Smarta elnät – tekniklösningar för för ett uthålligt energisystem

Smarta elnät – tekniklösningar för för ett uthålligt energisystem Lina Bertling Tjernberg linab@kth.se Professor i Elkraftnät Sveriges Ingenjörers Miljödag, 29 januari 2014, Hotell Hilton, Slussen Stockholm

Energisystemet i förändring Foto: @linabertling Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Energisystemet i förändring – smart tänkt Tesla, Niagarafallen Maxwell, Edinburgh Foto: @linabertling Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Elektricitet för effektiv omvandling, överföring, användning av energi El kan produceras vid omvandling av energi El kan överföra energi från källa till användare Foto: @linabertling Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Energisystemet i förändring – behov av smarta elnät • Energisystemet i global omställning mot ett uthålligt energisystem • Målen är mer förnybara energikällor, ökad energieffektivitet och mindre användning av fossila bränslen. • Ett av de viktigaste medlen för att nå dessa mål är smarta elnät. Referens: Lina Bertling Tjernberg, IVA Aktuellt Nr 4 2013. http://issuu.com/iva-publikationer/docs/iva-aktuellt-nr-4-2013?e=2861120/3279499 Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät – summering • Ett smart elnät är ett smart systemsom använder el för att leverera energi till konsumenter med drivkraft att använda mer förnyelsebara energikällor och minska energiförluster. • Med smarta elnät kommer nya tekniklösningar för användning av el där elkonsumenten får större inflytande exempelvis med timmätning av el och nya former av generering och lagring, som elfordon för både transport och energilagring. • flexibilitet och mångfald Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – användning i centrum Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – ett komplext system med fysiska och virtuella aktörer Källa: NIST Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – utveckling i världen Källa: IEA Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm • Installerad effekt i vindkraft • Totalt i världen 282 587 MW • Ny 2012, 44 799 MW • Topp 5 länder totalt (ny 2012) • 26.7% (28.9%) Kina • 21.2% (29.3%) USA • 11.1% (5.4%) Tyskland • 6.5% (5.2%) Indien • 3% (4.2%) Storbritannien

Smarta elnät – utveckling i Europa ENTSO-E första gemensamma 10 år plan Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm • 80% av identifierade 100 flaskhalsar relaterat till integration av förnybara energikällor • trend mot större, mer volatila energiflöden, över längre sträckor • utvidgat nät med 1,3% per år, gör det möjligt att öka med 3% produktionskapacitetwww.entsoe.eu

Smarta elnät – utmaningar i Europa • behov av förstärkning i elnätet • mer integration mellan länder • mer intermittent produktion • mer stor- och småskalig • anslutning av elfordon • aktiva kunder - procumers • Smarta elnät är möjliggörare! Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – behov och lösningar för uthålligt energisystem • Nya standarder, marknadsmodeller och incitament • Nya elvärdentill konsumenter t.ex. timavläsning • Nya metoder för optimering av energisystem • Ny teknik för styrning, kontroll, och med likströmsnät • Nya metoder med stöd av ICT och reglerteknik • Nya material för isolation, och mindre volymer • Nya lösningar för energilagring t.ex. elfordon • Förändrat beteende! Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – utveckling som begrepp • I USA lanserade Departmentof Energy (DOE) år 2003 en nationell vision för elektricitet. • Inom Europa presenterades 2005 en plattform för smarta elnät för att skapa en gemensam vision för det europeiska elnätet. • 2007 släppte DOE en vision för moderna elnät, med uppmaning att skynda på övergången till smarta elnät. • Smarta elnät slog dock igenom stort som begrepp först år 2009. • USAs nytillträdde president Barack Obama som i januari 2009 deklarerade att smarta elnät var en prioriterad fråga i hans administration, och kort därefter beslutades om nya resurser för utveckling av smarta elnät med en stor satsning på demonstrationsprojekt på totalt omkring 55 miljarder kronor (2009-2020). • Samma år lanserade Kina sin första femårsplan för utveckling av smarta elnät. Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät - ISGAN • Press. 11-03-31 • Sverige ansluter sig till IEA initiativ Internationell Smart Grid Action Network • Smarta elnät är på den politiska dagordningen som ett verktyg för ett uthålligt energisystem Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät– SamordningsrådetiSverige Nyckelfakta: Utsedd av näringsdepartementet Uppdrag: aug. 2012 – dec. 2014 15 medlemmar med nyckelpositioner inom industrin, statliga myndigheter och den akademiska världen Process med dialogseminarier och referensgrupper • Uppdrag: • Kunskapsplattform - samverkan mellan berörda aktörer och kunskaper om möjligheter med smarta elnät i samhället • Handlingsplan – hur utvecklingen av smarta elnät kan stimuleras och hur hinder kan undanröjas - tidsperspektiv 2015-2030 Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät – exempel Europa • The Joint Research centre (JRC) genomförde 2010 den första heltäckande inventering av smarta elnätprojekt i Europa • mer än 300 projekt rapporterade • Nästa inventering 2012: • 281 projekt • 30 länder • 1,8 miljarder € Källa: http://www.smartgrids.eu/jrc_map Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät – exempel Europa • I perioden 2008-2012, har investeringar i smarta elnätsprojekt har varit konsekvent över en nivå på 200 miljoner € per år, med investeringsnivån under 2011 så mycket som € 500.000.000. • 219 smarta elnät och fjärravläsningsprojekt om totalt € 4 miljarder med största inv. i Italien (2,1 €) Sverige (1,5 €) Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel elbil till elnät Studie av inverkan av strategier vid laddning av elfordon • Slutsatser: olika strategier minskar behovet av förstärkning av elnätet, samt bidrar till lägre förluster. Referens: Steen D., Tuan L., Carlson O. and Bertling Tjernberg L., “Assessment of Electric Vehicle Charging Scenarios Based on Demographical Data”, publiceradi IEEE Transaction on Smart Grid Technology, september2012. Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Facebook i Luleå • Golvyta : 3 x 28 000 m2 • första byggnad klar 2013 • Pmax = 120 MW • 100 % vattenkraft • 70% backup generatorer • kylluft året runt • Senaste leveransavbrott 1979 Källa: Mikael Börjeson, CEO Centre for Distance-spanning Technology, CDT Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel JejuIsland • Budget: kring 200 MUSD • Tidsplan: december 2009 till maj 2013 • Deltagare: 10 konsortier i fem områden inom test av teknologier och utvecklande av affärsmodeller t.ex. Samsung, KEPCO, ABB Korea, Källa: http://smartgrid.jeju.go.kr/eng/ Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Jeju Island Tekniskturisamband med International Smart Grid Conference and Exhibition 2013. Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smart Elnät – demonstrationsprojekt Sverige Stockholm Djurgårdsstaden Gotland Hyllie, Malmö Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Gotland http://www.smartgridgotland.com Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Gotland • Syfte: visa hur det är möjligt att modernisera ett befintligt elnät för att ansluta mer förnybar energi med bevarad eller förbättrad elkvalité. • Tidplan: • start 2011: • första fysiska installationen (solceller) oktober 2013 • november 2013 påbörjades installation av smarta elmätare • 2014 påbörjas installation av nya styr- och övervakningssystem • Deltagare: Vattenfall, ABB, GEAB, Svenska Kraftnät, Schneider Electric, KTH, och Energimyndigheten Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Hyllie Generella principer: • Energieffektivitet genom hela värdekedjan • Resurseffektivitet för att uppnå hög grad av självförsörjning • 100% förnyelsebar återvunnen energiförsörjning • Anpassning mellan utbud och efterfrågan • Total budget 2012-2014 av 23 miljoner euro, varav 5,7 miljoner euro finansieras av svenska Energimyndigheten. Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – exempel Hyllie Tekniskturisamband med ReferensgruppsmöteHylle, 2013. Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät – mer information • Samordningsrådetförsmartaelnätwww.swedishsmartgrid.se • EU Smart Grid www.smartgrids.eu • IEEE Smart Grid smartgrid.ieee.org/ieee-smart-grid • EIT KIC InnoEnergywww.kic-innoenergy.com • Sverige koordinerar området smarta elnät, och KTH deltar med flera innovations- och forskningsprojekt Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Rekommenderade konferenser • IEEE ISGT US 19-22 februari, Washington http://ieee-isgt.org • IEEE T&D 14-17 april, Chicago http://www.ieeet-d.org • Energiutblick 13-14 maj, Stockholmhttp://www.hallbarstad.se/events/196-energiutblick-2014 • IEEE ISGT Europe 12-15 oktober, Istanbul http://sites.ieee.org/isgt-europe-2014/ Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smartaelnät - summering • Varför: uthålligt energisystem • Vad: flexibel infrastruktur för att överföra och använda energi med ny teknik och nytt beteende • mer kommunikation, styrbarhet, och standardisering • mer förnyelsebara energikällor • nya elfordon och lösningar för energilager • Hur: • långsiktiga och tydliga energiöverenskommelser medeffektiva stödsystem och incitament • systemlösningar och beteendeförändring • god tillgänglighet – smart med kvalité! Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Thanks and welcome to join the ride! Lina Bertling Tjernberg Professor iElkraftnät E-post: linab@kth.se Web: www.kth.se/profile/linab/ Twitter: https://twitter.com/LinaBertling Lina Bertling Tjernberg, Sveriges Ingenjörers Miljödag 2014, Stockholm

Smarta elnät – tekniklösningar för för ett uthålligt energisystem