Design av hybridkraftverk - Elvekraft, solkraft og vindkraft i samme elektriske infrastruktur

Abstract

Denne bacheloroppgaven undersøker samspillet mellom tre typer uregulerbar kraft; vind-, sol- og elvekraft. Målet er å evaluere egnetheten for samproduksjon og forstå hvordan disse kraftkildene kan komplementere hverandre. Oppgaven tar utgangspunkt i to kraftverk i Selbu kommune: Stokkfjellet vindpark og Mølnåa elvekraftverk. I tillegg er det simulert et solcelleanlegg på Stokkfjellet for å utforske mulighetene rundt hybridkraftverk. Timeseriedata for produksjonen fra 2022 er analysert. Datasettverdiene er for å simulere produksjon i kraftverk av ulike størrelser og dermed muliggjøre sammenligning av flere kraftsammensetninger. Dataanalysene for denne oppgaven er utført ved hjelp av Excel og Python. Analysen er delt inn i to hoveddeler: en generell analyse og en case-studie av Stokkfjellet vindpark. I generell analyse vurderes ulike sammensetninger av vind-, sol- og elvekraft, produk- sjonsalternativ (PA), som i sum blir 150 MW. PA blir vurdert mot hverandre for å un- dersøke hvilket alternativ som gir høyest og jevnest samproduksjon når alle tre kraftverk tas i betrakting. Det blir funnet at PA 5C gir jevnest produksjonskurve, høyest årlig produksjon og kapasitetsfaktor. Case-studie Stokkfjellet undersøker hvor stort et solkraftverk installert sammen med Stokkfjellet vindpark kan være, gitt at den begrensende faktoren er krafttransforma- toren på Stokkfjellet. Det ble det funnet at man kan installere opptil 30 MW solkraft før merkbare produksjonstap forekommer.

This bachelor’s dissertation explores the interaction between three types of uncontrol- lable power: wind, solar, and run-off-river power. The aim is to assess their suitability for co-production and understand how these power sources can complement each other. The study is based on two power plants in Selbu municipality: the Stokkfjellet wind farm and the Mølnåa run-off-river power station. Furthermore, a solar panel facility on Stokkfjellet has been simulated to explore the potential for a hybrid power plant. Time-series data from the year 2022 has been analysed. The dataset values simulate production in power plants of various sizes, thus enabling comparison of multiple power compositions. The data analysis for this dissertation has been carried out using Excel and Python. The analysis is divided into two main parts: a general analysis and a case study of the Stokkfjellet wind farm. In the general analysis, various combinations of wind, solar, and run-off-river power, referred to as production alternatives (PA), totalling 150 MW are evaluated against each other to determine which option yields the highest and most stable co-production when all three power plants are considered. It was found that PA 5C provides the smoothest production curve and the highest annual production and capacity factor. The Stokkfjellet case study investigates how large a solar power plant installed along- side the Stokkfjellet wind farm could be, given that the limiting factor is the power transformer at Stokkfjellet. It was found that up to 30 MW of solar power can be installed before noticeable production losses occur.