Effektiv integration af store mængder vindenergi

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Effektiv integration af store mængder vindenergi"

Kaj Winther
5 år siden
Visninger:

2 Vindtræffenes lange historie OVE Vindtræf Brandbjerg Højskole, 1977 Snoghøj Højskole, 1978 Danmarks Vindmølleforening Vindtræf på Bonus / Siemens November 1992 November 1997 April 2001 November 2004 November 2008 November 2012 Stiesdal 2016, All Rights Reserved 2

32 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den? Stiesdal 2016, All Rights Reserved 32

34 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den? Stiesdal 2016, All Rights Reserved 34

36 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den? Stiesdal 2016, All Rights Reserved 36

40 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den? Stiesdal 2016, All Rights Reserved 40

41 Energistyrelsens bud på produktionsomkostninger, Generation cost (DKK/MWh) Vattenfall kystnære Wind Onshore Wind Offhore PV Mid.size CHP Gas Mid-size CHP Wood chip Large CHP Coal Large CHP Gas Large CHP Wood Source: Energistyrelsen / EA Energianalyse Stiesdal 2016, All Rights Reserved 41

42 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den? Stiesdal 2016, All Rights Reserved 42

uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand?

48 Hvis vindkraft skal være den foretrukne elproduktionsform En foretrukket energiform skal kunne levere den ønskede elektricitet -? i den mængde, der skal til,? uden at ødelægge klimaet,? uden at skabe folkelig modstand? til en overkommelig pris, og når der er brug for den Vi er nødt til at have energilagring! Stiesdal 2016, All Rights Reserved 48

49 Vi er nødt til at have energilagring! Afladningstid Sekunder Minutter Timer Dage / måneder Li-Ion batterier H2 Komprimeret luft Termisk lagring HT-TES Termisk varmelagring CSP materialer Source: Siemens Wind Power 1kW 10kW 100kW 1MW 10MW 50MW Kapacitet 100MW Stiesdal 2016, All Rights Reserved 49

50 Grundlæggende arrangement af HT-TES Opladning Afladning Eksisterende Nyt 1. Stenlager 2. Blæser 3. Varmelegeme 4. Blæser 5. Varmeveksler 6. Dampturbine 7. Generator 8. Kondensator 9. Fødevandspumpe 10.Køling, f.eks. til fjernvarme Stiesdal 2016, All Rights Reserved 50

53 Lagermaterialet Basalt Alle faste stoffer (metaller, sten, beton m.v.) har omtrent same varmekapacitet Basalt er billigt og robust, tåler stort set et uendeligt antal opvarmninger og afkølinger Energitæthed ~100 kwh/m3 Knusning til stenstørrelse som hasselnødder til valnødder giver den optimale balance mellem energiovergang og trykfald Stiesdal 2016, All Rights Reserved 53

15.000.000 kwh lager 100x250 m, 12 m højde 175.

54 kwh lager 100x250 m, 12 m højde m3 knust basalt placeret I U- form for at giveindløb og udløb i samme ende 1 m isolation, plastmembran, 1 m jorddække Energitab ~0.5% pr. døgn Stiesdal 2016, All Rights Reserved 54

Genanvendelse af kulværk til energilagring 5 Ha stenseng 1 m isolering med mineraluld energitab ~0.5% pr. døgn V = 200 m 250 m 10 m = 500.000 m 3 ρ = 1600 kg/m 3 m = 500.

56 Genanvendelse af kulværk til energilagring 5 Ha stenseng 1 m isolering med mineraluld energitab ~0.5% pr. døgn V = 200 m 250 m 10 m = m 3 ρ = 1600 kg/m 3 m = m kg/m 3 = kg Cp = 0.8 kj/kg K ΔT = 400 K C = 0.8 kj/kg K kg 400 K = kj = kwh E = kwh 45% = kwh = 30 million kwh Årsforbrug i Odense ( indbyggere) : 600 millioner kwh Lagerkapacitet: 2½ uger Stiesdal 2016, All Rights Reserved 56

57 Fordelen ved at have en synkrongenerator i systemet Afladning af energilageret sker med en normal, synkron kraftværksgenerator En synkrongenerator kan levere alle de systemydelser, nettet har brug for Spændingsregulering Frekvensregulering Inerti Black start Anlægget køres altid med en lille afladning, også når det oplades Stiesdal 2016, All Rights Reserved 57

58 HT-TES priser sammenlignet med batterier Cost of stored electricity, $/MWh Hours of storage HT-TES, Rankine Li-ion Opladning $20/MWh 1 op/afladningscyklus pr. døgn Max. 50% DoD (Depth of Discharge) Stiesdal 2016, All Rights Reserved 58

59 Hvor meget lager har vi brug for? Vindkraftandel, netto 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 50% 100% 150% 200% 250% Vindkraftandel, brutto 0 GW storage 100 GWh storage 1000 GWh storage Stiesdal 2016, All Rights Reserved 59

63 Hvad en vindmøllefabrik betyder Siemens Wind Power MW leveret årligt Samlet årsproduktion; 14 milliarder kwh Beregnet levetid: 20 år Samlet energiproduktion fra ét års leverancer: 280 milliarder kwh Anslået reduktion i udledning: 750 g CO2 pr. kwh Samlet reduktion i udledning fra ét års leverancer: 200 millioner tons CO2 Gennemsnitlig årlig udledning pr. indbygger i Nordeuropa: 8 tons Et års produktion fra Siemens Wend Power kompenserer for den årlige CO2-udledning fra 25 millioner mennesker! Stiesdal 2016, All Rights Reserved 63

64 Til sidst... Your moment of zen Siemens 7 MW vindmølle 25 mio. kwh på en havplacering Bliver sandsynligvis konkurrencedygtig med alle andre typer elproduktion i 2020 erne, kun overgået af onshore vind Udviklet af (primært) danske ingeniører, og fremstillet her i Brande, i Aalborg, og på Lindø Det er da morsomt! Stiesdal 2016, All Rights Reserved 64