A study of microgrids in Norway
Abstract
Kraftbehovet i Norge øker. Dette vil sannsynligvis føre til utfordringer knyttet til strømnettetsleveringskvalitet og stabilitet, spesielt i avsidesliggende omr˚ader. Mikronett kan være endel av løsningen p˚a disse utfordringene. Det er i dag svært f˚a mikronettprosjekter i Norge,og enda færre mikronett som er i drift. Forskningssenteret for intelligent elektrisitetsdis-tribusjon (FME CINELDI) jobber med forskning relatert til mikronett og er involvert i noenav de norske mikronettprosjektene. Forkortelsen FME forteller at CINELDI er et av denasjonale Forskningssentrene for Miljøvennlig Energi.
Hensikten med denne oppgaven er ˚a gi en oversikt over motivasjoner, utfordringer, fordelerog forutsetninger som kreves for omfattende bruk av mikronett i Norge. Dette er oppn˚addgjennom en kombinasjon av seks casestudier og et litteraturstudie. Fire norske caser, enamerikansk case og en svensk case ble utforsket. Disse ble utforsket gjennom intervjuer avaktører som jobber med prosjektene og rapporter som er direkte knyttet til prosjektene.Litteraturstudiet ble utført for ˚a beskrive generelle motivasjoner, utbredelsen av mikronettog tilstanden til det norske strømnettet. Tilgang til FME CINELDI sitt arbeid og samtaler medderes forskere var et viktig supplement til litteraturstudiet.
Globalt forsyner mikronett en veldig liten andel av strømforbrukerne. Motivasjoner for˚a installere mikronett omfatter forbedring av leveringskvaliteten og implementering avdistribuerte fornybar energiproduksjon, samt ˚a unng˚a nettutbygning og -oppgraderinger.Sistnevnte reduserer investeringskostnader og hindrer naturinngrep. Motivasjonen bak def˚a operative mikronettene i Norge er vanligvis knyttet til forskning og testing. Teknologiensom trengs for etablering av mikronett er b˚ade tilgjengelig og anvendelig. Likevel manglerdet tilstrekkelig motivasjon og et tilpasset lovverk for økt bruk av mikronett.
De to utenlandske casene omhandler mikronettene i et amerikansk fengsel og en svensklandsby. Mikronettet til fengselet Santa Rita Jail ble etablert for ˚a teste teknologiske løsningerfor mikronett, for ˚a forbedre strømforsyningens p˚alitelighet og for kostnadsoptimalisering.I landsbyen Simris var det opprinnelig ingen motivasjon for etableringen av et mikronett.Intensjonen til initiativtakeren var ˚a teste og utvikle nye løsninger for kommersiell bruk.
De norske mikronettene som ble utforsket er plassert p˚a universitetscampuset Evenstad,havnen Risavika, g˚ardstunet p˚a Rye og den avsidesliggende øya Utsira. Bakgrunnen formikronettprosjektene p˚a Evenstad og Risavika er klimam˚alene og forventede utfordringerknyttet til energiomstilling. Mikronettet som er installert p˚a Rye var opprinnelig planlagtfor en avsidesliggende øygruppe og har lignende motivasjoner som mikronettet som er in-stallert p˚a Utsira. Felles for disse øysamfunnene er behovet for en nettoppgradering innenoverskuelig fremtid. Derfor er prosjektenes m˚al ˚a teste alternative m˚ater ˚a levere strømtil slike øysamfunn p˚a. I alle de norske mikronettprosjektene opplever initiativtakerne atprosjektene gir verdifulle erfaringer.
Selv om det er f˚a steder hvor mikronett er økonomiske lønnsomme, finnes det omr˚aderog utfordringer i Norge hvor etablering av mikronett kan være fordelaktig. Erfaringenetil aktørene som jobber med mikronett tilsier at testing og videreutvikling av teknologibør prioriteres. Dette skyldes mangel p˚a erfaring, b˚ade knyttet til kostnadseffektivitet ogtekniske løsninger. Med bedre utviklede løsninger og mer erfaring, kan mikronett bli mervanlig i fremtiden. The demand for electrical energy in Norway is expected to increase significantly. Thiswill likely cause challenges related to power quality, reliability and resiliency, especially inremote societies. Microgrids could be a part of the solution to such challenges. Currently,there are very few microgrid projects in Norway, and even fewer microgrids in operation.The Centre for INtelligent ELectricity DIstribution (FME CINELDI), is exploring microgridapplications and is involved in some of the Norwegian microgrid projects. The FME abbre-viation means that FME CINELDI is one of the national centres for environmental-friendlyenergy research in Norway, “Forskningssentre for Miljøvennlige Energi” in Norwegian.
The objective of this thesis is to give an overview of motivations, benefits, challenges andprerequisites necessary for extensive microgrid deployment in Norway. This overview isachieved through a combination of six different case studies and a literature study. FourNorwegian cases, an American and a Swedish case were explored. This was done throughinterviews with people working on the projects and studying reports directly related to theprojects. The literature study was conduced to address general motivations, the extent ofmicrogrid development and the state of the Norwegian power grid. As a supplement tothe literature study, access to FME CINELDI’s work and conversations with their scientistswere valuable contributions.
Globally, microgrids supply only a very small fraction of power consumers. Motivations fordeploying microgrids include improving resiliency and reliability, facilitating for distributedrenewable generation and avoiding grid expansion. The latter reduces grid investmentsand avoids encroachment on nature. The motivations of the few operating microgrids inNorway are usually linked to research and testing. Currently, the technology needed todeploy microgrids is both applicable and available. However, there is a lack of sufficientmotivation and the legal system is not adapted for microgrid deployment.
The two foreign cases are located in an American jail and a Swedish village. The microgridat Santa Rita Jail was established to test microgrid technology, improve reliability of thepower supply and for cost optimization purposes. In the village Simris, there was initiallyno motivation for deploying a microgrid. The initiator’s objective was simply to test anddevelop new solutions for deployment in commercial environments.
The Norwegian microgrids considered in this thesis are situated at the university campusEvenstad, the port Risavika, the two farms at Rye and the remote island Utsira. The primarymotivations of the projects at Evenstad and Risavika are climate goals and the expectedchallenges related to the energy transition. The microgrid at Rye was initially planned for agroup of remote islands and has similar motivations as the microgrid at Utsira. These islandsocieties require a grid upgrade within the overseeable future. Therefore, the projects’objectives are to test alternative ways to supply power to such islands. In all the Norwegianmicrogrid projects, the initiators state that the projects provide valuable experiences.
Although there are few cases where microgrids are economically viable options, someareas and challenges in Norway can benefit from microgrid deployment. Experiences frommicrogrid actors indicate that testing and further development of microgrids should beprioritized. This is due to the lack of experience, both regarding technical solutions andcost efficiency. With further developed solutions and more experience, microgrids couldbecome more common in the future.