Sähköverkot 2030 Siemens Osakeyhtiö160 vuotta Prof. Jarmo Partanen

Transkriptio

1 Sähköverkot 2030 Siemens Osakeyhtiö160 vuotta Prof. Jarmo Partanen

2 Electricity Market, targets Competitive ness Sustainab ility Technical requirement; keep power balance in every second Production = consumption

3 Energiamarkkinat ja uusiutuva/puhdas energia Uusiutuva/puhdas energia mahdollisuuksia Tuulella, auringolla ja varastoinnilla on aleneva hintatrendi Haasteena nuukan miehen syndrooma huomenna saa halvemmalla Monilla alueilla tuuli- ja aurinkosähkö on edullisin tuotantomuoto uutta kapasiteettia rakennettaessa Varastoinnin vuosikymmen odotettavissa

4 /MWh Natural gas Coal Oil LNG

5 /MWh Natural gas Coal Oil LNG Wind Power Li-ion battery Power-to-gas Solar PV

6 Energiamarkkinat ja uusiutuva/puhdas energia Uusiutuva/puhdas energia mahdollisuuksia Globaali murros kohti kestävä hiili- ja pienhiukkas vapaata energiajärjestelmää; sähkö, lämpö, kylmä, liikenne, työkoneet Muutoksessa fossiilisten liikennepolttoaineiden korvaamisella puhtailla polttoaineilla on keskeinen merkitys. Bioenergialla on Suomessa merkittävä rooli globaalisti marginaalinen. Kotimaisella biomassalla voidaan korvata max % fossiilisista liikennepolttoaineista. Varastointi on lisäkomponentti energiajärjestelmässä investointi, jolla voidaan pienentää järjestelmän kapasiteettitarpeita (resurssitehokkuus)

7 Energiamarkkinat ja uusiutuva/puhdas energia Uusiutuva/puhdas energia haasteita Tekninen haaste - tehotasapainon ylläpito (palavatko valot) Tuuli, aurinko, aalto ja ydin ovat tehotasapainon hallinnan kannalta haasteellisia Markkinamallihaaste Energy only markkinamalli Uusiutuvilla pääosin erittäin alhaiset muuttuvat kustannukset (< 10 /MWh) Onko energialla hintaa, kun polttoaineella ei ole hintaa? Vesi, tuuli, aurinko, (ydin) ovat aina markkinassa Merkittävillä muuttuvilla kustannuksilla toimivien laitosten kilpailukyky? Ydinvoiman pysäytys kallista, negatiiviset hinnat selviytymiskeino jatkuvaan ajoon Syöttötariffeilla tuetut ovat markkinassa negatiivisilla hinnoillakin Investointikustannus/watti + käyttötunnit ratkaisevat kilpailukyvyn, muuttuvat kustannukset myrkkyä Ilmastomuutos-/pienhiukkashaaste CO2:n kiertonopeus suhteessa ilmastomuutosuhkan aikatauluhaasteisiin Poltossa vapautuva pienhiukkasten määrä

8 Renewables how to solve challenges Electricity Market + CO2-price Operation of existing system Sustainability Security of supply Shorter operation times, different running ranking, worse economics How to solve the problems? More renewable based production, excellent sustainability Renewable based production More uncontrollable renewable based production having high output variation, new challenges in intermittency, lack of controllable production, lack of inertia When? How? Profitability? Acceptability? Storages Demand response Flexible production New transmission and distribution capacity Low price of electricity incentives for investments? Capacity&Flexibility Market? Payments of readiness to produce electricity or reduce consumption

9 / WHAT NEXT?

10 E to Gas, seasonal storage & clean fuel System level view Lähde: Neo-Carbon, Tutkimushanke, VTT, LUT, Turun yliopisto

11 H 2 O Q Q Power to fuels CO 2 Sähköpolttoaineet Electrolysis H 2 CO 2 reduction process C x H y O z O 2 H 2 O Excess electricity RWGS FT SYNTHESIS REFINING Drop-in CO 2 + H 2 METHANATION Methane METHANOL CONVERTER BLENDING Direct fuel use MTBE CONVERSION Fuel additives METHANOL TO GASOLINE Gasoline METHANOL TO OLEFINS Plastics Lähde: Neo-Carbon, Tutkimushanke, VTT, LUT, Turun yliopisto

12 Power to Fuels - operation in volatile markets Electricity purchase price Stand by Full load FCR FCR/full FCR market price

13 20 30 kw LUT Green Campus Smartgrid Elements 20 kw ~ 200 kw 130 kwh PHEV (4.4 kwh, G2V + V2G, in operation) BEV (24 kwh, G2V, in operation) PLANNED ADDITIONS Hundreds of kws Hundreds of kws

14 LVDC Distribution System Field Test Site days in real life 750 VDC underground cable Local communications network ADSL/3G internet connection CEI 3 DC AC Rectifying substation with directly connected converterless BESS AC DC DC AC CEI 2 CEI 1 DC AC Control of power taken/supplied from/to mv-network, µgrid operation 14

15 Sähköverkot ja sähköverkkoliiketoiminta 2030? Markkinapaikka, jossa tuotanto, kulutus ja niihin liittyvät aktiiviset resurssit reaaliaikaisen kaupallisen vaihdannan kohteina Joustavat/aktiiviset kuormat, varastointi ja paikallinen hajautettu tuotanto Itsenäisiä alueellisia mikroverkkoja Sähkön käytössä korkea käyttövarmuus toteutetaan verkkojen ja asiakkaiden yhteistoiminnalla Energian ja tehon keskinäisen roolin jatkuva muutos > dynaamiset kuormituskäyrät Tehon (kapasiteetin) rooli korostuu entisestään - verkoissa pyritään resurssitehokkuuteen (huipputehojen minimointiin), kapasiteettipohjainen hinnoittelu

16 Sähköllä huikea historia mutta uskomaton tulevaisuus Edullinen, puhdas, rajaton energialähde Lämpöä, kylmää, työtä Sähköpolttoaineita, ruokaa

17 17

18 Creating the future with green technology and business Lappeenranta University of Technology (LUT)