/energi

DTU-professor advarede om katastrofe på vandkraftværk

Allerede 15 år inden en løsrevet turbine dræbte 75 ansatte på verdens sjette største vandkraftværk, forudsagde en DTU-ansat, at resonans kunne ødelægge anlægget. Han havde personligt advaret direktøren.

Af Kasper Brøndgaard Andersen, mandag 19. okt 2009 kl. 07:43

Da en 1500 tons tung turbine på det største russiske vandkraftværk blev trykket ud af sit fundament og slynget 14 meter op i luften i august, havde Valery L. Okulov forudset det næsten 15 år tidligere.

Tilbage i 1995 udgav Valery L. Okulov, der i fem år har arbejdet som gæsteprofessor på DTU, nemlig en videnskabelig artikel som slog fast, at resonans i store vandkraftværker kan medføre massive ødelæggelser.

»Det var uvirkeligt. Jeg havde beskrevet katastrofen på papir, og nu var den der i virkeligheden. Alligevel kunne jeg ikke forestille mig så stor en ulykke,« siger professor Valery L. Okulov, der har en p.hd. og doktorgrad i hydrodynamik, til ing.dk.

I samarbejde med turbine-fabrikanten havde Valery L. Okulov tidligere lavet undersøgelser på værket og fundet ud af, at resonansen ved stor belastning var markant kraftigere, end man hidtil havde forestillet sig.

Personligt sørgede han for at underrette den daværende direktør, men da direktøren døde i 2003, og posten blev overtaget, ’glemte’ man problemet.

»Det handlede om penge, penge og penge. De begyndte at udnytte værket ved farlige belastningsniveauer. I 2006 producerede værket rekord meget elektricitet. I den første halvdel af 2009 var man godt i gang med at slå den rekord,« siger Valery L. Okulov.

Kraftig resonans ophober energi
Der opstår resonans, når vandet fra floden ledes igennem enorme vandrør og frem til turbinerne i bunden af dæmningen.

De kraftige turbiner skaber hvirvelstrømme i vandet, og jo mere pres der er på turbinen, jo kraftigere bliver hvirvelstrømmen.

Problemet opstår, når frekvensen i hvirvelstrømmen og egen frekvensen i det kolossale vandrør er på samme niveau. Så opstår der kraftig resonans, der forstærker vibrationer.

Resonansen ophober energi i strukturen, og i tilfældet Sayno-Shushenskaya er energien først blevet frigivet, i det øjeblik turbinen, som en champagne-prop, blev skudt af, mener professoren.

Et vidne blev efter katastrofen er citeret for at sige, at »der var kraftige vibrationer, inden der lød to høje knald.«

Professoren er da heller ikke i tvivl:

»Jeg er sikker på, det var resonans, der ødelagde værket. Det er den eneste måde, en turbine på 1500 ton kan blive skudt 14 meter op i vejret,« siger Valery L. Okulov.

Da Sayano-Shushenskaya turbinerne inden opførelsen blev testet for resonans i en 1/10 model, tog man heller ikke højde for det omkring 200 meter lange rør, som vandet bliver ledt igennem, inden det med højt tryk nåede frem til turbinen, der generer elektricitet.

Professor: Uheld kan ske på alle store vandkraftværker
Når vandkraftværker typisk opererer, forsøger man at undgå stærke vibrationer ved at justere tryk og vandtilførsel, men det russiske kraftværk Sayano-Shuskenskaya blev presset til langt ud over sin maksimale kapacitet, da ulykken skete, fortæller professoren.

Desuden, forklarer han, er mange værker slet ikke klar over problemer med resonans, fordi de typisk opererer i frekvensområder, hvor resonans ikke er et problem. Men sker der et uheld, eller bliver presset øget ekstra meget, er der en risiko for, at noget lignende kan ske andre steder.

»Sayano-Shuskenskaya var unik, men det kan ske på alle store vandkraftværker, så det er vigtigt, folk er klar over det,« siger Valery L. Okulov.

Den russiske gæsteprofessor har også tidligere vist sine opdagelser for studerende på DTU. Herunder kan hans præsentation ses ved tryk på link.

Fakta om Sayano-Shuskenskaya
Flod: Yenisei
Åbnet: 1978
Turbiner: 10
Installeret kapacitet: 6.400 MW
Årlig produktion: 23,5 TWh
Vandreservoir kapacitet: 31,3 km3



19. okt 2009 kl 13:32

avatar

Jan Rouvillain


19. okt 2009 kl 13:47

Tyge Vind

Sådan går det til!


Tak for forklaringen, med fornemme henvisninger.

Til de som tvivler på russiske kundskaber, kan jeg sige, at dette ser ud til at være en åben og ærlig beskrivning af forfatternes viden om hændelsen, til og med inden den indtraf.

Det vil kræve en del arbejde, at undersøge rigtigheden, men der findes ingen anledning at på forhånd betvivle en svingning som haveriårsag.

Med mine erfaringer ville jeg også undersøge muligheden for et vandslag. På den troværdige tegning ser der ikke ud til at være noget luftkammer lige inden turbinen, og det betyder, at der må findes begrænsninger i ventilers og ledeskovles funktionshastighed, de kan være glemt ved en gennemgribende renovation.

Findes der luftkammer, er en forekommede haverianledning, at der ikke er nok luft i dette.
Det forekommer også med små hydroforer, og er ikke så enkelt at kontrollere og overvåge.

Beskrivningen af denne turbine med nye systemer og driften lige inden haveriet kan tyde på både vandslag og resonans, hilser Tyge


19. okt 2009 kl 22:50

Søren Lund

2,7 GW ønskes !

2,7 GW elproduktion, 23,5 TWh/år, eller 2/3 af Danmarks elforbrug!

Det er immervæk noget af en kapacitet der er lagt død, og formentligt ikke kommer op at køre foreløbig.

Hvordan erstatter man den manglende strøm for regionen ?


20. okt 2009 kl 09:40

Tyge Vind

Re: 2,7 GW ønskes !

Søren skriver:
"2,7 GW ønskes !
Af Søren Lund, 19.10.2009 kl 22:50"

2,7 GW elproduktion, 23,5 TWh/år, eller 2/3 af Danmarks elforbrug!
Det er immervæk noget af en kapacitet der er lagt død, og formentligt ikke kommer op at køre foreløbig.
Hvordan erstatter man den manglende strøm for regionen ?

Det fremgår ret klart, at det er en af ti vandkraftblokke, som er totalskadet. Der skrives ikke om, at andre blokke er skadede, kun den fælles maskinsal ser ud til at være delvis borte.
Der er jo ingen radioaktivitet, men en evt. brand kan have spredt saltsyre på hele værket.

Men mon ikke russerne har personale i Sibirien til sanering?

Hvor får du dine tal fra?
Og kan du ikke regne ud hvordan man bruger magasin?

Indlægget skriver:

"Fakta om Sayano-Shuskenskaya
Flod: Yenisei
Åbnet: 1978
Turbiner: 10
Installeret kapacitet: 6.400 MW
Årlig produktion: 23,5 TWh
Vandreservoir kapacitet: 31,3 km3"

Det får jeg til en nominel fuldlasttid på 3500 h.
Hvis magasinet er til rådighed (ikke helt fuldt) kører man de driftklare blokke op imod 4000 h for at nå den årlige produktion.
Nu må du ikke hænge mig op på tallet 4000; man kan naturligvis også køre et mindre antal en længere tid.

På Gudenåcentralen stod 3 af de 4 turbiner bomstille, selv om det var vindstille den dag, jeg var der.
Hvis man har tid, kan man måske regne på, hvor effektivt russerne udnytter dette værks magasin på måske 31 km^3.

Mvh Tyge


20. okt 2009 kl 17:23

Søren Lund

Re: Re: 2,7 GW ønskes !

Det fremgår ret klart, at det er en af ti vandkraftblokke, som er totalskadet. Der skrives ikke om, at andre blokke er skadede, kun den fælles maskinsal ser ud til at være delvis borte.
Der er jo ingen radioaktivitet, men en evt. brand kan have spredt saltsyre på hele værket.

Men mon ikke russerne har personale i Sibirien til sanering?

Hvor får du dine tal fra?
Og kan du ikke regne ud hvordan man bruger magasin?

Hej Tyge:

Jo, de har formentligt masser af personale i Sibirien, selvom de nu er 74 færre, og de arbejder formentligt på højtryk, for at få værket driftklart, i én eller anden udstrækning.

Ifølge denne http://en.wikipedia.org/wiki/S...tion er værket sat helt i stå:

"Power generation from the station ceased completely following the incident, with the resulting blackout in residential areas being alleviated by diverting power from other plants. Aluminium smelters in Sayanogorsk and Khakassia were completely cut off from the grid before power supplies were replaced using alternate power sources.[4][8] Russia warned that in the longer term it might lose up to 500,000 tons of aluminum output due to the power shortage, and called for accelerating the construction of the Boguchanskaya hydroelectric power station to replace lost generating capacity.[14]
The accident caused an oil spill with at least 40 tonnes of transformer oil released, spreading over 80 km (50 mi) downstream of Yenisei.[24][27]
The plant is expected to restart its operations within 1 to 1½ months, while the complete repair of the power station may take up to four years.[4] According to Russian Energy Minister Sergei Shmatko the rebuilding of the engine room alone would cost $1.2 billion.[14]"


Artiklen er opdateret d. 15. oktober, så jeg formoder derfor at værket tidligst begynder at producere strøm fra midt i november.

Det kan vel heller ikke undre, når både generator- og turbinehaller blev totalt oversvømmede med vand direkte fra trykrøret.

2,7 GW er middelværdien af 23,5 TWh/år, med 1 decimal.

Det er med andre ord en elproduktion, der svarer til ca 2/3 af hele Danmarks. Hvordan erstatter man det, den tid det varer, indtil værket er i drift igen?

Af citatet fremgår at beboelser faldt ud, men blev bakket op af andre anlæg, mens forsyninger til energitung industri er afbrudt. men der er jo forskel på boligers energiforbrug i august og november. Området ligger på grænsen mellem tempereret og taiga, d.v.s. et klima der svarer til det sydlige Finland.

Håber de ikke er for afhængige af el til opvarmning derovre!


20. okt 2009 kl 20:42

Tyge Vind

ØNSKET: ØSTERS!


Søren skriver:
Re: Re: 2,7 GW ønskes !
Af Søren Lund, 20.10.2009 kl 17:23

Tak for kommentaren, som stemmer ret vel med mine antagelser, og 1 - 1½ måned er ikke lang tid i den her sammenhæng.
Der findes forhåbentlig andre lignende kraftværker i Sibirien med magasiner.

Oversvømmelse med færskvand kræver omhyggelig udtørring, og det sjuskes der også med efter længere tids stilstand.
Som museumsmand ved jeg, at papirdokumentation kan ødelægges effektivt af fersvand.

Transformatorolje er vist noget rigtigt ubehageligt olje at spilde?

Men dit ønske om 2700 MW kan du få opfyldt med ØSTERS, det har du vel forstået?
Ikke nu og ikke der, men alligevel når du ønsker.

Både danske og russiske teknikkere kan bygge ØSTERS med større sikkerhed end den man levede med for 30 år siden.

ØSTERS magasin er i min første beregning ansat til 3000 km^3, men du tror jo det er større, og det er OK. Det havererede værks magasin er på 31,5 km^3.
Østers måske 20 gange mindre faldhøjde giver måske 5 gange større energiindehold, og en lavere faldhøjde med kortere ledninger gør det væsentligt enklere at bemestre både vibrationer og vandslag.

Det ville glæde mig og gavne dansk vindkraft, hvis du og flere danskere indså ØSTERS fulde kapacitet og alle muligheder, som Holger Skjerning.

Mvh Tyge


20. okt 2009 kl 21:08

Anders Jakobsen

Re: ØNSKET: ØSTERS!

Nu hvor vi har en vandværksekspert i DK, så skulle du da prøve at sende din ide til ham og se hvordan han reagerer på den ;)


20. okt 2009 kl 21:16

Søren Lund

Re: ØNSKET: ØSTERS!

Men dit ønske om 2700 MW kan du få opfyldt med ØSTERS, det har du vel forstået?
Ikke nu og ikke der, men alligevel når du ønsker.

Så skulle kæphesten lige ud og promenere!


20. okt 2009 kl 21:24

avatar

Poul-Henning Kamp

Re: Re: ØNSKET: ØSTERS!


Så skulle kæphesten lige ud og promenere!

KæpSØhesten vel at mærke :-)

Poul-Henning


20. okt 2009 kl 22:08

Søren Lund

Re: ØNSKET: ØSTERS!

Det ville glæde mig og gavne dansk vindkraft, hvis du og flere danskere indså ØSTERS fulde kapacitet og alle muligheder, som Holger Skjerning.

Mvh Tyge

Jamen jeg glæder mig da på dine vegne, hvis Holger Skjerning har meldt sin uforbeholdne opbakning til din idé, og han glæder sig sikkert over at lægge sit navn til, ligesom jeg selv fik æren af den anden dag ;-)

Jeg har i øvrigt aldrig været i tvivl om kapaciteten. Den har vi jo tidligere regnet på, her i debatspalterne, hvorefter vandstanden blev sænket til -10 m, for at få det til at række, trods den deraf reducerede virkningsgrad p.g.a. nettotilstrømning, hvorefter du sænkede til -20 eller -25 m, i håb om at kunne sælge noget havbund, til at erstatte de ødelagte havnebyer, kystområder og skibstrafik for, med endny lavere virkningsgrad til følge.

Men kapaciteten skal nok være der.

Mon du så også vil anerkende kapaciteten og mulighederne i VE-gridden (EUROPA) ?

Jeg kan jo, for at holde en vis relevans i denne tråd, nævne at selv et udfald af en enhed, som den i Sibirien, ikke ville få de store forsyningsmæssige konsekvenser indenfor en sådan grid. Det er forsyningssikkerhed ;-)






21. okt 2009 kl 22:59

Tyge Vind

Sørens ønsker

Til:
Re: ØNSKET: ØSTERS!
Af Søren Lund, 20.10.2009 kl 22:08

Husker jeg ret nævnte Holger rekreation og trafik som yderligere fordele ved en sænkning, uden at angive en talværdi og ØSTERS.

Søren får en undskylning til, fordi jeg tog fejl og nævnte hans navn i forbindelse med ØSTERS.
Sørens kommentar har slet ingen betydning haft for ØSTERS!
Behøver jeg skrive det tydeligere?

Søren skriver en gang til, at virkningsgraden af ØSTERS som helhed skulle være afhængig af faldhøjden.
Muligvis tror han, at vandkraften i tilløb er tabt, men det er ikke tilfældet, selv om den ikke har samme enestående forsyningskvalitet, som indslippet af saltvand.

Salget eller udlejningen af nyvundet land skal ikke erstatte eller kompencere for noget som ikke er gået tabt.

HVDC grid og EUROPA har jeg ikke forstået helt.
Kan du ikke beskrive nogenlunde, hvad du tænker dig også kvantitativt.
1) Hvor meget vindkraft, effekt og energi, skal bygges ud?
2) Hvilke områder skal indgå?
3) Hvor store magasin behøvs?
4) Hvor meget gaskraft, effekt og energi, behøvs?


Under de 30 år jeg har planlagt langture på skøjter, også på Østersøen, har mine meteorologvenner visse vintre forudsagt 3 uger omkring uge 8 uden lavtrykspassager over Nordeuropa, og jeg har opfattet det som 3 uger med kulde og uden nævneværdid vind mellem Irland og Ural og nord for Alperne.
Men det er ikke min viden og udenfor min læst.

Kan du ikke starte en ny tråd med beregninger gerne ligeså overfladiske som ØSTERS?
Så skal jeg gerne se på kapaciteten.

Både ØSTERS og "EUROPAGRID" kan få betydning for forsyningssikkerheden, og de bør begge dimensioneres med hensyn til de mulige udfald.

Det glæder mig virkeligt, at Søren skriver:
"Men kapaciteten skal nok være der."

Så kan jeg tro lidt på, at Danmark kan begrænse CO2, hilser Tyge


22. okt 2009 kl 16:47

Søren Lund

Re: Sørens ønsker

Til:
Re: ØNSKET: ØSTERS!
Af Søren Lund, 20.10.2009 kl 22:08

Husker jeg ret nævnte Holger rekreation og trafik som yderligere fordele ved en sænkning, uden at angive en talværdi og ØSTERS.

Søren får en undskylning til, fordi jeg tog fejl og nævnte hans navn i forbindelse med ØSTERS.
Sørens kommentar har slet ingen betydning haft for ØSTERS!

Derfor kunne det jo godt betyde noget for mig. Jeg bryder mig i hvert fald ikke om at mit navn bliver anvendt til falsk markedsføring.

Men undskyldningen er accepteret ;-)

Søren skriver en gang til, at virkningsgraden af ØSTERS som helhed skulle være afhængig af faldhøjden.
Muligvis tror han, at vandkraften i tilløb er tabt, men det er ikke tilfældet, selv om den ikke har samme enestående forsyningskvalitet, som indslippet af saltvand.

Lad mig starte med at konstatere, at den er i hvert fald ikke vundet, for den skal jo udelukkende dække den energi der skal bruges til at pumpe tilløbet og nedbøren ud af magasinet.

Hvor mange GWh kræver det at pumpe 500 km3 vand op i 20 m højde ? Er det ikke omkring 27 TWh ?

Hvis du kan udnytte hver en dråbe af tilløbet og nedbøren 100%, så vil mindst 20% gå tabt ved turbiner, pumper og transmissionstab. Da du nok højest kan udvinde energi af 50% af tilløbet, er tabet jo snarere 60%. Hvor meget regner du selv med ?

Dette tab skal iflg. dit koncept dækkes ind af en meget stor kapacitet af vindmøller, udover den der skal bruges til dække landets egentlige elforbrug.

Du er jo nok enig i, at jo flere meter du sænker, jo mere energi kan udvindes af tilløbet, men kræves ved pumpningen.

Tabet er stadig 60%. Så jo mere du sænker, jo mere vindenergi skal installeres for at dække tabet, direkte proportionalt.

Dermed den faldene virkningsgrad.

Jeg husker at det var et enormt antal møller der skulle installeres ved 10 m sænkning. Det antal bliver ret præcist "dobbelt så enorm" med en sænkning på 20 m.

Når alle de møller så er installeret, sammen med din enorme dæmning, pumper og kraftstationer, så har vi ganske vidst et magasin, med kapacitet nok til 100% Dansk vindkraft.

Jeg kommer frem til at der skal bruges mere end det dobbelt af den kapacitet vindkraft vi har idag, plus al den vandkraft der kan udvindes af de nederste 20 m af tilløbet, alene for at vedligeholde sænkningen på 20 m.

Jeg foretrækker at udnytte kapaciteten af de møller vi installerer BEDRE!

Salget eller udlejningen af nyvundet land skal ikke erstatte eller kompencere for noget som ikke er gået tabt.

Forklar lige; alle dem med sommerhus i første klitrække, alle dem med luksuslejligheder på alle havnefronterne og alle dem der i øvrigt kan se værdi i at der er vand i havnene og fjordene, APM terminals og andre der har investeret milliarder i dybvandshavne i regionen, samt alle de industrier og deres infrastruktur der er forbundet med havnene, samt alle de lande og rederier, der i følge aftale med Danmark, frit kan passere vore bælter og som minimum skal kompenceres med et slusesystem, der kan betjene det store antal store og små skibe der passerer, gratis og helst uden tidstab for rederierne, (men bestemt ikke gratis for Danmark), - at der IKKE går noget tabt!

HVDC grid og EUROPA har jeg ikke forstået helt.
Kan du ikke beskrive nogenlunde, hvad du tænker dig også kvantitativt.
1) Hvor meget vindkraft, effekt og energi, skal bygges ud?

I forhold til det samlede elforbrug, anslået:
50-60% vindkraft
15-20% solkraft
15-20% biobændstof
10-15% vandkraft
3-5% andet VE
10-15% Kernekraft

Der er regnet med et fremtidigt scenarium, hvor en væsentligt større andel af energiforbruget er omlagt til el, så det samlede elforbrug indenfor gridden er >4.000 TWh.

1/3 af dette forbrug vil have en langt mere fleksibel karakter, end det forbrug vi oplever idag.

Vandkraft skal ikke udbygges, men have samme omfang som idag. Installation af ny KK vil formentligt ikke kunne følge udfasning af den eksisterende KK. Disses andele vil derfor være faldende.

Det er svært at forudsige de præcise andele, men det vil være CoE og markedskræfterne der kommer til at bestemme andelene, da statikker og varierende elpriser vil vise hvilken type VE der bedst modsvarer en given efterspørgsel.

Eksempler:
Stiger elprisen om vinteren, p.g.a. behovet for opvarmning, betyder det efterspørgsel på vindkraft.

Stiger elprisen derimod om sommeren, fordi det blæser mindre, og Sydeuropa bruger megen aircondition, betyder det efterspørgsel på solkraft.

Udviklingen sker i takt med at fossil elkraft udfases og dernæst KK til dels udfases. Men det kræver at gridden er til stede og CO2-udledning beskattes.

2) Hvilke områder skal indgå?

EU, Norge og Schweiz

Jeg regner med en 2.800*2.800 km mesh med 15*15 knudepunkter, modelleret ind i over området. Det giver 225 stationer og 84.000 km 3GW-kabler. Der er dermed i gs 3,73 3GW-forbindelser á 200 km i snit, forbundet til hver station. Hver station vil derfor kunne håndtere 11 GW i snit, ialt 2.5 TW.

Ifølge ABB's prisliste http://www.syngasrefiner.com/C....pdf vil de koste under 2 øre/kWh, ved 4.000 TWh elforbrug indenfor gridden.

Så jeg har allerede puttet 225 stationer og 84.000 km kabel i indkøbskurven, med faktureringsadresse i Bruxelles ;-)

3) Hvor store magasin behøvs?

Det der allerede findes i regionen, samt det der kan etableres hensigtsmæssigt (rentabelt) efter forholdene.

Du skal regne med under 1/5 energilager pr. forbrug i forhold til et system der kun inkluderer Danmark med 100% vind.

4) Hvor meget gaskraft, effekt og energi, behøvs?

Ingen fossil gaskraft, men under biobrændsel hører den biogas, der ikke behøves i transportsektoren.

Under de 30 år jeg har planlagt langture på skøjter, også på Østersøen, har mine meteorologvenner visse vintre forudsagt 3 uger omkring uge 8 uden lavtrykspassager over Nordeuropa, og jeg har opfattet det som 3 uger med kulde og uden nævneværdid vind mellem Irland og Ural og nord for Alperne.
Men det er ikke min viden og udenfor min læst.
Lidt statistik, baseret på gennemsnittet af kalender-uges produktion fra 2004-2008, iflg Energinet's data:

I uge 8 har der gennemstitligt været produceret 161.076,6 GWh.

Det er 25,1% mere end gennemsnittet for alle uger i samme periode, og 130,9% mere end gennemsnittet for uge 30, med kun 70.548,8 GWh.

Den mest producerende kalenderuge er uge 2 med 244.642,0 GWh.

Et kraftigt blæsevejr i én af ugerne, smitter kraftigt af på gennemsnittet for 5 år i DK. Men kraftig vind skyldes oftest at isobarerne ligger tæt, hvilket gør vindområdet mindre jo kraftigere det blæser.

Derfor har områder med kraftig blæst ikke ret stor indflydelse på gennemsnittet over et stort geografisk område.

Ved orkanen i 99 fulgte de kraftige vind eksempelvis en linie over det sydlige Danmark, og da disse nåede Bornholm, havde de allerede lagt sig i Sønderjylland.

Udover Danmark var kun sydlige Sverige og Slesvig-Holsten ramt af stormvejr. De fleste steder i Europa mærkede man derfor ingenting.

Trods der er brug for fuld opvarmning og industrien kører på fuld tryk i både uge 2 og uge 8, så ville der være stort overskud af vindkraft i disse, hvis vindkraft 5-dobles. Derimod er der for lidt vindkraft i uge 28, på trods af at industrien holder sommerferie og ingen har behov for opvarmning.

Pudsigt, ikke sandt?

Vindkraft har nemlig god korrelation med vinterkulde, og bør derfor udnyttes til opvarmning på vore breddegrader, ligesom solkraft bør bruges til aircondition, især i syden.

Men solkraft kan også bruges til udligning af ovennævnte forhold i DK.

Kan du ikke starte en ny tråd med beregninger gerne ligeså overfladiske som ØSTERS?
Så skal jeg gerne se på kapaciteten.

Har længe overvejet det. Jeg forventer at Ingeniøren snart gør det muligt at linke til en fildatabase, som jeg har efterspurgt og foreslået flere gange, så man kan præsentere grafer og tabeller.

Både ØSTERS og "EUROPAGRID" kan få betydning for forsyningssikkerheden, og de bør begge dimensioneres med hensyn til de mulige udfald.

Inden al den pumpekraft der kan installeres billigere andre steder i Europa, er installeret, har vi mere end rigeligt med energilager.

Når det hele er forbundet i en stor grid, vil det være billigst at installere 10-20% overkapacitet. Så er der rigeligt med reguleringskapacitet i overkapaciteten, biobrændselen, KK'en, eksisterende energilagre og det fleksible elforbrug.

Dette til dækning af vejrmæssige og forbrugsmæssige udsving.

Forsyningssikkerhed i forhold til udfald forholder sig anderledes:

I DK regner vi p.t. med 20% overkapacitet for forsyningssikkerhed, svarende til udfaldet af en central kraftværksblok indenfor et begrænset netområde.

Med gridden behøver vi blot 1% overkapacitet, til dækning af udfaldet af 2 hele grid-stationer eller 8 forbindelser.

Forsyningskilderne består fortrinsvis af meget små enheder, hvis udfald er umærkelige på gridden, men selv de kraftværker der tidligere leverede grundlast til deres respektive områder, bliver meget små i forhold til gridden, så selv udfald af disse er langt mindre end udfaldet af 1 grid-station.


22. okt 2009 kl 18:17

avatar

Peter Andersen

Re: ØNSKET: ØSTERS!

Ja Østers med champagne og det hele


22. okt 2009 kl 19:59

Tyge Vind

HVDC

Til:
Re: Sørens ønsker
Af Søren Lund, 22.10.2009 kl 16:47

Tak for dit lange indlæg, som jeg bliver nødt til at kommentere i dele for min forståelses skyld.

Du skriver om energi:
"I forhold til det samlede elforbrug, anslået:
50-60% vindkraft
15-20% solkraft
15-20% biobændstof
10-15% vandkraft
3-5% andet VE
10-15% Kernekraft"

- Det betyder en installeret effekt:
150-180% vindeffekt med 33% tilgængelighed
150-200% solkraft med 10% tilgængelighed

- Regner du med, at det som overskrider forbruget skal lagres? Det kan jo ikke spildes, hvis man skal nå energimålet.

- Regner du med, at biobrændsel, andet og kernekraft skal udbygges til forbrugets maksimale værdi, når (ikke hvis) VE ikke producerer effekt?

- Eller skal der findes tilstrækkelige magasiner?

- Det er nok ikke tilstrækkeligt, at bygge forsyningssikkerhed på statistiske overvejelser selv på et stort net.

Tak for henvisningen til ABB og det, som jeg kalder en konventionel HVDC overføring:
http://www.syngasrefiner.com/C....pdf

som beskriver en erstatning af en jævn og kontinuerlig kultransport, sikkert med høj udnyttelsesgrad også af HVDC.
Har du set på, hvor meget du kan udnytte HVDC, når du beregner priser?



For ikke at glemme tråden ber jeg Kasper og ing. om en opfølgning af haveriårsagen:
Vibrationer eller vandslag eller begge dele?

Mvh Tyge


23. okt 2009 kl 04:04

Søren Lund

Re: HVDC

Du skriver om energi:
"I forhold til det samlede elforbrug, anslået:
50-60% vindkraft
15-20% solkraft
15-20% biobændstof
10-15% vandkraft
3-5% andet VE
10-15% Kernekraft"

- Det betyder en installeret effekt:
150-180% vindeffekt med 33% tilgængelighed
150-200% solkraft med 10% tilgængelighed
nå energimålet.

Det betyder mere præcist at jeg anslår, for et forbrug på 4.000 TWh, at der skal installeres mellem 815.000 og 980.000 MW vindmøllekapacitet, med kapacitetsfaktor på 28% (½ land og ½ hav)

Solcellers kap.faktor er ganske rigtigt 10% i Danmark, mens den er 16-18% ved Middelhavet. Til solkraft hører også CSP (termisk elkraft med parabolskærme), som p.t. er på 23% i Spanien, og som kan producere strøm natten over med varmelager.

Den vigstigste forskel er dog at effekten er 70% af middelværdien om vinteren ved Middelhavet, hvor den kun er 20% på vore breddegrader, så det kræver meget mindre tilpasning hvis vi koncentrerer det om Middelhavet.

- Regner du med, at det som overskrider forbruget skal lagres? Det kan jo ikke spildes, hvis man skal
Spørgsmålet kan forståes på to måder. Jeg prøver at svare på begge:

Summen af de anslåede andele er 103-135% af forbruget. Jeg anslår et den samlede penetration skal være 110-120%.

De overskydende 10-20% skal ikke lagres, og kan heller ikke, for så ville lageret vokse i det uendelige. Den overskydende effekt skal derfor bare reguleres bort, når lagerene er fulde.

Vind, sol og andet udgør ca 2/3 af penetrationen. hvis penetrationen kun udgør 100%, og nævnte kilder af vejrmæssige årsager reduceres til det halve, udgør den samlede effekt kun 66%, hvis vi lader bio og KK være konstant. De sidste 33% skal så dækkes ind med lager.

Med 120% penetration udgør effekten 80%. Lageret som er det dyreste at etablere behøver derfor kun at udgøre 60% af hvis penetrationen var 100%

Samtidig er der en garanti for at der er mere overskud end underskud, så lagrene har en klar tendens til at fyldes i stedet for at tømmes.

- Regner du med, at biobrændsel, andet og kernekraft skal udbygges til forbrugets maksimale værdi, når (ikke hvis) VE ikke producerer effekt?

- Eller skal der findes tilstrækkelige magasiner?

Der er sandsynligvis ikke en dag i 100 år, hvor der hverken har været sol eller vind i hele EU, Schweiz eller Norge på én gang.

Det er ikke muligt at få luften til at stå næsten stille i hele Europa på én gang, så længe solen sender energi ind på jordoverfladen i halve døgn ad gangen.

Der vil derfor ikke være perioder, hvor VE ikke producerer effekt.

Der vil være masser af perioder, hvor VE producerer mere eller mindre end forbruget. Men kun i sjældne og korte perioder vil sol og vind falde til under 40% (50% med overkapacitet). I de tilfælde, skal bio og lager til sammen kunne dække 50%.

Det fleksible elforbrug vil i øvrigt betyde at forbruget vil falde med 10-15%, p.g.a. den højere elpris i denne situation.

- Det er nok ikke tilstrækkeligt, at bygge forsyningssikkerhed på statistiske overvejelser selv på et stort net.

Det er vel det al forsyningssikkerhed bygger på. Når vi har 20% overkapacitet i DK, så er det jo fordi statistikken siger, at der kun falder 1 centralt kraftværk ud ad gangen. I teorien kunne alle enheder jo falde ud samtidig, så 100% overkapacitet er nødvendig.

Det er vel også på et statistisk grundlag, at vi kan sige at vi har 20% vindpenetration idag, eller at du kan vide hvor meget vindkraft du skal installere for at drive Østers ?

Hvis ikke statistikken sagde, at vinden er nogenlunde stabil på årsbasis, selv i DK, så ville du jo ikke vide om du havde møllestrøm nok til at holde vandstanden nede!

Tak for henvisningen til ABB og det, som jeg kalder en konventionel HVDC overføring:
http://www.syngasrefiner.com/C....pdf

Det særlige ved dokumentet er deres generøsitet med prisinformationer ;-)

Har du set på, hvor meget du kan udnytte HVDC, når du beregner priser?

Med den simple beregning jeg laver, med de 225 stationer, er der en installeret kapacitet på 9-12 GW pr. station.

Ved 4.000 TWh forbrug, er middelforbruget 2 GW pr. station og 3,5 GW ved spidsbelastning.

Prisen er under 2 øre/kWh for 225 stationer og 84.000 km kabel, iflg. prislisten. Jeg kunne sandsynligvis nøjes med under 1 øre/kWh, hvis jeg regner nøje med kapaciteten. På den anden side koster de stationer jeg skal bruge måske det 4-dobbelte af den opgivne pris, så jeg ender på 2 øre/kWh.

Men da alt under 5 øre/kWh er tilfredsstillende, har jeg jo råd til at regne 400% forkert ;-)


23. okt 2009 kl 09:30

Tyge Vind

Lyse udsikter


Hej Søren, tak for yderligere en optimistisk beskrivning af dette projekt, som vel kan kobles til Desertec? Det ser jeg som en fordel for projektet.

De nødvendige dampturbiner fremstilles her i Finspång, og vi er i gang med omfattende udvidelser af verkstederne og ikke mindst kontorene her.
De 40 år gamle kernekraftverksteder findes også, men de største maskiner er borte, men de må alligevel erstattes med nye for de meget mindre solkraftturbiner. 50 MW i stedet for 1000 MW.

Også ABB og Ludvika, en anden lille svensk by, kan se lyst på fremtiden. De er stadigvæk størst på HVDC.

Så jeg kan med god, egoistisk samvittighed ønske dig held og lykke med dine idéer, selv om jeg ikke begriber alting.

Nu kommer jeg måske at ligge lavt på ing.deb for jeg har både fået arbejde og andet at tænke på.

Desuden har vi flere sammenkomster inden jomfruisen (de første35 mm helt nyis) snart ligger på kommunens 374 navngivne søer.

Mvh Tyge


23. okt 2009 kl 17:50

Søren Lund

Re: Lyse udsikter


Hej Søren, tak for yderligere en optimistisk beskrivning af dette projekt, som vel kan kobles til Desertec? Det ser jeg som en fordel for projektet.

Hej Tyge,
Jamen tak for dit positive feedback!

Som nævnt engang tidligere, er min vision meget sammenfaldende med Desertec. Hvis dette projekt gennemføres, så vil alt nord for middelhavet være et billede af min vision.

Der er dog den meget væsentlige forskel, at jeg forventer vi i EU, Norge og Schweiz skal være selvforsynende med VE, og at vores grid skal kunne køre Ø-drift, uden forbindelse til lande udenfor dette område.

Dermed ikke sagt at der ikke må være forbindelse til de andre lande.

Jeg ved ikke præcis hvor stor en andel af Europa's energi Desertec vil producere i Sahara og på den Arabiske halvø. Men at forbinde en substantiel del af EU's driftssikkerhed til kabler der går gennem Marokko, Algeriet, Tunesien, Ægypten, Syrien, Libanon, Irak, Iran og Tyrkiet, er jeg ikke sikker på jeg vil betegne som forsyningssikkerhed.

Men så længe folk i disse lande lader forbindelserne være i fred, så er CSP på disse breddegrader, fordelt over så mange længdegrader, jo en utrolig billig og tilregnelig kilde.

Hvis det derimod er Desertec's intention, at disse installationer fortrinsvis skal forsyne de Arabiske lande selv, og forbindelserne over Middelhavet kun skal ses som en ekstra udvekslingsmulighed, og at vi kan hente lidt strøm syd fra fordi den er billig, ikke fordi den er nødvendig, så kan jeg tilslutte mig Desertec 100%.

I så fald er det jo også meningen at EU, Norge og Schweiz skal være selvforsynende med VE, hvilket er min vision.

Europa's VE-grid skal således kunne køre i Ø-drift, og forbindelsen til den Arabiske VE vil kun medvirke til at øge forsyningssikkerheden.

Mvh, Søren


23. okt 2009 kl 18:45

Søren Lund

Re: Lyse udsikter (2)

De nødvendige dampturbiner fremstilles her i Finspång, og vi er i gang med omfattende udvidelser af verkstederne og ikke mindst kontorene her.
De 40 år gamle kernekraftverksteder findes også, men de største maskiner er borte, men de må alligevel erstattes med nye for de meget mindre solkraftturbiner. 50 MW i stedet for 1000 MW.

Også ABB og Ludvika, en anden lille svensk by, kan se lyst på fremtiden. De er stadigvæk størst på HVDC.

Gode tegn ;-)

Så jeg kan med god, egoistisk samvittighed ønske dig held og lykke med dine idéer, selv om jeg ikke begriber alting.

Jeg begriber heller ikke det hele, selvom det er min vision.

Enkelte ting er dog vigtige at begribe, for at forstå selve idéen:

VINDENERGI:

Vindkraft er den p.t., og sikkert langt ud i fremtiden, billigste at installere af alle VE-kilder, om ikke energikilder i hele taget.

Den er bare vanskelig at integrere i et lille geografisk område som Danmark, da vi oplever hvor meget vindenergien kan fluktuere på en given location, snarere end hvor meget vindenergi der konstant er til rådighed i den nederste del af atmosfæren.

De kræfter der trækker vindene i atmosfæren er solen og Jordens rotation. Disse er begge meget konstante, og således er vindenergien i hele atmosfæren også meget konstant.

Men luftmassen bevæger sig blot ikke i en jævn ensrettet bevægelse, men simpelt beskrevet i store og små cirkler, der overordnet set bevæger sig fra vest mod øst.

Disse cirkler måler typisk fra under 1.000 km op til 3.000 km i diameter, med et lavtryk i midten, og roterer altid CCW på den nordlig halvkugle.

Da de samtidig bevæger sig fra vest mod øst, oplever man svag vind nord for lavtrykket og stærk vind syd for, indenfor denne cirkel.

Mellem lavtrykkene ophobes den luft der falder ned, efter at være pumpet op i luften af lavtrykkene. Ophobningen skaber højtryk, hvorom luften roterer CW. Den tætte luft er sværere at flytte på, trods opvarmning fra jordoverfladen, men luftmassen presses væk fra højtrykkets centrum og ekspanderes, og giver dermed energi til de omkringliggende lavtryk.

Så når Danmark ligger midt i et højtryk, med flere dages vindstille, så ved vi at dette giver energi til et antal lavtryk andre steder i Europa.

Europas vestvendte kyster strækker sig fra 36. til 71. nordlige breddegrad, hvilket er et bånd på hele 3.900 km, der strækker sig over hele 3 klimabælter.

Skulle man opleve vindstille over hele denne strækning, ville det kræve et højtryk der er stort nok til at tvinge alle lavtrykkene langt op i det polatbæltet og ned i det tropiske bælte, og derfra vil de ikke være i stand til at føde luft til et samlet højtryk, da flere jetstrømme går på tværs.

Det er med andre ord umuligt. Ligeldes er det heller ikke muligt at skabe et lavtryk der bevæger sig syd om Gibraltar mens det trækker luft fra Norges nordkyst.

Idet luften fra Nordatlanten bevæger sig indover Europas vestkyster, vil man derfor altid opleve vinden svag nogle steder, mens stærk andre steder, og der samlet set hele tiden rigeligt vind til elproduktion, alene på denne strækning.

På dette link kan du svagt ane hvordan vinden er fordelt i EU, og Norge:
http://veimages.gsfc.nasa.gov/....jpg

Bl.a. ud fra sådanne statistiske data, kender vi en vindmølles kapacitetsfaktor på en given placering, og kan dermed planlægge hvor meget vindkraft der skal installeres, og hvor, for at få den forventede penetration.

Vindenergien har siden 1983 varieret maksimalt 15% fra middelværdien, år til år, bortset fra 1994, hvor den nåede op på 20% over. Af nævnte årsager må man antage at denne variation også er langt mindre, over et område som EU, Norge og Schweiz.

Termiske lavtryk:
Solens opvarmning af jordens overflade er med til at øge denne aktivitet lokalt, således at der er mest vindenergi om dagen om sommeren. Den kolde vinterluft er til gengæld tættere, således at den medbringer mere vindenergi.

Polarfrontens lavtryk:
Da vi i det meste af Nordeuropa, vinteren igennem, ligger på en grænse mellem kold arktisk luft og luft der opvarmes af solen sydpå, skaber det i sig selv en bevægelse, da den kolde luft tvinger den varme op i atmosfæren, hvor den køles ned og kommer ned igen, i store spiralbevægelser (polarfrontens vandrende lavtryk).

Disse facts giver 3 ting vi kan regne med:
1) Vi har mere vindenergi om dagen end om natten.
2) Vi har mere vindenergi om vinteren end om sommeren.
3) Der vil altid være vindenergi til rådighed indenfor et område, når bare dette er stort nok.

Man kan ikke påstå at vindenergien matcher forbruget, men Fact 1 og 2 gør at vindenergien har en tendes, der i høj grad matcher forbruget.

Fact 1 i og med at vi bruger mest energi om dagen. Fact 2 matcher Nordeuropas behov for opvarmning i vinterhalvåret, oven i købet også lokalt og øjeblikkeligt, idet varmebehovet stiger jo mere det blæser.

Dette gør vindenergien til en vigtig energikilde.

Fact 3, og ovenstående beskrivelse af vindenergiens fysiske omstændigheder, betyder at når der er overskud af vindenergi et sted, er oftest et andet sted i Europa, hvor der er underskud.


23. okt 2009 kl 20:21

Søren Lund

Re: Lyse udsikter (3)

Udveksling fremfor lagring:
Med udgangspunkt i disse fysiske omstændigheder; I stedet for at etablere dyre energilagre, hvor man kan gemme det midlertidige store lokale overskud af vindenergi, indtil der på samme sted kommer en periode med lige så stort underskud (for det gør der), hvor man så kan få max. 20% af energien tilbage, så er det langt mere hensigtsmæssigt at sende overskudsenergien derhen hvor det ikke blæser, og omvendt. Dermed går kun 3% af energien tabt, for hver 1.000 km den skal transporteres.

Samtidig behøver den energi vi kan afsætte jo ikke lagring, så behovet for lager reduceres kraftigt ved udveksling.

Det har ikke været muligt for mig at finde frem til data på nettet som dem vi finder hos Energinet.dk, for andre lande end Danmark. Ellers ville jeg kunne gøre præcist rede for hvor meget mindre lager det ville kræve at tilpasse vindenergi for hele EU, Norge og Schweiz på én gang, fremfor kun Danmark.

Ved at skalere vindenergien for 2008 op 5,16:1, så den samlede produktion bliverer 36.004,4 GWh ligesom forbruget, kan man se hvor meget lagerkapacitet det ville kræve at tilpasse, ved i et regneark at addere forskellen mellem produktion og forbrug, time for time, gennem hele året.

I 2008 ville det kræve 5.054 GWh lagerkapacitet.

Da vi har mere vindenergi til rådighed, i.f.t. forbruget om vinteren, og mindre om sommeren, skalerede vindenergien ned til 80%, og tilføjede 20% statisk gennemsnit af solenergi, hvormed det kom til at harmonere bedst muligt med forbruget, hele året rundt.

Det ville kræve 2.895 TWh lagerkapacitet at lagre.

Jeg samlede så vindenergidata for Danmark for hvert år fra 2000 til 2009, altså 9 hele år lagt oven i hinanden til et, skalerede det til 80% af forbruget, og kombinerede med 20% statistisk solenergi.

Det ville kræve 910 GWh lagerkapacitet at lagre.

- altså under 1/5!

Den gennemsnitlige vindenergi for hele Vesteuropa er antageligt noget mindre fluktuerende end gennemsnittet af de sidste 9 års vindenergi i Danmark, time for time. Dels udgør Danmark langt mindre end 1/9 af hele vesteuropa. Dels kan vindenergien variere kraftigt i positiv eller negativ retning, på samme dag alle 9 år, hvilket kan ses flere steder på kurven. Det vil ikke kan ske i hele Vesteuropa på samme dag i virkeligheden.

Jeg antager derfor at det kræver langt mindre end 1/5 lagerkapacitet at tilpasse vindenergi i hele Europa på ën gang, sammenlignet med i Danmark.


23. okt 2009 kl 20:25

Søren Lund

Re: Lyse udsikter

Nu kommer jeg måske at ligge lavt på ing.deb for jeg har både fået arbejde og andet at tænke på.

Desuden har vi flere sammenkomster inden jomfruisen (de første35 mm helt nyis) snart ligger på kommunens 374 navngivne søer.

Mvh Tyge

Jeg ønsker dig god fornøjelse i dit nye arbejde! - og bevæg dig nu ikke ud på tynd is ;-)

Det må nu være en skøn oplevelse at glide ud over disse "uendelige" skøjtebaner ;-)


23. okt 2009 kl 21:34

Søren Lund

Re: Re: Lyse udsikter (3)

I stedet for at etablere dyre energilagre, hvor man kan gemme det midlertidige store lokale overskud af vindenergi, indtil der på samme sted kommer en periode med lige så stort underskud (for det gør der), hvor man så kan få max. 20% af energien tilbage,

Der skulle selvfølgelig have stået "hvor man kan få max. 80% af energien tilbage"!


21. nov 2009 kl 16:34

Tyge Vind

DTU-professor advarede!


Nu er det over en måned siden ing. skrev: "denne vandturbine slynget 14 meter op i luften i august"

Mon ikke man til og med langt borte i Sibirien har fundet ud af, hvad der skete?

Hvis det var et vandslag på grund af ny styreudrustning, opfatter jeg det som et beklageligt uheld, som desværre ofte opstår ved generationsvekslinger.

Hvis det var vibrationer, vil et klarlæggende være til nytte for alle som arbejder med strømningsmaskiner.

Mvh Tyge


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.

Eksterne links om klima
Klimadebat.dk