturen på side 5 viser. Det tekniske fysiske systemet - oppbygning og struktur Det norske energisystemet har utviklet seg gradvis gjennom nesten 100 år. Karakteristiske trekk ved den norske systemstrukturen er store produksjonsanlegg med magasinkapasitet og med relativt lange overføringslinjer til belastningssentrene og sluttbrukerne. I de senere årene har små vannkraftanlegg blitt introdusert i systemet. Denne type anlegg integreres som regel i distribusjonsnett. Tilsvarende gjelder for enkeltstående eller et fåtall vindmøller. Vindmølleparker integreres i hovedsak på regionalnettsnivå. Sluttbrukerne består hovedsaklig av kraftintensiv industri, mindre næringsaktører og husholdninger. Produksjon, overføring og omsetning av elektrisk energi er de tre grunnleggende funksjonene i kraftforsyningen. Overføringsnettet eies og drives av nettselskapene, og deles inn i tre nivåer etter hvilken funksjon de har: Sentral-, regional- og distribusjonsnett. Sentralnettet er hovedveiene i kraftsystemet som binder sammen produsenter og forbrukere i et landsdekkende kraftsystem. Sentralnettet omfatter også utenlandsforbindelsene, som gjør det mulig å eksportere og importere energi ved behov. Sentralnettet har høy overføringskapasitet og driftes på spenninger på 132 kv og over. Sentralnettet utgjør omlag 10 000 km med overføringslinjer og høyspentkabler. På nivået under sentralnettet er regionalnettene. Disse har også høy overføringskapasitet, men dekker bare en enkelt region. Regionalnettene er bindeledd mellom sentralnettet og distribusjonsnettet som forsyner sluttkundene. I denne rapporten, og del-rapportene, behandles i all hovedsak problemstillingene relatert til regionalnettene som en del av transmisjon. Distribusjonsnettene (lokalt nett) sørger normalt for overføring av kraft til sluttbrukerne i husholdninger og til offentlig og privat virksomhet. I tillegg til linjer og kabler utgjør transformatorene den viktigste primærkomponenten i systemet. Spenningsnivået til distribusjonsnettet er fra 22kV og nedover. Nett Spenningsnivå Operatør Sentralnett >132kV Statnett Regionalnett 22kV<spenning <=132kv Regionalnettselskap Distribusjonsnett <=22kV Distribusjonsnettselskap Tabell 1 Struktur og spenningsnivå i det norske kraftsystemet Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 9
Energisystemet regulering og marked I tillegg til de fysiske komponentene beskrevet over definerer vi også inn i energisystemet ikke-tekniske dimensjoner som for eksempel politiske reguleringer, rammevilkår og markedsforhold. Disse dimensjonene har tiltatt i betydning og gjorde et skift ved innføringen av energiloveni 1991. Ved innføringen kom det reguleringer som innebar krav om et juridisk skille mellom aktører som produserte og omsatte kraft på den ene siden og aktører som transporterte kraft på den andre siden. Dette muliggjorde konkurranse i de deler av energisystemet som er naturlig monopol. Dette ble også reflektert i virkemidler som regulerer elkraftsektoren. Ved måten energimarkedet fungerer på er det behov for et bredt sett av reguleringer, reguleringer som med det blir en viktig del av rammevilkårene for aktørene, og derfor avgjørende premisser for hvordan det samlede energisystemet fungerer. Gjennom de snart 20 årene energimarkedet har fungert har rammevilkårene utviklet seg, delvis som en følge av endrede forutsetninger og ytre forhold, men også som et resultat av akkumulert erfaring, ny kunnskap, ny teknologi men også endrede behov. Mens man på 1990- tallet hadde et stort behov for å stimulere til økt effektivitet i ulike omsetningsledd, er situasjonen i dag i økende grad behov for nyinvesteringer grunnet et aldrende nett! I dag er det et bredt sett av reguleringer og andre forhold som til sammen utgjør rammevilkårene som energimarkedet fungerer innenfor. For produksjon og omsetning av kraft utgjør vilkårene i omsetningskonsesjoner og konkurranselovgivning en sentral del av rammeverket. Nettvirksomheten er regulert blant annet gjennom et lovverk som sier noe om kvaliteten på tjenesten som monopolvirksomheten skal yte. Sanksjonsmekanismer inntråd med uteblitte leveranser (KILE 1 ). Samtidig finnes det spesifiserte reguleringer av hva som kan kreves av kostnadsdekninger (inntektsrammereguleringen). I tillegg er det et sett av tjenester som må leveres for at systemet og markedet skal fungere og spille sammen. Dette omtales ofte som systemtjenester. Eksempler på dette kan være kraftbalansering og markedesklarering (børs). Den totaliteten som utgjøres av det tekniske fysiske systemet og det regulatoriske og operasjonelle systemet utgjør til sammen energisystemet. Det er denne helheten som er gjort til gjenstand for behandling av innsatsgruppe Energisystemer. 2.1.1 Aktørbildet Aktørbildet innenfor det vi definerer som energisystemet utgjøres i hovedsak av: Energileverandører (omsettere og produsenter) Nettselskaper (kraft-transportører) Sluttbrukere (kunder) Teknologileverandører Myndigheter - regulator 1 KILE Kvalitetsjusterte inntektsrammer ved ikke-levert energi Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 10
Energileverandørene er i dag enten rene omsettere, produsenter eller begge deler. Aktørbildet utgjøres av et stort antall aktører med svært ulik størrelse og tyngde. Aktørene har ulike forretningsstrategier og også ulike behov i forhold til energisystemet. Strukturen blant energiaktørene vil være under kontinuerlig endring med ulik risikoprofil, ulike ambisjoner og tilnærming til å ta i bruk av nye løsninger. Nettselskapenes virksomhet er et naturlig monopol som er regulert av områdekonsesjon der denne gir plikt til å forsyne alle kundene i det aktuelle konsesjonsområdet med elektrisk energi. Inntektene fra virksomheten reguleres gjennom inntektsrammeordningen som setter en maksimal grense for den inntekten nettselskapet kan ta for sine tjenester. Med en gitt inntekt ligger nettselskapenes muligheter til å påvirke egen inntekt fra denne virksomheten hovedsakelig i reduksjon av kostnader ((re)investeringer og drift). Blant annet gjennom balansering opp mot KILE-ordningen er dette tenkt å skulle gi riktige insentiver for å sikre tilstrekkelig leveringskvalitet. Teknologileverandørene på området er relativt få, typisk store aktører og med internasjonal forankring. Teknologileverandørenes tilstedeværelse og utvikling har skjedd i takt med utviklingen av det norske energisystemet. Som eksempel har utgangspunktet for utviklingen av en norsk kabelindustri har vært den nasjonale satsing over mange år med hensyn til etablering av et effektivt overføringsnett (sentral-, regional og distribusjonsnett). I samarbeid med norske forskningsinstitusjoner og nettselskaper har kostnadseffektive løsninger for jordog sjøkabel blitt utviklet. Ikke noe annet land har installert flere sjøkabler enn Norge og denne erfaringen her brakt norsk sjøkabelteknikk i fremste rekke internasjonalt. Som en følge av dette er norsk kabelindustri konkurransedyktig innen hele det produktområdet som omfattes av de planer som er lagt for årene som kommer av Statnett og norske elverk. I tillegg til kabelleverandørindustri finnes det også leverandører av øvrige primærkomponenter 2. Dette er ofte internasjonal industri, men med sete eller annen forankring i Norge gjennom oppkjøp av norske virksomheter opp igjennom årene, slik som for eksempel Siemens og ABB. Sluttbrukerne kan karakteriseres ved et relativt stort mangfold. I Norge er disse strukturert som husholdningskunder, jordbruk, privat industri og varehandel, offentlig virksomhet og kraftkrevende industri. Det er stor usikkerhet knyttet til fremtidig forbruksutvikling, men i tråd med observasjoner av utviklingen forventes relativt lav vekst innen alminnelig forsyning. Innen petroleumssektoren forventes det en betydelig forbruksvekst, særlig i nordområdene, mens utviklingen er mer blandet for kraftintensiv industri og treforedling. Myndigheter med betydning for utviklingen i energisektoren er Norges vassdrags- og energiverk (NVE), Konkurransetilsynet og Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB). Som en viktig og sterk del av det regulative systemet i Norge ligger det en god planleggingsmetodikk og filosofi som er godt forankret i samfunnsmessig hensiktsmessighet. 2 Primærkomponenter: Linjer, kabler og transformatorer. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 11
3 Kraftsystemet drivkrefter og utfordringer 3.1 Innledning Økende materiell velstand og økende befolkning i verden gir, til tross for energieffektivisering, behov for mer energi. Krav om pålitelig tilførsel av energi for velferd og som innsatsfaktor for verdiskaping, vil nå måtte skje under et regime med krav om reduserte utslipp av klimagasser og bedre ivaretakelse av naturmiljøet. For å forene utfordringene i disse drivkreftene må energisystemet også i Norge i mye større grad enn idag understøtte anvendelse av fornybar energi og mer effektiv energibruk, og dette bør gjøres på en måte som i størst mulig grad sikrer norsk verdiskaping, miljøhensyn og sikkerhet for forsyning av energitjenester. I dette ligger det et bredt sett av utfordringer på flere plan og langs mange akser. Det er på det rene at forsyningssikkerhet og klimautfordringene i realiteten setter de overordnede rammene for drivkreftene det fremtidige energisystemet nå blir eksponert for. 3.2 Klimautfordringen danner rammene for kravene til systemet 3.2.1 Klimakrav reflekteres i energisystemet Gjennom Klimaforliket i Stortinget 2008 ble det slått fast at Norge skal være klimanøytrale innen 2050 samt oppnå 30% reduksjon av CO 2 til 2020. I tilegg vil Norge gjennom forpliktelser knyttet til EØS-avtalen måtte påta seg målsetninger innen CO 2 -reduksjon, fornybarandel i energiforbruket og energieffektivitet som harmoniserer med EUs 20/20/20- mål 3. Siden Energi 21 formulerte sin forrige sluttrapport i 2008, har betydelige og svært relevante hendelser skjedd i Europa. Fra å formulere en energi- og klimapolitisk visjon, har EUs medlemsland vedtatt forpliktende målsettinger for andelen fornybar energi av totalt energibruk og relatert til BNP. Dette er knyttet til det såkalte Fornybardirektivet som norske myndigheter også har definert som EØS relevant. Samtaler er innledet med EU om norske tilsvarende forpliktelser, og det er grunn til å forvente at det vil ende med en avtale som innebærer en signifikant økning fra de om lag 58-60% av samlet energibruk som er tilfellet i dag. På lengre sikt mot 2050 er de visjoner om gjennomsnittlig årlig utslipp av CO 2 skal reduseres ytterligere i forhold til effekten gitt av EUs 20/20/20 mål. Dette virker som sterke drivkrefter 3 One of the main external drivers is the EU Energy and Climate Package which has set out ambitions targets for 2020 and beyond: 20 % reduction of GHG emissions (when compared to 1990 levels), 20 % of renewable energy sources in the energy mix (today 6.5 %), 20 % reduction in the primary energy used (saving 13 % compared to 2006 levels), which are in compliance with the three pillars of the EU energy policy (i.e., security of supply, sustainability and market efficiency). Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 12
for inkludering av enda mer fornybar produksjon, elektrifisering av transportsektoren (elektriske biler), endrede standarder for bygningsmasse med hensyn til energiforbruk, energiomlegging og krav om innføring av AMS 4 som virkemiddel for økt effektivitet og aktive sluttbrukere. 3.2.2 Integrasjon av produksjon både en kapasitets- og driftsutfordring Norge har et stort potensial for fornybar r produksjon fra vann, vind og hav, av ulik størrelse og konsentrasjon. Kraft fra bølger, tidevann og mindre vind- og vannkraftanlegg vil ligge fordelt ute i distribusjonsnettet og gi et helt annet og varierende mønster for effektflyt enn det dagens system er bygget for. Effektflyten i hele overføringsnettet vil endre seg mye oftere enn i dag, en vil kunne få energiflyt i begge retninger fordi en vil få overskudd av lokal produksjon. Aktive forbrukere (prosumers), muligheter for energilagring og elektrifisering ring av transport vil forsterke behovet for en betydelig re-design av drift, overvåking og vern i distribusjons og regionalnettene. Fornybarhetsdirektivets krav om økning i andelen fornybar produksjon vil mest sannsynlig gi Norge en overskuddssituasjon på kraft som krever forsterkninger av regional- og ikke minst transmisjonsnettet for å flytte den økte produksjonen fra ytterkantene av systemet til de store forbrukssentrene og eksportpunktene. Kravene til forsyningssikkerhet forsterker dette. En forsterkning ng ikke bare i form av økt kapasitet, men også i form av bedre drift og overvåking. 3.2.3 Norge som batteri - balansekraft Europas behov for og Norges enestående posisjon som leverandør av balansetjenester i stor skala er en sterk driver for å fokusere på økt utveksling mot kontinentet. Kabelforbindelser sammen med gode markedsløsninger for balansekraft er en viktig start. På sikt vil integrering av storskala offshore vind og elektrifisering av olje og gassaktiviteten i Nordsjøområdet være et naturlig mål for en helhetlig Nordsjønett. Norge har naturlige forutsetninger og næringsklynger som bør ha muligheten for å posisjonere seg internasjonalt i flere nisjer innen dette området, og utfordringene og verdiskapingsmulighetene er både knyttet til systemtjenester, effekt, Figur 5 Norge batteri for Europa: Foto: Europabloggen energi og teknologi for realisering. 3.2.4 Nye typer innmating og uttak gir et aktivt nett Smart grid 4 AMS Automatic Metering Systems Solutions for automatic meter reading of periodic energy consumption and remote control of end-users energy loads. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 13
Energisystemet står foran krav om utvikling for å kunne håndtere de nye utfordringene. Et energisystem som skal kunne møte e denne type utfordringer må ha egenskaper og karakteristika det som går i retning av å være aktivt og kunne håndtere: Betydelig innslag av innmating av varierende fornybar energi og effekt, i første rekke fra småskala vannkraft og vind. Aktive sluttbrukere som gjennom en tett markedskobling opptrer mer energieffektivt vha av AMS 5 og nye tariff- og markedsstrukturer. Nye typer forbruk (f. eks. elektriske biler) med et mindre forutsigbart effekt- og energiuttak. Man må forvente at dette innebærer at nettet, og spesielt distribusjonsnettet vil møte større press fra eksterne aktører, først og fremst produsenter og sluttbrukere. Dette er ikke dagens nett i stand til å møte uten at personsikkerhet, forsyningssikkerhet og leveringskvalitet blir redusert. Sagt på en annen måte: det er nødvendig å ta grep om utvikling av distribusjonsnettet for å møte disse utfordringene. Det er også rimelig å forvente at sluttbrukeres og samfunnets krav til leveringskvalitet og forsyningssikkerhet vil øke. Et energinett som håndterer alle disse forholdene kan beskrives som et aktivt nett og omtales nå stadig oftere som Smart Grid Smart Grid defineres som en merkelapp på fremtidens kraftsystem (2020/2050) hvor avanserte måle- og styresystemer (AMS, smarte målere) og kommunikasjon til alle nettkunder og anlegg spiller en sentral rolle. Smart Grid er nødvendig for å realisere mål og krav som stilles til fremtidens energisystem som bl.a. kjennetegnes av øket bruk av fornybare og intermitterende (varierende) energikilder og øket grad av elektrifisering (transport, varmepumper, industriprosesser osv 6.). Smart Grid defineres også på andre måter, men felles for definisjonene er beskrivelsen av et energisystem der de ulike komponentene spiller sammen på en langt mer aktiv måte enn det vi ser i dag for å løse energiforsyning, der eksempelvis lasten hos energibrukere styres mer eller mindre kontinuerlig, der enkelkomponenter som for eksempel elektriske biler aggregeres og benyttes som energilagre ved behov, eller der desentrale produksjonsløsninger integreres og styres for å redusere kraftflyt og håndtere flaskehalser i nettet. I et Smart Grid gjøres dette mer eller mindre automatisert ved omfattende bruk av moderne informasjons- og kommunikasjonsteknologi, og mye forskning er rettet mot dette. En bredere beskrivelse av Smart Grid er å finne i Vedlegg 1 Kort beskrivelse av Smart Grids. 5 AMS: Avanserte Måle- og Styresystemer 6. Smart Grids i et norsk perspektiv, Kjell Sand, SINTEF, arbeidsnotat til EnergNorge Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 14
3.3 Investeringsbehov Gjennom de siste 15 år har det eksisterende kraftnettet blitt optimalisert både med hensyn på drift og kapasitet. Potensialet for å øke utnyttelsen av eksisterende system er i all hovedsak uttømt. Alderssammensetningen til dagens nettkapital er relativt høy, og mange anlegg nærmer seg sin levetid. Det er derfor et økende reinvesteringsbehov for anleggene innenfor nettvirksomheten. I tillegg er det andre element som bidrar til systemmessige utfordringer. Kraftnettet trenger modernisering, forsterkning og utbygging for å møte fremtidens behov. Det er altså både 1) behov for reinvesteringer og 2) behov for nyinvesteringer i økt kapasitet og nye løsninger Dagens kraftsystem med sine egenskaper er gitt av gårsdagens behov og vil ikke i tilstrekkelig grad kunne håndtere en massiv innfasing av fornybare energikilder, opprettholde tilstrekkelig forsyningssikkerhet eller levere balansekraft til Nord-Europa. Både NVE og Statnett har sett denne utviklingen komme og gjort analyser og beregninger basert på beste estimat, for å tallfeste hva disse nye kravene til kraftnettet vil koste. NVE ser for seg et re-investeringsbehov i det Norske distribusjonsnettet på 12-15 mrd kroner de neste 10 årene. I tillegg kommer ny-investeringer initiert av nye behov. Alderssammensetning Reinvesterings- og moderniseringsbehov Miljøkonsekvenser Integrasjon av distribuert kraftproduksjon Systemteknisk tilpassning Klimatiltak og Fornybardirektivet Aktive sluttbrukere Elektrifisering av veitransporten Figur 6 Sammenheng mellom behov, utfordringer og inveteringer Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 15
Den norske sentralnettsoperatøren ser behov for investeringer i sentralnettet i størrelsesorden 25-50 50 mrd kr i kommende tiårsperiode, avhengig av utvikling av kraftsystemet for øvrig. Disse isse investeringene vil lede frem til neste generasjon sentralnett: Spenningen i store deler av sentralnettet heves fra 300 till 420 kv, noe som vil gi en vesentlig kapasitetsøkning med marginale miljøinngrep. Nettet på det høyeste spenningsnivået (420 kv) utvides nordover. Det legges til rette for store mengder ny fornybar kraftproduksjon. Forsyningssikkerheten bedres i utsatte o områder som Midt-Norge, Norge, Hordaland og Rogaland. Det etableres nye kabelforbindelser mot våre naboland i sør. Disse investeringene og utvikingen må være reflekterte handlinger og ledd i en evolusjon som bringer oss over mot Smart Grid. Figur 7 Fornybar energi vannfall Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport Foto: Statkraft 16
3.4 Oppsummering - drivkrefter som påvirker fremtidig utvikling av kraftsystemet Figur 8 Fremtiden. Foto: Kimm Saatvedt Om fremtiden kan man si at det eneste som er sikkert er at ting vil bli mer usikkert, og i det foregående er noen drivkreftene og utfordringene adressert. Det vil være usikkerhet knyttet til omfanget og naturen av distribuert produksjon og forbruksmønster i betydningen etterspurt mengde og dennes variasjon. I tillegg kommer klimaets innvirkning på infrastruktur, i første rekke kraftledninger. Med en slik usikker fremtid, kan det være en fornuftig strategi å redusere uheldige konsekvenser av denne usikkerheten ved å bygge inn mer fleksibilitet i nettet. Sett i lys av hva som er nevnt tidligere om nettets store reinvesteringsbehov, bør innbygging av fleksibilitet skje som del av en fornyelse av nettet en evolusjon heller enn en revolusjon. Å bygge morgendagens distribusjonsnett vil ta tid.. Nettselskapene må derfor evne å utnytte levetiden til eksisterende anlegg samtidig som de må reinvestere smart i betydningen å la nettet gjennomgå en evolusjon i retning av et stadig mer aktivt nett. De nye utfordringene stiller krav om ytterligere kunnskap for å sette rammevilkår som sikrer god funksjon og samfunnsnytte. Samspillet mellom reguleringer, ulike markeder for omsetning av kraft, systemtjenester som for eksempel kraftbalansering eller markedsklarering samt reguleringsregimer for monopolvirksomhet for å nevne noe blir komplekst. Kompleksiteten vil øke og flere nye dimensjoner kommer til. Eksempler på dette er større innslag av variabel energiproduksjon, en sterk økning i små distribuerte produsenter, lastkomponenter (brukere) som kan spille en aktiv rolle i nettforvaltningen (eksempelvis el-biler som kan fungere som energilager ved behov) eller stort innslag av uregulerbar produksjon som vindkraft. Dette, sammen med en forventning om tettere integrasjon mellom det norske og det europeiske kraftsystemet innebærer at behovet for å finne gode løsninger for styring, bruk av insentiver og kriterier for automatisering fordrer løsning på ikke-teknologiske utfordringer utfordringer som kan være av like stor betydning som de teknologiske for å sikre et effektivt og velfungerende energisystem Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 17
Samlet sett innebærer disse utfordringene og forventningene at det stilles helt nye krav til energisystemet krav som dagens system i stor grad ikke kan oppfylle. Kravene stilles i realiteten som en effekt av de overordnede utfordringene forsyningssikkerhet.... gitt klimautfordringene vi står overfor Overordnet drivkraft Utfordringernye krav Tiltak og løsning Aldrende nett Klimautfordring Fornyelse Overskudd av fornybar produksjon Balansekraft Aktive sluttbrukere Elektrifisering av transport Effektivisering Re-design: Policy Marked Regulering Kapasitetsøkning Ny funksjonalitet Smart Grid Subsea transmisjon Integrasjon av ny produksjon Nye mønster for effektflyt Forsyningssikkerhet Næringsutvikling Kompetanse Figur 9 Overordnede drivkrefter gir nye utfordringer og krav som må løses ved nye tiltak og endringer i energisystemet Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 18
4 Industriens ambisjoner, FoU-D mål og FoU-utfordringer 4.1 Introduksjon Et energisystem som beskrevet i det foregående er grunnlaget for velferd og verdiskaping for samfunnet, - en verdiskaping som kan sorteres langs 3 hovedakser: Verdiskaping ved at norsk nærings- og samfunnsliv sikres stabil energiforsyning som innsatsfaktor leveranse av energi- og energitjenester i Norge og til utlandet utvikling og leveranse av teknologi og løsninger for å realisere energisystemet. De to siste kulepunktene relateres til henholdsvis 1. energi- og nettselskaper og 2. leverandørindustri. Næringsaktører fra begge disse kategoriene er tungt representert i Norge og har vært involvert i dette strategiske arbeidet. Aktørenes ambisjoner er begrunnet i muligheter for egen verdiskaping, men er også styrt av å skulle levere løsninger for å løse utfordringer av stor samfunnsnyttig betydning, ref beskrivelsen av aktørene i avsnitt 2.1.1 Basert på dette har aktørene definert sine ambisjoner og i den videre analysen sett på hvilke FoU-mål disse ambisjonene avføder. I arbeidet i de 3 arbeidsgruppene er dette videre brutt ned i stor detaljeringsgrad og ned på enkeltkomponentnivå. Samlet sett representerer dette et bredt spekter av store og små utfordringer. Gruppene har aggregert dette til FoU-mål og utfordringer som er presentert og begrunnet i de 3 del-rapportene. På et overordnet nivå kan aktørenes ambisjoner summeres som i det følgende, der hovedutfordringene og de overordnede målene som aktørene ser er presentert som følger: 4.2 Industriens overordnede mål I det utvidede industribegrepet ligger her kraftprodusenter, nettselskaper og leverandørindustri. Fremtidens norske overføringssystem skal designes, bygges ut og moderniseres slik at det legges til rette for o Integrasjon av fornybare energikilder på alle spenningsnivåer o Leveranse av grønn energi og balansekraft til kontinentet o Fortsatt høy forsyningssikkerhet til norske forbrukere o Integrasjon av et offshore basert overføringssystem til Europa med integrasjon av oljeinstallasjoner og havsbaserte vindmøller Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 19
o Miljøhensyn ivaretas knyttet til valg av overføringstraser og design av høyspentmaster Næringsutvikling og etablering av nye arbeidsplasser skal komme som et resultat av at Norge utnytter vårt overføringssystem for leveranse av grønn energi til Europa og leverer balansekraft svingproduksjon til det Europeiske kraftsystemet. Det norske kraftsystemet skal driftes, vedlikeholdes, fornyes og utvides basert på visjonen om et fullautomatisert kraftsystem Smart Grid løsninger Norge skal utvikle en ledende leverandørindustri på områder det vi har komparative fortrinn. De overordnede målene går langs ulike akser (egen verdiskaping, viktige samfunnstjenester, internasjonalt ansvar) og det er derfor også noen gråsoner og overlapping mellom dem. Med utspring i disse målene og spesifikke industriambisjoner er det i de 3 arbeidsgruppene identifisert konkrete FoU-mål som må løses for å realisere ambisjonene. Det er videre pekt på konkrete FoU-utfordringer og -oppgaver som må løses. I det følgende er hovedelementene i dette kort presentert og illustrert i komprimert form i figurerer for å illustrere sammenhengene. For en grundigere gjennomgang, blant annet med oversikt over nødvendige FoU-aktiviteter, må det henvises det til de 3 del-rapportene der disse er beskrevet i stor detalj og med FoUmål knyttet til teknologi og komponenter. Prioritering av FoU målene er presentert lenger frem i rapporten i avsnitt 6.3 Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 20
4.3 Transmisjon: Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer Gjennom det arbeidet som er gjort i arbeidsgruppen for Transmisjon har industri, forskningsog myndighetsaktørene pekt ut følgende FoU-mål: Transmisjon -Industriens ambisjoner og mål: Balansekraft sjøkabelsystemer not Europa og UK Forsyningssikkerhet Klimamål Integrasjon av fornybare energikilder LØSNINGER SKJER GJENNOM PRIMÆRKOMPONENTER ØVRIG NØKKELTEKNOLOGI Transformatorer Høyspentkabler Omformer-og terminalteknologi Smart Grid Overvåking, kontroll og vern Overføringslinjer Simuleringsverktøy GIR FØLGENDE FoU MÅL Miljøvennlige transmisjon over 420 kv Transformatorer for neste generasjon Bedret tilstandsanalyseog utnyttelse av eldre trafo-park 420 KV AC PEX HVDC sjøkabel offshore plattform HVDC jordkabel ekstrudert isolasjon Styringsalgoritmer HVDC og FACTS Sømløs forsyning offshore Verifisere robust transmisjonsnett MultilateralHVDC basert på VSC WA-løsningerfor overvåking, styring og vern - sentral-og regional nett Integrasjon mellom WA og SCADA/EMS Planleggingsverktøy for integrasjon av fornybare basert på Smart Grid Programverktøy Figur 10 Industriens ambisjoner. Realisering av ambisjonene skjer ved å utvikle nye løsninger innenfor primærkomponentene og øvrig nøkkelteknologi Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 21
4.4 Distribusjon Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer Innenfor distribusjon har industri, forsknings- og myndighetsaktørene definert fire sentrale temaer med tilhørende FoU-mål og utfordringer. Disse fire er 1) Nettforvaltning, 2) Fra passive til aktive distribusjonsnett, 3) Klima og miljø og 4) Kompetanse. Arbeidsgruppen har identifisert de mest sentrale FoU-målene som støter opp under disse 4 ambisjonene slik figuren nedenfor viser: Distribusjon -Industriens ambisjoner og mål: Nettforvaltning Fra passive til aktive distribusjonsnett Smart Grid Klima og miljø Kompetanse FoU-MÅL Nettforvaltning: Smart Grid: Miljø: Kompetanse: Kunnskap og verktøy for fremtidsrettet nettforvaltning (1) Teknologibehov realisere aktive nett i et 2020-og 2050- perspektiv - Overgangsstrategier Luftledninger og kabler med forlegningsmetoder som er - Bærekraftige -Konkurransedyktige Etablering av nasjonalt Smart Gridkompetansesenter (2) Relevant teknologi for planlegging og drift av aktive nett Figur 11 Industriens ambisjoner innenfor området distribusjon. Fire sentrale områder er identifisert med tilhørende FoU-mål og utfordringer. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 22
4.5 Rammer politikk og marked Ambisjoner, FoU-mål og utfordringer Arbeidsgruppen Rammer, politikk og marked har pekt på et bredt sett av viktige områder med behov for økt kunnskap. Dette er områder der forskningsresultater er med på å bestemme premissene for utvikling av energi-, miljø- og næringspolitikk. EUs Fornybardirektiv og forventningene til sterkere kobling av det europeiske kraftmarkedet legger viktige premisser for FoU utfordringene. Gruppen har understreket betydningen av å stimulere til forskning rundt markedsutviklingen i Europas energimarkeder samtidig som vi følger den politiske iverksetting i de enkelte medlemsland og sikrer tilstrekkelig kompetanse til å definere et adekvat rammeverk i Norge. Arbeidsgruppens FoU-mål relatert til de overordnede målene er vist i figuren nedenfor. Figur 12 FoU-mål knyttet til rammer, politikk og marked. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 23
5 Dagens FoU Dagens forskningsaktiviteter innenfor Energisystem er ikke ubetydelig. En stor del av dette er delfinansiert gjennom Norges forskningsråd, der RENERGI-programmet er den viktigste finansieringskilden. En oversikt over porteføljen i RENERGI viser for 2010 en portefølje på ca 30 prosjekter med en samlet støtte fra programmet på i overkant av 70 millioner kroner. Halvparten av disse er innovasjonsprosjekter (BIP) der industriaktører er kontraktspartnere. Den andre halvparten er kompetansebyggende prosjekter (KMB) der instituttene eller universitetet sitter i førersetet, men med næringsaktører som partnere for å være med å styre kompetanseutviklingen og derigjennom bidra til at denne har en innretning som bidrar til å støtte opp under de strategiske valg som næringen har gjort. I disse prosjektene er næringspartnerne med og støtter opp om aktiviteten med minimum 20 prosent av kostnadene. Systemforvaltn. 39 % Krafthandel 8 % Miljønett 13 % Smartnett 27 % Offshore -nett 13 % Med en fordeling mellom BIP og KMB som beskrevet over er det økonomiske volumet på denne porteføljen som løper i 2011 i størrelsesorden 140 millioner kroner (totalt for porteføljen) Det er gjennomført en klassifisering av prosjektene i 5 kategorier, og den viser at den største delen av prosjektene er rettet mot systemforvaltning (39%). Videre er også en stor del rettet mot Smartnett (27%), dvs problemstillinger som er rettet mot overgangen mot aktive nett. Figur 13 Fordeling av prosjekter innenfor Energisystem RENERGI-programmet i 2011 (totaltall for den løpende porteføljen) I tillegg er det en betydelig portefølje på forskning innenfor samfunnsvitenskaplige disipliner som tar opp i seg problemstillinger knyttet til kunnskapsgrunnlaget for politikk og virkemidler. Samlet er dette i 2010 ca 25 prosjekter med et volum på ca 40 mill. kroner. De samfunnsfaglig orienterte prosjektene retter seg inn mot følgende 3 temaområder: 1) Energimarked 2) Energipolitikk og virkemidler for å nå energipolitiske mål 3) Analyser på samfunnsnivå og internasjonalt nivå Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 24
6 Prioriterte FoU- D mål 6.1 Introduksjon Innsatsgruppen har identifisert et stort antall FoU-mål med konkrete tilhørende FoUutfordringer som må prioriteres for å legge grunnlaget for fremtidens energisystem med tilhørende forventninger, utfordringer og krav. Basert på disse er det gjennomført en prioriteringsprosess der enkelte av disse er løftet frem som mer kritiske enn andre. Prioriteringskriter er gjort i forhold til der man ser de norske utfordringene og de muligheter norske aktører har ift å ta roller i et internasjonalt marked. 6.2 Kriterier for prioriteringer I de enkelte del-rapportene er grunnlaget for de valg som er gjort begrunnet, blant annet med de utviklingstrekk og utfordringer man ser ligger foran. Det er utfordringen sett med norske øyne som har vært den overordnede føringen for prioriteringene, der prioriteringene har vært en vurdering av hvilke utfordringer som er mest kritiske. Deretter er dette koblet sammen med en vurdering av hvor norske forskningsmiljøer og næringsaktører har kompetanse og komparative fortrinn på et nivå som gjør at en norsk FoU-innsats kan bidra til resultater og verdiskapning.. Det er også viktig å ha bevissthet om at det norske energisystemet i sterkere grad integreres mot det europeiske energisystemet og at den utvikling som skjer der påvirker det norske systemet. Tilsvarende er også den internasjonale teknologiutviklingen med på å legge premissene for hvilken teknologi og muligheter som kan tas i bruk i det norske systemet. Omvendt vil utvikling av norsk teknologi og løsninger også måtte tuftes på et marked internasjonalt. Det har derfor vært viktig også å se de norske prioriteringene i forhold til de prioriteringer som gjøre i internasjonale toneangivende strategiske fora. De prioriteringer som er gjort er ar vurdert blant annet opp mot de områdene som er utpekt som sentrale, blant annet fra: - EEGI - European Eletrical Grid Intiative 7 - ENSTOE R&D European Network of Transmission System Operators for Electricity R&D gruppen 8 - EERA European Energy Reserch Aliance - ERA 9 -net 7 For mer informasjon: http://www.smartgrids.eu/documents/eegi/eegi_implementation_plan_may%202010.pdf 8 For mer informasjon se: https://www.entsoe.eu/rd/ Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 25
Figur 14 Figuren viser prioriteringene i ENTSO-E vist som et funksjonshierarki. Prioriteringene sammenfaller godt med de prioriteringene som innsatsgruppen har kommet frem til for det norske systemet. Verdiskapingspotensialet er tillagt stor vekt i den forstand at det er gjort prioriteringer av områder der norske aktører kan innta roller som leverandører i markedet. Dette gjelder både som teknologileverandører, men også leverandører av tjenester som f.eks balansering av det europeiske kraftsystemet. Dette er et naturlig norsk komparativt fortrinn som er tillagt stor vekt i prioriteringene. Samtidig er det indirekte verdiskapingspotensialet gjennom en velfungerende energiforsyning vektlagt gjennom at de utfordringer som må adresseres for å oppnå dette er prioritert. Det er imidlertid ikke gjort noen forsøk på å anslå størrelsen på verdiskapingspotensialet potensialet innenfor de ulike områdene i kroner og øre, verken direkte knyttet til leveranse av teknologi, systemløsninger og energi eller den indirekte mer-verdien knyttet en velfungerende energiforsyning. Oppsummert er kriteriene som er lagt til grunn for prioriteringene følgende: Kritiske utfordringer sett med norske øyne Komparative fortrinn kompetansemessig, teknologisk eller kommersielt Aktører som kan bidra til resultater med innflytelse Verdiskapingspotensial Relevans i forhold til internasjonale utfordringer 9 ERA-net: European Research Area (Samarbeid mellom forskningsfinansierende institusjoner i EU) Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 26
6.3 Prioriterte FoU-mål innen Energisystem Med utgangspunkt i de FoU-mål og utfordringer som er utarbeidet gjennom prosessen og den løpende FoU aktivitet, har innsatsgruppen valgt å løfte frem følgende FoU-mål som spesielt viktige. Tidsperspektivet er angitt i kolonnen til høyre. I de ulike delrapportene er de ulike FoU-målene og utfordringene beskrevet mer detaljert, og med det er det også angitt både tidsperspektiv og det er beskrevet et enkelt veikart relatert til de ulike utfordringene: FoUmål 1: Utbygging av fremtidens energisystem, med tilhørende primærog sekundærteknologi (Smart Grid-løsninger, overvåking, kontroll og vern) samt nødvendige planleggings- og driftsverktøy som opprettholder forsyningssikkerheten i Norge. FoU-utfordringer Tidsperspektiv 1 Økt bruk av fleksibilitet i energiforbruket 2020 - frem FoUmål 2 2 Integrasjon av fornybar produksjon med lavest miljømessige konsekvenser 3 Utvikling av kostnadseffektiv teknologi for tilstandsovervåking for kabler, luftledninger og andre kritiske komponenter 4 I hvilken grad skal nettreguleringen fortsatt ha hovedfokus rettet mot effektiv drift basert på målestokk konkurranse når de politiske målsettinger dreies i retning av økt forsyningssikkerhet og tilrettelegging for betydelig satsing på mer fornybar energi? 5 Hvordan skape bedre og bredere aksept for utvikling av nødvendig energi-infrastruktur? Smart Grid-teknologier samt overgangsstrategier fra dagens arkitektur og teknologiutnyttelse. FoU-utfordringer 1 Konkretisere Smart Grid for et sett norske referansenett egnet for identifisering av nyttige Smart Grid-teknologier samt overgangsstrategier fra dagens arkitektur og teknologiutnyttelse 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem Tidsperspektiv 2020 - frem Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 27
2 Etablering av et Smart Grid kompetansesenter 2020 - frem FoUmål 3 Tilrettelegging av salg av systemtjenester (balansekraft) mot Europa, gjennom en integrering fremtidens energisystem mot kontinentet, først ved ytterligere HVDC forbindelser og senere utbygging av ett offshore kraftsystem i Nordsjøen FoUmål 4 FoU-utfordringer 1. Er dagens modell for inndeling av markedsområder og håndtering av flaksehalser det rette instrument for å utvikle fremtidens energisystem? 2. Hvilke strategier bør velges for å opprettholde eller øke reguleringsevnen i det norske kraftsystemet Forbedre kunnskapsnivå, metoder og teknologi for økt lønnsomhet og vekst i Norge og internasjonalt knyttet til norsk industri som leverer primærkomponenter og infrastruktur løsninger for fremtidens energisystem Tidsperspektiv 2020 - frem 2020 - frem 2020 - frem Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 28
7 Tiltak for å nå målene 7.1 Bakgrunn Det er knyttet store utfordringer til mange aspekter ved fremtidens energisystem. Det gjelder for eksempel design, implementering og drift samt hvilke teknologier som må utvikles for å møte disse utfordringene. FoU-prosjekter er viktig for teknologiutviklingen. Demonstrasjonsprosjekter er også viktige for å teste teknologien i fullskala i et energisystem. Dette vil redusere risikoen for at teknologien ikke holder mål og de konsekvenser dette vil medføre. Å gjennomføre pilot- og demoprosjekter i samarbeid mellom industrien og FoU miljøene er derfor av vital interesse for alle parter og vil danne basis for nyskaping og vekst for norske aktører. 7.2 Samarbeid innen forskning og utvikling 7.2.1 Nasjonalt For å få en fokusert teknologiutvikling er samarbeid mellom forsknings- og utdanningsinstitusjoner, universitet, kunder (nettselskapene) og leverandør hensiktsmessig. Dette for å utvikle løsninger for fremtidens energisystemer med potensial for nyskaping og vekst i Norge. Etablere nært og forpliktende samarbeid mellom nettselskapene og leverandører for å gjennomføre felles prosjekter for test og validering av teknologiene. Prosjekter med deltagelse av leverandører som er konkurransedyktige på eksportmarkedet bør prioriteres, siden norsk industri har et begrenset hjemmemarked og ressurser knyttet til produksjon av løsninger for bruk i overføringsnettet. 7.2.2 Internasjonalt samarbeid På de områdene Norge velger å delta i internasjonalt er det viktig med nasjonal forankring og støtte fra bransjen og myndighetene. Ett eksempel på et slikt tema er Smart Grid, der norsk FoU er langt fremme, men det er få initiativ mot internasjonale miljøer. Forskning på grunnleggende materialteknologi, både med sikte på utvikling av materialer med nye egenskaper (for eksempel egnet for kabelisolasjon) og kunnskap om modellering av degraderingsmekanismer kan være relevante områder for internasjonal forskning. Utenlandske interessenter bør kunne inviteres med i prosjektet. Det er viktig å koordinere mellom forskjellige innsatsgrupper innen Energi21, slik at vi fokuserer på områder norske aktører kan bli gode. Dette bør også ses i sammenheng med anbefalinger i denne rapporten der det er identifisert teknologibehov hvor det er tatt hensyn til forskjellige regionale og lokale ulikheter. Innsatsgruppe Energisystemer Hovedrapport 29