Mulighetsanalyse av småskala vindkraft for gårdsbruk

Abstract

I denne oppgaven har vindressurser og potensiale for småskala vindkraft for bruk på gårdsbruk blitt forklart og undersøkt. Lokasjoner rundt om i Norge er blitt valgt ut og data på tilgjengelig vind er samlet for å karlegge vindkraft potensiale. Data på gårdsbruk er hentet fra gård på Lonåsen i Tynset kommune. For å kartlegge dette potensiale er flere typer turbiner og deres produksjon undersøkt. Alt dette er brukt sammen for å utføre en analyse av lønnsomhet for flere typer vindturbiner på flere lokasjoner.

Arbeidet begynte med å finne data om vindhastigheter og strømpriser rundt om i Norge. Fem lokasjoner ble valgt ut for å gi en god oversikt over tilgjengelige ressurser i Norge. Disse originale lokasjonene var Tynset, Ørland, Sola, Alta og Rygge. Med vindhastigheter og strømpriser gjennom året ble tre av lokasjonen valgt ut for videre undersøkelser. Disse var Tynset, Ørland og Sola. Ørland hadde høyeste vindhastigheter, men lave strømpriser. Sola hadde nest høyeste vindhastigheter og høye strømpriser. Tynset er lokasjonen som har gårdsbruket som er basis for oppgaven og ble valgt selv om Tynset hadde laveste vindhastigheter.

Fire turbiner ble valgt for undersøkelser. Disse turbinene var Ryse Energy E-5 HAWT og E-20 HAWT som har nominell effekt på 4 kW og 20 kW respektivt, og Northern Power Systems NPS 60C-24 og NPS 100C-28 som har nominell effekt på 60 kW og 100 kW respektivt. Disse turbinene ble antatt plassert på hver av lokasjonene på et område karakterisert som flatt terreng. Hver lokasjon har et gårdsbruk som er basert på gårdsbruket på Lonåsen og har alle et total forbruk som i 2023 var 109 MWh. På Tynset var det ingen av turbinene som hadde produksjon som dekket hele forbruket, mens på Ørland og Sola klarte de største turbinene å dekke hele forbruket og mer.

Lønnsomheten til turbinene ble beregnet ved bruk av nåverdi metoden som gir verdien av prosjektet i nåtid basert på fremtidige kontantstrømmer. Disse kontantstrømmene var basert på årlige besparelser og inntekter, samt årlig vedlikeholdskostnader, som var satt til 0.13 kr/kWh produsert og tariffer. Inntekter og besparelser er basert på strømpriser fra 2023 og antatte fremtidige årlige strømprisanalyser utført av NVE som ble delt inn i scenario 1 og scenario 2 respektivt. Hver turbin hadde også engangskostnader som sto som investeringskostnader. Disse investeringskostnadene inkluderte turbinen som sto for ca. 65-80% av investeringskostnadene.

Resultatene viste at på Tynset ville ingen av turbinene være lønnsomme over levetiden deres. På Ørland ville turbinen NPS 60C-24 være lønnsom med scenario 2 og NPS 100C-28 være lønnsom for begge scenariene. På Sola ville turbinen NPS 60C-24 være lønnsom med scenario 1 og NPS 100C-28 være lønnsom for begge scenariene. Nåverdien for alle turbinene og lokasjonene som er lønnsomme er potensielt lavere eller ikke lønnsomme for de med lav verdi på grunn av tap i andre komponenter eller faktorer som virkelig terreng på lokasjonene. Ved enhver installasjon må mer detaljerte undersøkelser og beregninger utføres for å bedre bestemme lønnsomhet av ethvert prosjekt.

In this task, wind resources and the potential for small-scale wind power for use on farms have been explained and investigated. Locations around Norway were selected, and data on available wind were collected to map wind power potential. Data on farms were obtained from a farm at Lonåsen in Tynset municipality. To map this potential, several types of turbines and their production were investigated. All this was used together to perform a profitability analysis for various types of wind turbines at multiple locations.

Data on wind speeds and electricity prices were gathered and five locations were selected to provide a good overview of available resources in Norway. These locations were Tynset, Ørland, Sola, Alta, and Rygge. With wind speeds and electricity prices throughout the year, three of the locations were chosen for further investigation. These were Tynset, Ørland, and Sola. Ørland had the highest wind speeds, but low electricity prices. Sola had the second highest wind speeds and high electricity prices. Tynset is the location that has the farm that is the basis for the task and was chosen even though Tynset had the lowest wind speeds.

Four turbines were selected for investigation. These turbines were Ryse Energy E-5 HAWT and E-20 HAWT, which have a nominal power of 4 kW and 20 kW respectively. The other two turbines were Northern Power Systems NPS 60C-24 and NPS 100C-28, have a nominal power of 60 kW and 100 kW respectively. These turbines were assumed to be placed at in an area characterized as flat terrain. Each location has a farm based on the Lonåsen farm that had a total consumption of 109 MWh in 2023. In Tynset, no turbine had production that covered the entire consumption, while in Ørland and Sola, the largest turbines managed to cover the entire consumption and more.

Profitability of the turbines was calculated using the net present value method, which gives the value of the project in the present based on future cash flows. These cash flows were based on annual savings and revenues, as well as annual maintenance costs, which were set at 0.13 NOK/kWh produced, and tariffs. Revenues and savings were based on electricity prices from 2023 and assumed future annual electricity price analyses conducted by NVE, which was divided into scenario 1 and scenario 2 respectively. Each turbine also investment costs. These investment costs included the turbine, which accounted for about 65-80% of the investment costs.

The results showed that in Tynset, none of the turbines would be profitable over their lifetime. In Ørland, the NPS 60C-24 turbine would be profitable with scenario 2, and the NPS 100C-28 would be profitable for both scenarios. In Sola, the NPS 60C-24 turbine would be profitable with scenario 1, and the NPS 100C-28 would be profitable for both scenarios. The net present value for all profitable turbines and locations is potentially lower or not profitable for those with low value due to losses in other components or factors such as the actual terrain at the locations. For any installation, more detailed investigations and calculations must be carried out to better determine the profitability of any project.