Forsyningssikkerhet av energi i møte med det grønne skifte – en analyse av vind- og solenergi sin påvirkning på kraftmarkedet i Norge og Tyskland.

Abstract

EU har som mål å være et netto nullutslippssamfunn innen 2050, hvor de har lagt frem European Green Deal og REPower EU som viktige ledd i planen mot netto nullutslipp. European Green Deal og REPower EU inneholder blant annet en omlegging til grønn energi, som innebærer at andelen variabel fornybar energi i Europa vil øke frem mot 2050. Denne masteroppgaven ser på hvordan den økte andelen av variabel fornybar energi påvirker energisikkerheten i Europa. Oppgaven tar for seg en analyse av vind- og solenergi i Norge og Tyskland. Det er hentet inn data om vindhastighet og solstråling fra prisområdene NO1, NO2 og NO5 i Norge og fra værstasjoner i Nord-Tyskland. Dataene er videre brukt for å se på samvariasjonen mellom vind og sol, samt samvariasjonen mellom Norge og Tyskland. I tillegg er dataene benyttet for å se på utvikling av vind- og solforholdene over tid og for å se om klimaforandringene gir tydelige endringer i værforholdene for vindhastighet og solstråling.

Resultatene viser at den historiske utviklingen for vindhastigheten i Norge har hatt en moderat stigning, mens den har hatt en nedadgående trend for tyske data. Siden det ikke er en lineær relasjon mellom vindhastighet og effektutnyttelse for vindturbiner vil fordelingen i vindhastighet ha mye å si for endringen i produsert vindkraft. For soldata har det vært en moderat økning for både Norge og Tyskland og en kan forvente noe mer kraftproduksjon frem mot 2050. Det er høy korrelasjon mellom Norge og Tyskland for soldata, men mye av denne samvariasjonen skyldes sesongvariasjoner, og når det brytes ned på månedsnivå er det lav korrelasjon for de fleste måneder. Tilsvarende viser resultatene liten samvariasjon mellom Norge og Tyskland for vindhastighet når en tar høyde for sesongeffekt. Samvariasjon mellom vind og sol viser til at det typisk er lite sol i vinterhalvåret, men at det til gjengjeld blåser mer på denne tiden av året, mens om sommeren er det lite vind og mye sol.

Konklusjonen viser til at variabel fornybar energi vil gi økt usikkerhet i energiforsyningen, men at faktorer som handel, kraftproduksjon fra ulike værforhold (vind og sol) og fleksibilitet på etterspørselssiden vil bidra til økt energisikkerhet. Analysen viser også at det er usikkert hvordan markedet vil klare å tilpasse seg dersom det kommer et eksepsjonelt vær-år med svært lite vind og/eller sol. Trendlinjene i våre analyser viser dog at det ikke har forekommet slike vær-år i de to foregående normalperiodene.

The EU have put forward the European Green Deal and REPower EU and aims to be climate neutral by 2050. These include a plan to reach net zero emissions. The European Green Deal and REPower EU include, among other things, a conversion to green energy, which means that the share of variable renewable energy in Europe will increase towards 2050. This master's thesis looks at how the increased share of variable renewable energy affects energy security in Europe. The assignment presents an analysis of wind and solar energy in Norway and Germany. Data on wind speed and solar radiation have been collected from weather stations in northern Germany and the price areas NO1, NO2 and NO5 in Norway. The data is further used to look at the co-variation between wind speed and solar radiation, as well as the co-variation between Norway and Germany. In addition, they are used to look at the development of wind speed and solar radiation over time to see if the climate change will affect the weather conditions for wind speed and solar radiation.

The results show that the historical development of wind speed has had a downward trend for German data, while in Norway it has had a moderate increase. Since there is no linear relationship between wind speed and power utilization for wind turbines, the distribution in wind speed will affect the amount of produced wind power. For solar radiation, there has been a moderate increase for both Norway and Germany and one can expect somewhat more power production towards 2050. There is a high correlation between Norway and Germany for solar radiation, but most of this co-variation is due to seasonal variations. When we look at the correlation at a monthly level there is a low correlation for most months. Correspondingly, the results show little co-variation between Norway and Germany for wind speed when seasonal effects are taken into account. Covariation between solar radiation and wind speed shows that there is typically not much solar radiation during the winter months, but it is more windy at this time of year, while during the summer there is a lot of solar radiation and little wind.

The conclusion shows that variable renewable energy will increase uncertainty in the energy supply, but that factors such as trade, power production from different weather conditions (wind and sun) and flexibility on the demand side will contribute to increase energy security. The analysis also shows that it is uncertain how the market will be able to adapt if there is a year with exceptional weather conditions with very little wind and/or sun. The trend lines in our analyzes show, however, that there has been no tendency for years with exceptional weather conditions in the two preceding Climatological Standard Normals.