Home About Browse Search
Svenska


Kan biobränslen användas för att balansera variationer i elproduktionen?

en litteraturstudie

Nilsson, Daniel (2014). Kan biobränslen användas för att balansera variationer i elproduktionen? Uppsala: (NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology, Sveriges lantbruksuniversitet. Rapport / Institutionen för energi och teknik, SLU ; 065
[Report]

[img]
Preview
PDF
2MB

Abstract

Utbyggnaden av förnybar el från vindkraft och solceller sker nu mycket snabbt. En nackdel med dessa energikällor är att produktionen i princip inte är kontrollerbar, utan den beror av rådande väderlek och inte av det aktuella behovet. Eftersom el måste tillföras i samma ögonblick som den konsumeras, behöver det därför finnas tillgång på elkraft för att balansera tillförseln och konsumtionen. I Sverige har vattenkraften en nyckelroll som reglerkraftkälla. Ett annat möjligt alternativ för balansering av elbehovet är produktion av el från biobränslen, som inte bara är förnybara och koldioxid-neutrala, utan också är lagringsbara. Syftet med denna studie var därför att undersöka vilka möjligheter det finns att producera biobaserad el för balansering av elbehovet i ett framtida elsystem med hög andel vind- och solkraft. Arbetet baserades på litteraturstudier. För att kunna bidra med balanskraft krävs snabbhet, hög tillgänglighet och uthållighet. Användning av gasformiga biobränslen (i t.ex. gasmotorer eller gasturbiner) ger normalt hög reaktionssnabbhet, medan tillgängligheten bl.a. beror av den använda tekniken. Ur teknisk synpunkt bör det inte finnas några större hinder för att el från gasformiga biobränslen ska uppfylla dessa två förstnämnda villkor. Vid användning av fasta och flytande biobränslen i kraftvärmeverk är värmebehovet en avgörande faktor för tillgängligheten. Uthålligheten beror till stor del på vilka lagringsmöjligheter som finns. Fasta biobränslen har en stor fördel genom att de kan lagras i stora volymer till låga kostnader. Kostnaderna för lagring av gasformiga bränslen är däremot höga. Med dagens teknik och kostnadsläge, är det därför svårt för ett och samma biobränsle att kombinera snabbhet och hög tillgänglighet med uthållighet. Generellt är kostnaderna idag betydligt högre för biokraft än t.ex. för vattenkraft. I jämförelse med avtalad förbrukningsreduktion, dvs. att förbrukare mot betalning minskar sin konsumtion vid effekttoppar, så kommer biobaserad balanskraft också att få svårt att hävda sig. I de flesta fall är biokraft idag snarare en biprodukt (om än en viktig sådan) i anläggningar som främst är avsedda för produktion av värme och processånga. Ur resurssynpunkt är det självklart positivt att man får ut flera nyttigheter ur samma råvara, och för elproduktionen är det också nöd-vändigt av lönsamhetsskäl. En annan kostnadsaspekt gäller anläggningarnas underhåll vid en mer intermittent drift. Ju fler starter och stoppar, och ju mer ojämnt en anläggning går, desto högre blir underhållskostnaderna. Om produktionen i ett stort antal mindre anläggningar koordineras, och därmed fungerar som en enhet, dvs. som ett virtuellt kraftverk, kan de delta som en aktör på elmarknaden och där-med öka vinstmöjligheterna. Med en större flexibilitet i produktionen kan man i högre grad följa elens prisförändringar, vilket innebär att man kan sälja mer el när priserna är höga, d.v.s. när efterfrågan är hög i förhållande till utbudet. Detta ökar inte bara möjligheterna för produ-centerna att förbättra sin lönsamhet, utan en viktig bieffekt blir också att man kapar effekt-topparna. Detta förutsätter dock bl.a. att priserna varierar i tillräckligt hög grad så att even-tuella vinster kan täcka de ökade kostnader detta innebär, t.ex. när det gäller lagring av bräns-lena och ett ökat slitage. Större variationer i elpriset kan dock förväntas i framtiden när an-delen intermittent el från sol och vind ökar. När det gäller forskningsinsatser, så bör man fokusera på ökad flexibilitet i produktionen av biokraft. Det är också viktigt att man har en helhetssyn för biobränslena och inte bara foku-serar på integrationen av biokraft i ett framtida smart elsystem baserat på t.ex. vind-, sol-, våg- och vattenkraft, ellagring, elfordon och prisanpassad förbrukning. För biobränslen krävs en mer vidgad syn på smarta och flexibla distributionssystem som också inkluderar produktion av värme och andra utvunna nyttigheter från råvaran.

Authors/Creators:Nilsson, Daniel
Title:Kan biobränslen användas för att balansera variationer i elproduktionen?
Subtitle:en litteraturstudie
Alternative abstract:
LanguageAbstract
English

Electricity production from wind power plants and solar cells is rapidly expanding at present. A disadvantage with these energy sources is that the production is practically un-controllable, as it depends on the prevailing weather conditions and not on the actual demand for electricity. As electricity must be supplied in the same moment as it is consumed, power production capacity must be available to balance supply against demand. In Sweden, hydropower plays a key role as a balancing power source. A potential alternative is biofuels, which are not only renewable and carbon dioxide neutral, but also storable. This report investigated the possibility of producing biofuel-based electricity for balancing the demand in a future electricity system with high proportions of wind and solar power. The investigation was based on literature studies. To contribute balancing power, an electricity production system must have a high degree of rapidity, availability and durability. Use of gaseous biofuels (e.g. in gas engines or gas turbines) for this purpose normally has a high reaction rapidity, but the availability is dependent on the technology used. From a technical point of view, there may be no important obstacles to gaseous biofuels meeting the rapidity and availability conditions. When using solid and liquid biofuels in combined heat and power plants, the need for heat is a limiting factor for their availability. Their durability is dependent on the storage possibilities. Solid biofuels are advantageous in the sense that they can be stored at low cost, whereas the costs for storage of gaseous fuels are high. Thus with currently available technologies and costs, it is difficult for any biofuel to combine high rapidity, availability and durability. In general, the costs for the production of biofuel-based electricity are much higher than e.g. when using hydropower. Compared to pre-agreed consumption reductions, i.e. when consumers reduce their consumption voluntarily at peak load times in return for economic compensation, biofuel-based balance electricity will also have difficulties competing. In most cases, bio-power is actually a by-product, although an important one, in plants mainly de-signed for the production of district heat and process steam. From a natural resource perspec-tive, it is of course beneficial to obtain several different products from the same resource. For electricity production, it is also necessary from an economic perspective. Another cost aspect concerns plant maintenance. The more start-ups and shut-downs required and the more unevenly the plant is working, the higher the costs of operation and maintenance. If electricity production in a large number of small-scale plants were to be coordinated and they thereby worked as one unit, i.e. as a virtual power plant, they could increase their economic returns by acting as an independent actor on the electricity market. With a higher degree of production flexibility, more electricity could be sold when prices (i.e. when demand in relation to supply) were higher. This may not only increase plant profitability, but also reduce the need for peak load production capacity. However, this would require market prices to vary sufficiently so that the increased income could cover the increased costs of fuel storage, maintenance, etc. Larger price variations can in fact be expected in the future, as the proportion of intermittent energy sources increases. Future research and development work should focus on increased flexibility in electricity production. However, it is important to adopt a more comprehensive approach and not only focus on integration of bio-power into smart electricity systems based on wind, solar, waves and hydropower, electricity storage, electric vehicles and price-adapted consumption. For biofuels, a wider view on smart, flexible distribution systems, including the production of heat and other useful products, is required.

Series/Journal:Rapport / Institutionen för energi och teknik, SLU (1654-9406)
Year of publishing :2014
Number:065
Number of Pages:77
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Institutionen för energi och teknik, Sveriges lantbruksuniversitet
ISSN:1654-9406
Language:Swedish
Publication Type:Report
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:P Natural resources > P06 Renewable energy resources
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 405 Other Agricultural Sciences > Renewable Bioenergy Research
Agrovoc terms:renewable energy, electricity
Keywords:bioenergi, biobränslen, balanskraft, reglerkraft, vindkraft, el, bioenergy, biofuels, balance power, windpower, electricity
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2097
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-2097
ID Code:11458
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Energy and Technology
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:08 Sep 2014 13:44
Metadata Last Modified:08 Sep 2017 10:36

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits