Wind power in Sweden : Current state and future possibilities with a focus on energy storage technologies

Den här rapporten är gjord för ett kandidatexamensarbete på KTH inom programmet industriell ekonomi med inriktning mot energisystem och hållbar utveckling. Bakgrunden till studien är den ökning av andelen elektricitet i Sverige som genereras från förnybara energikällor, där lagstiftning och politiska mål kring utsläpp av växthusgaser har varit drivande faktorer. Vindkraft är en av dessa förnybara energikällor och produktionen av elektricitet från vindkraft har på senare tid ökat kraftigt i Sverige. Den ökade mängden vindkraft som ingår i det svenska energisystemet ställer ökade krav på regleringen av produktionen i elnätet då vindkraftens effekt varierar med vindhastigheten, den är intermittent. I dagsläget är det främst vattenkraften som används för reglering av vindkraften, men den är till största del utbyggd i norra Sverige och transmissionsbegränsningar i elnätet gör att dess förmåga att reglera elproduktion i södra Sverige är begränsad. Studiens mål är att svara på om det finns teknologier för lagring av energi som är lämpliga och ekonomiskt hållbara för användning i Sverige samt hur dagsläget för vindkraften ser ut i Sverige. En omfattande studie av de i dagsläget aktuella teknologierna för lagring av energi utförs. Sedan skapas en modell för hur två av dessa, tryckluftslagring samt pumpkraft, påverkar energisystemet i södra Sverige. Resultaten från litteraturstudien visar att för tryckluftslagring i Sverige saknas de geologiska förutsättningarna för lagring direkt i berggrunden. Men i bergrum inklädda i stålplåt, ursprungligen avsedda för lagring av naturgas, kan gas under högt tryck lagras vilket kan tillämpas för tryckluftslagring. För pumpkraften finns det förutsättningar för installation i framförallt befintliga dammar. Resultaten från modellen visar på att pumplagring är miljömässigt och ekonomisk möjlig att tillämpa medan tryckluftslagring i dagsläget varken är miljömässigt eller ekonomiskt lämplig för tillämpning i Sverige. This report is made for a bachelor's degree thesis at KTH within the program Industrial Engineering and Management with a focus on Energy systems and Sustainable Development. The background to the study is the increase in the share of electricity in Sweden generated from renewable sources, where law and policy objectives concerning the emissions of greenhouse gases have been the driving factors. Wind energy is one of these renewable energy sources and the production of electricity from wind energy has over time increased sharply in Sweden. The increased amount of wind power as part of the Swedish energy system places increased demands on the regulation of production in the grid when wind power output varies with wind speed. In the current situation it is mainly water power that is used for the regulation of wind power, but it is mostly developed in northern Sweden and transmission constraints in the power grid mean that its ability to regulate energy production in southern Sweden is limited. The goal of the study is to give an answer to whether there are technologies for energy storage that are appropriate and economically viable for use in Sweden and the current situation of wind power in Sweden. A comprehensive study of the current technologies for energy storage is carried out. A subsequent model of how two of these, Compressed Air Energy Storage and pumped hydropower, affect the energy system in southern Sweden is created. The results from the literature show that for compressed air energy storage in Sweden the geological conditions are absent for storage directly in the bedrock. But in lined, underground rock caverns with steel lining gas can be stored under high pressure, a method that can be used for compressed air energy storage as well. For pumped hydropower there is particular potential for installation in existing dams. The results of the model indicate that pumped hydropower is environmentally and economical viable to apply while the compressed air storage in the current configuration is neither environmentally nor economically appropriate for application in Sweden