| dc.description.abstract | Hvaler er en av kommunene i Østfold som har hatt størst vekst i elektrisk effektforbruk det siste tiåret. I 2010 var topplasten omtrent 20 MW. Kommunen blir forsynt med elektrisitet gjennom en 52 kV enkelkursledning fra fastlandet. Forbindelsen har en overføringskapasitet på omtrent 25 MW aktiv effekt. I tillegg forsynes Hvaler med en 18 kV forbindelse eid av Fredrikstad EnergiNett. Forbindelsen har en overføringskapasitet på omtrent 2 MW. Effektforbruket er ventet å vokse i fremtiden grunnet flere elektriske biler, økt befolkningsvekst og nye tekniske løsninger. Hafslund Nett har gitt en prognose på at fremtidig last vil øke til mellom 25- 30 MW. Kommunen er en demonstrasjonsarea for innføringen av AMS i Norge.
For å sikre strømforsyningen til kommunen har Hafslund Nett søkt NVE om konsesjon til å bygge og drifte en ny overføringsforbindelse. Hafslund Nett har foreslått tre alternative traseer. Overføringsforbindelsen skal driftes på spenningsnivået 52 kV i noen tiår inntil transformatorstasjonene i Hvaler og på Kråkerøy er oppgradert. Etter oppgraderingen skal overføringsforbindelsen driftes på spenningsnivået 132 kV. Hafslund Nett har estimert investeringskostnadene til de tre ulike omsøkte alternativene å være fra 54,5 millioner kroner til 58,4 millioner kroner. De årlige driftskostnadene er estimert til å være 200 000 kroner.
Befolkningen i kommunen er meget misfornøyde med de foreslåtte alternativene. Grunneierne er redd for at dyrelivet i skogene skal bli påvirket. Befolkningen frykter også at kystlandskapet og inngangsporten til kommunen blir ødelagt. Dette kan føre til svekket turisme, hvilket er en viktig næring for kommunen. I tillegg berører de foreslåtte omsøkte traseene en rekke bygninger i Hvaler og på Kråkerøy. Befolkningen ønsker helst sjøkabel fra Øra til Hvaler noe Hafslund Nett ikke ønsker. Den estimerte kostnaden knyttet til denne forbindelsen er 249 millioner kroner.
Hovedmålet med oppgaven er å gjøre kostnads- og lønnsomhetsanalyser for en alternativ løsning. Løsningen som har blitt valgt ut for analyse er bruk av batterisystemer for 3 MW effektstøtte/topplastredusering. Analysen har blitt gjort over en periode på 15 år. Kostnads- og lønnsomhetsanalyse er gjort for batterisystemer av teknologiene avansert blyakkumulator, VRLA blyakkumulator, litium-ionbatterier, natrium-svovelbatterier, natrium-metallkloridbatterier og vanadium-redoksbatterier.
Av de analyserte batterisystemene er batterisystemet av avansert blyakkumulator det med de laveste kostnadene ved 100, 200 og 365 sykluser per år. Disse batteriene er også de som kan utlade mest energi i den analyserte perioden.
Det har blitt estimert at nåverdien av de totale kostnadene ved 100 sykluser per år er 58,7 millioner kroner. Ved dette syklusantallet er den gjennomsnittlige kostnaden per MW installert effekt 1,3 millioner kroner per år i perioden. Benyttes batteriene 100 sykluser per år kan de potensielt utlade 19,2 GWh i perioden ved oppgitt DOD. Dette gir en estimert likestilt energikostnad på 4,70 kr/kWh. Ved 200 sykluser per år er verdiene estimert å være 62,2 millioner kroner, 1,4 millioner kroner per MW installert effekt per år, 36,5 GWh og 2,60 kr/kWh. Økes syklusantallene til 365 er verdiene estimert til å være 72,3 millioner kroner, 1,6 millioner kroner per MW installert effekt per år, 66,6 GWh og 1,70 kr/kWh.
Resultatene viser at en batteriløsning er en ulønnsom løsning sammenlignet med Hafslund Netts omsøkte alternativ. Dette skyldes at den nye forbindelsen kan levere mye mer effekt hvis ønskelig, samt batterienes begrensede levetid. Kostnaden til batterier er ventet å falle i fremtiden, men sensitivitetsanalysen viser at faktorene må reduseres en god del før det blir en attraktiv løsning. Batteriløsningene vil dog kunne gi årlige positive kontantstrømmer for eieren i perioden på grunn av reduserte kilekostnader, lavere kostnader knyttet til overføringstap og muligheter for arbitrasje.
Da topplasten i Hvaler ikke er kritisk ,og det i tillegg er stor misnøye til Hafslund Netts omsøkte overføringsforbindelse i befolkningen, er den videre anbefalingen at beslutningen angående ny overføringsforbindelse bør utsettes. Virkningen av innføringen av AMS og effektbaserte tariffer bør kartlegges bedre over en lengre periode. Hvis innføringen gir en ønsket reduserende virkning på effektforbruket, kan dette gi reduserte topplaster og mindre behov for ny overføringsforbindelse.
Hvaler is one of the municipalities in Østfold County that has had the largest growth in electric power consumption the last decade. In 2010, the peak load was approximately 20 MW. The municipality is supplied with electricity through a 52 kV single course line from the mainland. The line's transmission capacity is approximately 25 MW. In addition is Hvaler supplied with electricity through a 18 kV line owned by Fredrikstad Energi Nett. This line has a transmission capacity of about 2 MW. Power consumption is expected to grow in the future due to electric vehicles, increased population growth and new technical solutions. Hafslund Nett has given a forecast that says the future load will increase to 25-30 MW. The municipality is a demonstration area for the introduction of AMI in Norway.
To secure the electricity supply to the municipality Hafslund Nett has applied to Norwegian Water Resources and Energy Directorate for a license to build and operate a new transmission line. Hafslund Nett has proposed three solutions. The new transmission line will be operated at a voltage level of 52 kV for a couple of decades until the transformer stations in Hvaler and Kråkerøy are upgraded. After the upgrade, the transmission line will be operated at a voltage level of 132 kV. Hafslund Nett has estimated the investment costs of the three transmission connection alternatives to be approximately 54.5 - 58.4 million NOK. Annual operating costs are estimated to be 200 000 NOK.
The population in the municipality is not satisfied with the proposed solutions. The landowners are worried that the wildlife in the forests will be affected. The population also fears that the coastal landscape and the gateway to the municipality will be affected. This can lead to reduced tourism, which is an important industry for the municipality. The proposed line also affects a number of buildings in Hvaler and Kråkerøy. The population would prefer a submarine cable from Øra to Hvaler. Hafslund Nett do not want this solutions. The estimated cost associated with the submarine cable is 249 million NOK.
The main goal of this thesis is to make cost calculations for an alternative solution. The solution that has been analyzed is the use of battery systems for a 3 MW peak load shaving. The project has been analyzed over a period of 15 years. Cost analysis have been calculated for battery systems of advanced lead-acid batteries, valve regulated lead-acid batteries , lithium ion batteries, sodium sulfur batteries, sodium metal chloride batteries and vanadium redox batteries.
The analysis shows that at a scenario of 100, 200 and 365 cycles per year there are lowest costs associated with the battery systems consisting of advanced lead- acid batteries. These batteries are also the ones that can discharge most energy in the analyzed period.
It has been estimated that the present value of the total cost at 100 cycles per year is 58.7 million NOK. At this cycle number the cost per MW installed capacity is 1.3 million NOK per year. If the batteries are discharged 100 cycles per year at rated DOD, they can potentially discharge 19.2 GWh in the 15 year period. The estimated LCOE is 4.7 NOK/kWh at this cycle number. At 200 cycles per year the values are estimated to be 62.2 million NOK, 1.4 million NOK per MW of installed capacity per year, 36.5 GWh and 2.6 NOK/kWh. If the cycle numbers are increased to 365 per year, the values are estimated to be 72.3 million NOK, 1.6 million NOK per MW of installed capacity per year, 66.6 GWh and 1.7 NOK/ kWh.
The results show that a battery solution is an expensive solution compared to Hafslund Nett's suggested transmission line. This is due to the fact that the new transmission line can deliver much more power if it is desired, and that batteries have a limited lifetime. The costs of batteries is expected to fall in the future, but the sensitivity analysis shows that the factors have to be reduced a lot before it becomes an attractive solution. The battery solutions can still provide some positive cash flows for the owner in the period because the solutions reduces interruption costs, provides lower transmission losses and gives opportunities for arbitrage.
Since the peak load in Hvaler is not critical, and the fact that there is a great discontent against the proposed transmission line in the population, the further recommendation is that the decision regarding the new transmission line should be postponed. The impact of the introduction of AMI and power based tariffs should be examined better over a longer period. If the introduction gives a desired reduction in the power consumption it may provide reduced peak loads and reduced need for a new transmission line. | nb_NO |
