Mikronett basert elektrifisering av avsidesliggende samfunn på øyer i Norge

Abstract

Elektrifiseringen av avsidesliggende områder kan være ressurskrevende og kreve mye planlegging. Under en slik planleggingsprosess dukker det opp flere alternativer for elektrifiseringen eller opprustningen. Denne bacheloroppgaven går ut på å se på løsninger og drivere for mikronett i Norge og verden for å så simulere en løsninger for et mikronett på øyen Givær i Nordland. I Norge er fornybare mikronett stort sett aktuelle i avsidesliggende områder som er avhengige av dieselaggregat eller vurderer utlegging/opprusting av sjøkabler. Dette kommer i stor grad av at elektrisitetsproduksjonen i Norge nærmest kun kommer fra fornybar energi. I andre deler av verden står fossile brensler fortsatt for store deler av elektrisitetsproduksjonen. I slike land er etableringen av fornybare mikronett for både avsidesliggende og urbane områder mer aktuelle. Det finnes flere drivere for etablering av mikronett som skiller mellom økonomiske, sikkerhet, geografisk, personlige og miljøvennlige. Der økonomiske drivere ses på som en stor begrunnelse for etablering av mikronett. Elektrisitetsforbruket er antatt å øke i fremtiden noe som gjør nettdrift vanskeligere. Plusskunder og mikronett kan delvis være behjelpelig ettersom disse kan supplementere elektrisitet og jevne ut fluktureringen i større nett. Forflytning av flyttbare og fleksible laster til tidspunkt med mye energi tilgjengelig vil også hjelpe enormt, noe som også er nøkkelen for å energibalanser et mikronett. Det er etablert noen mikronett i Norge, der disse stort sett er igangsatt som forskningsprosjekt, som Utsira, Byneset og Skagerak arena. Mikronett i Norge er dominert av vind- og solkraft med hydrogen eller batteri som lagringsteknologi. Som sett på eksempler fra andre deler av verden benyttes det også andre typer produksjons- og lagringsteknologier i mikronett. Øyen Givær, utenfor Bodø, har per dags dato to dieselaggregat installert som produserer elektrisitet. Årlig forbruk av diesel er på om lag 74 000 liter som en årlig kostnad som tilsvarer 824 000 NOK. Å forsyne øyen via sjøkabel ville ut ifra erfaringstall kostet 9,4 millioner NOK inkludert utleggings- og sikringsarbeid. Med en levetid på 50 år ligger kostnadene på 188 000 NOK/år. Da begge alternativene er ressurskrevende, utforskes muligheten for etableringen av en fornybart mikronett på Givær. I 2017 hadde Givær et årlig forbruk på omtrent 228 000 kWh og har gode vindressurser hele året samt sol om sommeren. Det ble hentet inn data med timeverdier for vindhastighet og solinnstråling fra et helt år. Disse ble brukt for å både dimensjonere et mikronett ved hjelp av en algoritme med gjennomsnittlige daglige timeverdier for sesong fluktueringer, og for å simulere energiforsyningen for et helt år. Algoritmen beregnet at øyen har behov for tre 50 kW vindturbiner, 68 solcellepanel og rundt 55 kWh batterikapasitet for å dekke hele årets forbruk. Ved å simulere timeverdier for et helt år ble det synlig at det ofte ikke er nok energiforsyning tilgjengelig fra energikildene, gjerne at solen ikke skinner eller det er for lite vind. Energilagring ble et dyrt alternativ, og ettersom den simulerte strømforsyningen skulle dekke det reelle forbruket uten flytting av laster, ble valget å bruke et av de eksisterende aggregatene til forsyning når fornybare kilder ikke er tilstrekkelig. Simuleringen ble så sett på fra et økonomisk perspektiv, og den billigste løsningen ble å anvende tre 50 kW vindturbiner, 146 solcellepanel, et 50 kW dieselaggregat og 28 kWh batterikapasitet. Totalt ble dette en årlig kostnad på 468 800 NOK. Av de 3 alternativene for energiforsyning av Givær er å legge sjøkabler fra land det mest økonomiske og også svært miljøvennlig med at 98 % av energiforsyningen i Norge er fornybar energi.