2020-11-18 17:23Bloggpost

Det senaste från energiforskningsfronten

Årets digitala upplaga av ”Grid integration week” är nu avslutad och Power Circle var med och bevakade Wind integration workshop, E-mobility integration symposium och Solar and Storage integration workshop. 

Konferenserna hade flera parallella spår och det är svårt att i en blogg sammanfatta allt som sades då det i många fall handlar om presentationer av ganska smala, och väldigt tekniska forskningsprojekt. Vi vill i här sammanfatta intycken och lyfta några perspektiv och tankar vi fick med oss. Låt oss börja!

Solar and Storage Integration workshop

En spännande nyhet kom i form av den presentation som gjordes av Szilvia Doczi från IEA. Hon pekade ut solel som ”the king of electricity” och lyfte att solel nu är det billigaste elproduktionsslaget i de flesta länder och förväntas tredubbla sin kapacitet till 2030. Detta kanske inte är någon nyhet i sig, men det intressanta var att det kom från IEA, som tidigare varit kända för att underskatta prognoser för förnybart i allmänhet och solel i synnerhet. Av diskussionen under det efterföljande panelsamtalet stod också klart att det faktiskt har skett ett skifte inom IEA där man nu har större tilltro till förnybart än för några år sedan, vilket gör att det blir spännande att följa hur deras kommande prognoser faller ut i förhållande till verkligheten. 

Under workshopen avhandlades även bland annat svårigheten i att dimensionera batterilager på rätt sätt och hur det ofta görs utifrån ”worst case scenario”, vilket i många fall leder till överdimensionerade och därmed onödigt dyra batterilager. Flera studier tittade också på hybridlösningar med både solel och batterilager, och det konstaterades att sådana system har potentialen att driva mikronät i ödrift, inklusive dödnätsstart, men att de också kan bistå med många stödtjänster till elnätet om de är inkopplade.

E-mobility integration symposium

Det mest slående under den heldag som tillägnades E-mobility var det genomgående budskapet om potentialen i smart laddning. Vi har tidigare hänvisat till en studie från Norge från förra året som visar att smart laddning har potentialen att nästan eliminera nyinvesteringar i nätet vid en full elektrifiering av personbilsflottan i landet. Här visade studier från Tyskland att investeringar kunde halveras i ett scenario med 15 miljoner laddbara fordon. NREL (National Renewable Energy Laboratory) i USA presenterade ett fall från Kalifornien där smart laddning inte bara sänkte kostnader för elnät utan minskade kostnaderna för elproduktion, minskade behovet att spilla förnybar energi och sänkte koldioxidutsläppen. 

Hitachi ABB gjorde en intressant analys som graderade olika åtgärder för att rymma elbilsladdning utefter kostnad och därmed vilken som skulle implementeras först. Ordningen var följande i fallande kostnadsordning: 1) Dynamic asset rating (i brist på bra översättning), 2) uppgradera kapaciteten i transformatorer, 3) kontroll och styrning av effektflöden och spänning, 4) lokala energilager, 5) smart laddning och 6) nya kablar. Det är intressant att de anser att kostnaden för lokala energilager blir billigare än smart laddning och vi hoppas kunna gräva mer i detta! Det tål att sägas att andra sidan av myntet här är att alla som förutsätter ett stort behov av nyinvesteringar i distributionsnätet bygger sitt resonemang på att vi inte styr laddningen av laddbara fordonen på ett effektivt och smart sätt, vilket är lite av en tankevurpa.

Wind Integration Workshop

Under en tvådagarskonferens avhandlades allt ifrån vilka steg som behöver tas för ett helt förnybart elsystem och hur vindkraften kan bidra till stödtjänster, till forskning om nya tekniker och modeller för både prognostisering, optimering och drift och integration i elnätet. 

Wind Europe  berättade att andelen vindkraft förväntas öka kraftigt i det europeiska elsystemet. Idag finns 174 GW onshore och 23 GW offshore enligt presentationen, vilket redan till 2030 förväntas öka till 285 GW onshore respektive111 GW offshore. Motsvarande prognos till 2050 är hela 759 GW onshore och 450 GW offshore. Redan idag finns dock exempel på länder med hög momentan produktion av variabel kraft.  IEA lyfte t.ex  Danmark och södra Australien, som tidvis producerar långt över 100% av sitt elbehov med sol- och vindenergi. Vid så hög variabel produktion ställs helt nya krav på systemet och vissa utmaningar behöver lösas för att säkra ett stabilt elsystem. För olika nivåer av variabel produktion krävs enligt IEA t ex bättre prognosmodeller och nätförstärkningar via digitalisering av elnätet och korttidslagring till säsongslager som exempelvis power to gas.

Den samlade bilden från studierna som presenterades under dagen var att flexibilitet kan bidra till en lägre kostnad för integration av variabel kraft i systemet.

En fråga som diskuterades särskilt mycket under dagen var frågan om kraftomvandlare ska vara nätföljande eller nätformande (grid forming converters vs grid following converters).

Det pågår mycket forskning kring just nätformande omvandlare med utgångspunkt att det är ditåt vi verkar behöva gå i framtiden. Frågan inte helt självklar eftersom viss forskning pekar på att det kanske inte är mest kostnadseffektivt att vindkraften bidrar med stödtjänster när exempelvis batterilager möjligen kan göra det billigare.

En spännande studie tittade på hybridsystem för att producera det som brukar kallas ”syntetisk svängmassa” och konstaterade att det mest effektiva var ett system med batterilager, en hybridkondensator med synkron omvandlare och nätformande kraftelektronik. Detta system var enligt studien mycket likt en vanlig synkrongenerator.

Ytterligare ett spännande projekt var det försök med att använda vindkraft för dödnätsstart som Siemens Gamesa gjort i Skottland. De har använt nätformande algoritmer för att starta upp en 69 MW vindpark med hjälp av en mycket begränsad extern strömkälla för elektroniken och sedan ansluta parken till elnätet. En öppen artikel om projektet kan läsas här.

Workshopen avslutades med en diskussion om vilka som är de viktigaste forskningsbehoven framåt för att kunna förverkliga ett system med hög penetration av variabel, förnybar elproduktion, bland annat med en studie från ESIG  som visar att det behövs mer forskning för att bättre kunna modellera både transmission, lagring, flexibilitet och produktion som är kopplad till distributionsnät. Vidare menar de att mer forskning behövs kring sektorskoppling med värme-, bränsle-, och transportsystemen samt bättre tillgång till data för att påvisa kopplingar mellan vädrets påverkan på utbud och efterfrågan.

Sammanfattning

Sammanfattningsvis är intrycket att forskningsfronten kring integration av förnybart i näten avancerar snabbt framåt nu och att det finns många tekniska lösningar som gör att även variabel förnybar produktion kan bidra med stödtjänster om marknadsförutsättningar finns. Slutligen kan vi konstatera att forskningen tydligt visar att batterilager, smart laddning och annan flexibilitet kommer att bli fortsatt viktiga för en kostnadseffektiv övergång till ett helt förnybart elsystem. Vi hoppas inom en snar framtid få se många av dessa lovande lösningar implementerade i ett helt förnybart elsystem och ser fram emot att följa vad forskningen har att bjuda på även under 2021.

Anna Wolf och Johanna Barr



Om Power Circle

Power Circle samlar den nya energibranschen kring viktiga framtidsfrågor. Tillsammans med cirka 80 partnerföretag verkar Power Circle för hållbar utveckling genom elektrifiering. Verksamheten inriktas på nätverk, kunskapsspridning och påverkan inom framtidsfrågor som smarta elnät, energilager, elektrifierade transporter och förnybar energi.

Kontaktpersoner

Anna Wolf
Expert - elsystem
Anna Wolf
Arbetar främst med frågor om energilager, elektrifiering, systemintegration, förnybar energi och flexibilitet mellan energisystem