Sähkövarastot -nykytila ja tulevaisuuden näkymät

TkT Pertti Kauranen31.10.2017

Energian ja tehon tarve vaihtelee useita kertaluokkia käyttökohteen mukaan

27.10.2017

2

Wh kWh MWh GWh TWh

TW

GW

MW

kW

W

Kiinteiden sähkövarastojen käyttökohteita

27.10.2017

3

Sovellus Teho Kapasi-

teetti

Sykliä/

Päivä

Käyttö-

ikä

MW MWh vuotta

Siirtoverkko 100 800 1 20

Huipputuotanto 100 400 1 20

Taajuussäätö 10 5 5 10

Jakelukeskus 4 16 1 20

Mikroverkko 2 2 2 20

Saarekeverkko 1 8 1 20

Teollisuuskäyttö 0,5 2 1 10

Omakotikäyttö 0,005 0,01 1 10

L A Z A R D ’ S L E V E L I Z E D C O S T O F S T O R A G E —

V E R S I ON 2 . 0

Kaupunki- ja maantieliikenne

Sähköisen liikenteen voimanlähteet: litium vai vety ?

27.10.2017

5

2 miljoonaa sähköautoa

10-20 miljoonaa 2020

4.000 vetyautoa

40.000 vuonna 2020

Uusiutuva energia ja älykkäät sähköverkot

Potentiaali- jaliike-energia

PumppuvesivoimalaPumped Hydro Storage (PHS)

27.10.2017

8

• Pöyry tehnyt esisuunnittelun

Pyhäsalmen kaivokseen:

Rautatie energiavarastonaAdvanced rail energy storage (ARES)

27.10.2017

9

• 44 MW / 12 MWh pilotti rakenteilla Nevadassa

• 8.8 km pitkä ja 600 m korkea rata

• 7 junaa, joissa 2 veturia ja 7 vaunua kussakin

• 1300 tonnia ja 8 MW per juna

• 50 M$ investointikustannus (1136 $/kW)

”Maglev” vauhtipyörä (TERALOOP)

27.10.2017

10

”Maglev” vauhtipyörä (TERALOOP)

27.10.2017

11

Paine

PaineilmavarastoCompressed air energy storage (CAES)

• Alhainen hyötysuhde (40-50 %) lämpöhäviöiden takia.

• Suurimmat laitokset:

• Huntorf (Saksa) 320 MW / 640 MWh

• McIntosh (USA) 110 MW / 2640 MWh

27.10.2017

13

Kehittynyt paineilmavarasto, jossa lämmön talteenotto

• Vakiopaine hydrostaattisen paineen avulla.

• Lämmön talteenotto.

• 700 kW toiminnassa, 1.75 MW rakenteilla.

27.10.2017

14

Nesteilmavarasto - Liquid air energy storage (LAES)

27.10.2017

15

• Ilma puristetaan ja nesteytetään

ladattaessa, ja kiehutetaan ja paisutetaan

purettaessa.

• Vapaasti sijoitettavissa.

• 300 kW/2.5 MWh LAES pilotit

Skotlannissa ja USA:ssa.

Akut

Litium-akut

27.10.2017

17

• Nykytuotanto noin 100 GWh

vuodessa, josta yli 50 % Kiinassa.

• 500 GWh kapasiteetti 2025 vastaisi

10 miljoonan sähköauton tarvetta.

• 250.000 sähköautoa Suomessa

vastaisi 1-10 GW kuormaa ja

tehoreserviä (V2G).

• Suurin suunnitteilla oleva akusto on

100 MW/129 MWh (Tesla /Australia)

• Koboltin saatavuus rajoittaa

nykyteknologian skaalattavuutta.

• Kierrätysinfra pitää rakentaa.

Litium-akun kehityskaari (Lux Research:in arvio)

27.10.2017

18

sähköautokäyttö

Virtausakut - Redox flow batteries (RFB)

27.10.2017

19

20 MWh VRFB/ Fraunhofer

ICT

• Vanadiini- ja sinkki-bromidiakut markkinoilla.

• 200 MW/800 MWh vanadiiniakku on

rakenteilla Kiinassa.

• Rauta- ja rauta-sinkkiakut ovat koekäytössä.

• Aalto tutkii kupariakkua.

Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 2–36

Elinkaari-kustannukset

Elinkaarikustannukset ($/MWh)

27.10.2017

21

L A Z A R D ’ S L E V E L I Z E D C O S T O F S T O R A G E —

V E R S I ON 2 . 0

Tunti- ja vuorokausitason varastointiin on useita teknisiä ratkaisuja ja niiden hinnat laskevat.

Kausivarastointiin ei ole taloudellisia ratkaisuja.

Litium-akkujen tuotanto kasvaa nopeasti, mutta raaka-aineiden saatavuus rajoittaa skaalattavuutta etenkin sähköautokäyttöön.