| Summary: | Lokala elnät, eller mini grids, är småskaliga energisystem vars utbredning snabbt ökar globalt. Mini grids som drivs på grön el medför fördelar ur ett hållbart perspektiv och spelar dessutom en avgörande roll i elektrifieringen av utvecklingsländer. I Sverige, där det redan finns ett heltäckande existerande elnät, ses förnybara mini grids som en alternativ lösning för elförsörjning på geografiskt begränsade platser såsom öar och fjällanläggningar. Då mini grids drivs av väderberoende energikällor är pålitliga lagringsmetoder av stor betydelse. I denna rapport behandlas de tre mekaniska energilagringsmetoderna pumpkraftverk, svänghjul och tryckluftslager. Målet med arbetet bestod i huvudsak av två delar: (1) undersöka vilken typ av mekanisk energilagring som skulle lämpa sig i ett förnybart mini grid i Sverige och (2) uppskatta investeringskostnaden för den långsiktiga energilagringsenheten i ett specifikt mini gridsystem, samt dimensionera hur mycket energi som behöver lagras i systemet för att kompensera för intermittenta energikällor. Metoden innefattar en litteraturstudie där jämförelseunderlag samlas in, en intervju med EON samt en modell av ett mini grid med specificerade förutsättningar. Efter genomförda jämförelser gjordes bedömningen att svänghjul lämpar sig för kortsiktig energilagring och att ett småskaligt pumpkraftverk lämpar sig för långsiktig energilagring. Baserat på modellen estimerades mängden energi som behöver lagras för att kompensera för dagar utan vindkraftsproduktion till 1 153 kWh. Vidare uppskattades det småskaliga pumpkraftverket behöva ha en installerad effekt på 155 W, vilket motsvarar en investeringskostnad på ungefär 1,6 MSEK. Intervjun visade att framtida användningsområden för mini grids i Sverige främst rör sig om alternativa lösningar till dyra upprustning eller ombyggnationer, samt vid elförsörjning på isolerade områden såsom öar. Diskussion förs kring den framtida teknikutvecklingen, där bland annat höga förväntningar finns på svänghjul med högre energitäthet samt tryckluftsteknik med högre verkningsgrad och lägre miljöpåverkan. Det resoneras även kring utbredningen av mini grids samt den politiska situationen i Sverige. Därtill diskuteras modellens tillförlitlighet och osäkerhet i antaganden som gjorts analyseras. Avslutningsvis dras slutsatsen att möjligheterna till mekanisk energilagring är goda och att framtidsutsikter för mini grids i Sverige främst rör sig om tillämpningar på avlägsna eller geografiskt begränsade platser. === Local grids, or mini grids, are small scale energy systems that are rapidly expanding globally. Mini grids powered by green electricity lead to sustainable advantages and also play an important role in the electrification of developing countries. In Sweden, where there already is an existing electricity network, renewable mini grids are viewed as an alternative solution for electricity supply in geographically limited areas, such as islands or alpine facilities. When mini grids are powered by weather-dependent energy reliable energy storage systems are of great importance. In this report, the three mechanical energy storage technologies pumped hydroelectric storage, flywheel energy storage and compressed air energy storage are considered. The goal with the report mainly consisted of two parts: (1) investigate which type of mechanical energy storage that would be suited for a renewable mini grid and (2) estimate an investment cost for the energy storage unit in a specific mini grid, as well as dimension the need for energy storage in the system in order to compensate for intermittent energy sources. The method involves a literature study where comparative data are collected, an interview with EON and a model set up for a mini grid with specified conditions. After completed comparisons, the assessment was made that flywheel energy storage is suited for short term energy applications, and small scale pumped hydroelectric storage is fitted for long-term energy applications. Based on the model, the amount of energy that needs to be stored in order to compensate for days without wind power production is estimated to 1 153 kWh. Also, the small scale pumped hydroelectric storage system needs to have an installed effect of 155 W, which corresponds to an investment cost of around 1,6 M SEK. Furthermore, the interview concluded that future applications for mini grids in Sweden primarily concern alternative solutions to expensive upgrading or reconstructions, as well as electricity supply in isolated areas such as islands. A discussion on the future technological development is held, regarding for example expectations for flywheel systems with higher energy density and compressed air energy storage systems with higher efficiency and lower environmental impact. Argumentation is carried out about the expansion of mini grids and the political situation in Sweden. In addition to this, the reliability of the model is discussed as well as the uncertainty that the assumptions entail. Lastly, the conclusion is made that the opportunities for mechanical energy storage in mini grids are good and that the outlook for mini grids in Sweden mainly involve applications in remote or geographically restricted locations.
|
|---|
