Maximalt nyttjande av vind- och solenergi möjlighet för utvecklingsländer
Idag saknar 1.6 miljarder människor tillgång till elektricitet. De flesta bor i utvecklingsländer. Nu har Jimmy Ehnberg, på Avdelningen för elteknik, i sin doktorsavhandling undersökt hur lokala elnät kan byggas upp med hjälp av förnyelsebara energikällor. Främst har vind- och solkraft studerats.
På Afrikas landsbygd, som är glest befolkad och har en dålig infrastruktur, är det mycket dyrt att bygga upp ett elnät likt det Sverige och andra industrialiserade länder har. Därför är få byar på den afrikanska landsbygden elektrifierade. De som har tillgång till elektricitet försörjs ofta lokalt av en gammal lastbilsmotor kopplad till en generator. Men gamla motorer är ineffektiva och släpper ut mycket föroreningar och eftersom infrastrukturen är dålig blir bränsletransporter extra dyra och långsamma.
– Det jag studerar handlar om tekniken bakom autonoma elsystem. Jag har utfört studier både här hemma och på plats i Tanzania, men det handlar inte om Afrika specifikt. Det skulle kunna handla om ett utvecklingsland var som helst där man behöver ha tillgång till en lokal energikälla, säger Jimmy Ehnberg.
Jimmy Ehnberg har tagit fram statistiska modeller baserat på lågkvalitativa väderdata och dessa har använts för tillgänglighetsstudier. För att uppnå en acceptabel tillgänglighet krävs överkapacitet i genereringen samt energilagring eller att en mindre produktionskälla med mer tillförlitlig generering finns tillgänglig.
Med en överkapacitet i genereringen fås vid god tillgång till sol eller vind en överproduktion som ger ett effektöverskott, vilket orsakar instabilitet i systemet på grund av rubbad effektbalans. Det normala sättet att ta bort detta effektöverskott är att minska effektproduktion. I denna avhandling presenteras en kontrollstrategi som maximerar användandet av den tillgängliga energin.
Kontrollstrategin bygger på en mindre prioriterad last som styr nätet genom att förbruka den överproduktion till något nyttigt. Detta kan uppnås genom att en frekvensomriktare styr t.ex. en vattenpump eller en majskvarn. En modern frekvensomriktare kan dessutom användas för att styra spänningen. Genom att låta omriktaren styra både frekvens och spänning så minskar behovet av kontrollutrustning på de förnyelsebara energikällorna.
Tekniken kan även användas i stora kraftsystem i exempelvis Sverige. Här handlar det inte om ett maximalt utnyttjande av energiproduktionen utan mer om styrning.
Mer information
Jimmy Ehnbergs avhandling har titeln ”Autonomous Power Systems based on Renewables – On generation reliability and system control”.
Jimmy Ehnberg, som disputerade den 8 juni, har varit
doktorand på Institution för energi och miljö, Avdelningen för elteknik på Chalmers.
Kontaktinformation
Mer information:
Jimmy Ehnberg, e-post: jimmy.ehnberg@chalmers.se
Handledare: Evert Agneholm, Gothia Power AB.
