Kartlegging av potensialet for batteridrift på ferger i Norge - Zero

zero.no
  • No tags were found...

Kartlegging av potensialet for batteridrift på ferger i Norge - Zero

Om ZEROZero Emission Resource Organisation er en miljøstiftelse som skal bidra til åbegrense de menneskeskapte klimaendringene. Vårt utgangspunkt er at detfinnes utslippsfrie alternativ til de fleste utslippskilder. ZERO har som mål åvære en pådriver for de utslippsfrie løsningene og jobbe for at de realiseresframfor de forurensende.Spørsmål om denne rapporten kan rettes til:ZERO – Zero Emission Resoruce OrganisationMaridalsveien 100178 Oslowww.zero.nozero@zero.noAlle bilder i denne rapporten er fra Stårheim Fergekai, på strekningen Isane-Stårheim. Fergen er M/F Davik. Foto: Hans Andreas Starheim.2 • Kartlegging av fergesamband


InnledningZEROs prosjekt ”batteridrevne ferger” i 2010 avdekket at det er gode teknologiske muligheter for elektriskebatteriferger. I tiden etter rapporten har dette fått økt oppmerksomhet, og flere ulike prosjekter for batteridriftav ferger og hurtigbåter er nå lansert. Dette har ført til et økende behov for en mer grundig kartleggingav fergesambandene i Norge. ZERO har gjort en vurdering av sambandene som Statens Vegvesen haromtalt i sin Håndbok 157. Denne håndboken omfatter de statlige og fylkesvise bilfergesambandene med enforholdsvis høy aktivitet på fergene i over 3 måneder av året.Det er viktig å få innsikt i hvilke samband som egner seg for batteridrift i førsteomgang. Sambandene somegner seg er først og fremst de rutene der fergen blir utsatt for lave belastninger. Dette vil si korte fergestrekningermed lave energibehov for hver overfart og tilstrekkelig tid imellom overfartene. Utprøving påslike samband kan øke kommersialiseringen av konseptet, samt gi innsikt slik at man kan benytte batteriteknologipå hardere belastede fergestrekninger. Det må vurderes hvilke fergesamband som er tilpassetbatteridrift per dags dato.Dette har ZERO gjort en vurdering av og funnet at 47 av totalt 125 fergesamband er aktuelle for batteridrift.Av de resterende sambandene er 44 vurdert som uaktuelle for batteridrift, mens 34 muligens kan bli aktuellefor batteridrift i fremtiden. For at disse skal bli aktuelle kreves videre utvikling av batteriteknologi ellerendring av sambandets tid mellom overfart og/eller nattligge.Med andre ord er om lag en tredel av sambandene klare for batteridrift i dag, mens en tredjedel kan bli aktuellefor batteridrift i framtiden. En tredjedel av fergene er uaktuelle til batteridrift.Redegjørelsen av disse sambandene skal gi økt politisk handlekraft, samtidig som det skal øke bevisstheteni befolkningen omkring mulighetene for batteridrevet ferge. Det er viktig å slå fast at det i dag også finnesferger (tungtransport) som antageligvis aldri vil kunne gå over til batteridrift. Der finnes det imidlertid andremiljøvennlige løsninger som biodrivstoff.Jonas Kristiansen NølandSivilingeniørstudent, M.Sc.Kartlegging av fergesamband • 3


I Norge finnes omlag 125 fergesamband hvor det er en trafikk over en periode på minst 3 måneder av året,i følge Statens Vegvesen sin Håndbok 157 fra 2009. Vår oversikt er korrigert da flere samband siden den tider lagt ned og erstattet med broer. Noen samband er i tillegg ikke registrert i vegvesenets register. Navnetsambandene er oppkalt etter er hovedstrekningen. Strekningene i tabellen referer primært til disse hovedstrekningene.Eneste unntaket er dersom hovedstrekningen utgjør kun en mindre del av sambandets totaleutstrekning. Da vil strekningen mellom endepunktene bli brukt.Sambandet vurderes ut fra hvilke ferger som drifter strekningen og hvordan disse fergene driftes i løpet avet døgn. Fergens fremdriftssystem forteller oss om effekten som kreves for å drifte en lignende ferge basertpå batteridrift. Sammen med faktorer som sambandets utstrekning og overfartstid, får vi mengden energisom må tappes fra batteriene per overfart. Tilstrekkelig mellomfartstid (tid mellom hver overfart) og landliggeom natta vil minke behovet for store og kostbare, høyteknologiske batterier.I fergesamband som driftes av flere ferger vil den oppgitte maskineffekten og bruttovekten til fergen væreet gjennomsnitt av alle fergene i sambandet. Dersom sambandet driftes i mindre grad av enkelte ferger medvesentlig lavere maskineffekt og bruttovekt, vil kun hovedfergens data angis. Dette er for å ta høyde for dede høyeste belastningene på en ferge. Det samme gjelder for sambandsfrekvensen. Overfartstider og landliggeom natta oppgis for de dager og/eller perioder hvor sambandet opplever maksimal belastning perferge. Tiden mellom overfarter oppgis som et gjennomsnitt over et maksimalt belastet døgn. Mest trafikkog tyngst belastning opptrer om sommeren. Dette er et fortrinn for batteriteknologi, da utnyttelsen av batterietøker med temperaturen.Hurtiglading av batteriferger vil skje ved en effekt på opp mot 1MW. Nettselskapene er pålagt å sørge for atspenningen hos sluttbruker er innenfor +/-10% av nominell verdi, og at spenningssprang og hurtige spenningsvariasjoner(harmoniske og flimmer) ikke overstiger visse grenseverdier. Spenningssprang oppstår pågrunn av momentane last- eller produksjonsendringer. I normal drift av en hurtiglader som opererer medstor effekt, bør det ved oppstart inngå en trinnvis innkobling (for eksempel 100 kW per trinn), slik at man forsikrerseg om at lastendringen skjer så sakte at det ikke oppstår store spenningssprang. Dette gjøres ved åstyre ladestrømmen ved hjelp av kraftelektroniske komponenter (effektfelttransistorer, tyristorer osv.) basertpå halvlederteknologi.Det neste unntaket til dette prinsippet er dersom ladepunktet er nært tilknyttet en hovedfordelingstransformatori høyspentnettet. Da slipper man unna lange kabelstrekk som danner kapasitive og induktive sprangeffekterved brå endring av last. Ladestasjonen inneholder også en likeretter som lager overharmoniskespenninger. Dette må det stilles krav om til leverandøren av ladestasjonen.Ladestasjonen bør også være nærmest mulig et 22 kV høyspentnett, da en effekt på 1MW i ett punkt girstore tap i nettet dersom denne effekten transporteres over store strekk i et lavspentnett. Når man transportererhøy effekt over høyspentnettet blir den resulterende strømmen vesentlig lavere. Effekttapet i lederener proporsjonal med strømmen i andre potens. Effekt er produktet av spenning og strøm. Dersom spenningenøkes vil den påkrevde driftsstrømmen minke for en gitt effekt. Minker man strømmen i nett ved åsørge for distribusjon gjennom et høyspentnett, minker effekttapet med strømtapet i andre potens. Dersomman overfører en effekt på 1 MW over et lavspentnett på 400V, vil man frakte strømmer på hele 2,5 kA.Tilsvarende vil et høyspentnett som distribuerer samme effekt kun frakte en strøm på 50 A, Denne strømmen50 ganger lavere enn for lavspentnettet. Kvadrert gir dette et effekttap i leder som er 2500 gangerlavere ved bruk av samme leder. Frakting av store strømmer i lavspentnettet over lengre strekk gjør at manmå bruke en så god leder at kabelkostnader blir vesentlig høyere enn dersom man legger opp høyspentnettså nært ladestasjonen som mulig.Fra tabelldataene er det regnet ut forventningsverdi (gjennomsnitt) og standardavvik for fergestrekning,maskineffekt, bruttovekt, overfartstid, mellomfartstid, total overfartstid per døgn, landligge om natta perdøgn og total landligge per døgn. Standardavvikene forteller om spredningen til datasettet. Spredning siernoe om hvor mye dataene varierer fra samband til samband; stor spredning betyr stor variasjon. Ved anta-4 • Kartlegging av fergesamband


Kartlegging av fergesamband • 5


Oslo/AkershusØstfold/VestfoldBuskerudgelse om normalfordeling vil ett standardavvik på hver side av forventningen forklare 68,27% av dataene.Vi ser meget stor spredning i dataene på fergestrekning, maskineffekt, bruttovekt, overfartstid og mellomfartstid.Her er standardavviket faktisk større enn forventningsverdien.Populasjonen av samband er som helhet godt tilpasset batteridrift. Forventningsverdien for total landliggeper døgn er hele 13,17 timer med standardavvik på 4,70 timer. Det faktum at den gjennomsnittlige fergener ved kaia over halvparten av døgnet gir gode rammevilkår for batterilading. Forventet mellomfartstid er24,58. Her er imidlertid spredningen i dataene mye større enn for totalt landligge. Fra å se på det generellepå sambandene i Norge går rapporten videre til å spesifikt kartlegge hvert enkelt fylke og deres muligheter.Aktuelle fergesamband: Nesoddtangen – LysakerDet er kun tre samband i disse fylkene og alle er styrt av Tide Sjø AS. Strekningen fra Nesoddtangen tilLysaker er et av det sambandet som er mest aktuelt for batteridrift. Dette er begrunnet med kort overfartstidog tre ganger så lang mellomfartstid. På tross av at M/S Tidebaronen opererer med relativt høy maskineffekt(maks 1498 kW) så er dette overkommelig på grunn av relativt lav vekt på båten, samt at liten estimertenergimengde kreves per overfart. Høy effekt over kort tid gir likevel lavt energibehov. Man har også godtid om natta for oppladning (13 timer). Fergen er faktisk ikke ute på vannet mer enn 3 timer. SambandetNesoddtangen – Aker brygge er helt uaktuelt for batteridrift. Dette er på grunn av høy maskineffekt, langoverfartstid, kort mellomfartstid (kun 2 minutter) og kort nattligge. Slemmestad – Vollen – Aker Brygge kanmuligens være aktuell i fremtiden. Det kreves ganske stor energimengde per overfart, men tiden mellomhver overfart (mellomfart) og nattligget er ganske stort.Aktuelle fergesamband: IngenI disse fylkene er det kun ett samband (Moss – Horten) men fire ferger. Dette er en bilferge som har stor vektpå fergen under transport. Maskineffekten er blant de største i Norge (4725 kW). Overfartstiden er ganskelang (30 minutter) og mellomfartstiden er bare halvparten av dette igjen. Likevel skal det sies at nattligget eroptimalt. Slik sambandet opererer i dag er det helt uaktuelt for batteridrift.Aktuelle fergesamband: Svelvik - VerketBuskerud fylke har også bare ett samband. Dette er faktisk landets korteste bilfergestrekning (kun 184 meter).Det virker som veistrukturen i området har gjort det vanskelig å bygge bro. Derfor vil batterifergemulighetenevære høyst aktuelle. Med kort overfart og lav maskineffekt har den blant de laveste energibehoveneper overfart i Norge. Den går imidlertid ikke ut på anbud før i 2020.TelemarkI Telemark er det kun en ferge med høy aktivitet, MF Kragerø. Ellers er det for det meste fjordbåter som tarseg av transporten. Disse veksler med denne fergen og samarbeider om transporten. MF Kragerø medvirkerpå fem strekninger, men noen av disse strekningene inngår som kombinasjoner av hverandre under vissetider på døgnet. Det vil si at noen overfartstider blir veldig korte (helt nede i 10 minutter) mens andre blirveldig lange (12 overfarter per uke hvor overfartstiden er på cirka en time). Dersom man ser på gjennomsnitteter den påkrevde energimengden per overfart ikke veldig høy (cirka 500 kWh per overfart). Det vil si atbatteridrift er mulig å få til. Eneste ulempe er at fergen lander på mange stopp (cirka 10 stk). Det må derfor6 • Kartlegging av fergesamband


8 • Kartlegging av fergesamband


for dette energimessig med halvert overfartstid (kun 5 minutter). Fergen på sambandet Hofles – Geisnestrafikkerer dessuten sambandet Hofles – Lund som er et betraktelig lengre samband. De fleste av de aktuellesambandene går ut på anbud i 2019. Ellers er ikke de to andre sambandene i Nord-Trøndelag gode forslagmed det aller første, dagens situasjon tatt i betraktning. Dette er blant annet på grunn av kort mellomfartstidi forhold til relativ høy energimengde per overfart.NordlandAktuelle fergesamband: Hemnesberget – Leirvika, Dagsvika – Mosjøen, Digermulen – Finnvik, Kalfjord– HanøyI Nordland er det mange båter med relativt høy maskineffekt, samt mange samband som opererer med relativtstore overfartstider. Det er hovedsakelig sju båter som utpeker seg for batteridrift i første omgang. Dettegjelder Veolias samband Hemnesberget – Leirvika, Dagsvik – Mosjøen, Kalfjord - Hanøy og Digermulen –Finnvik, og Torghatten Nords samband Festvåg – Misten, Horsdal - Sund og Forøy – Ågskaret. Her er detgode muligheter på et tidlig stadie, da mange av disse sambandene ikke har fastsatt anbudskontrakt ellerde går ut veldig nært i tid (2013 – 2015). Kalfjord – Hanøy, Dagsvik – Mosjøen og Horsdal – Sund er de sambandenesom har høyest energibehov per overfart, men meget store mellomfartstider kompenserer for dette(50 – 100 minutter). Hemnesberget – Leirvika har planlagte småkraftverk nært til seg, noe som er optimaltmed tanke på nettkapasitet. Forøy – Ågskaret har også fått bekreftet fra nettselskapet at nettkapasiteten ertilstrekkelig, men krever 200 meter oppsett av høyspentnett ned til kaia.TromsAktuelle fergesamband: Hansnes – Stakkvik, Stornes – Bjørnerå, Rotsund – Havnnes, Bellvik – Vengsøy,Storstein – LauksundkaretI dette fylket finner vi to korte samband fra Torghatten Nord AS som er å foretrekke: Stornes – Bjørnerå ogRotsund – Havnes. Stornes – Bjørnerå går ut på anbud allerede i 2014 og har tilstrekkelig elnett noen hundremeter unna hvor det kreves trinnvis innkopling av hurtiglading. Sambandene Hansnes – Stakkvik, Bellvik –Vengsøy og Storstein – Lauksundskaret har en del høyere energibehov per overfart. De er likevel aktuelle dadisse har relativt mye større mellomfartstider som kan ta hånd om dette energibehovet.FinnmarkAktuelle fergesamband: Nyvoll – Korsfjord, Akkarfjord - KjerringholmenFinnmark fylke har kun 5 registrerte fergesamband. Likevel er to av dem tilpasset batteridrift. Dette gjelderFinnmark Fylkesrederis samband Nyvoll – Korsfjord og Akkarfjord – Kjerringholmen. Fordelen med dissesambandene er at de har et landligge på hele 22 timer per døgn. Dette gir god mulighet for lading på delange mellomfartene (1-2 timer). Ingen av sambandene har en lengre pause i løpet av døgnet på mer enn1,5 timer (nattligge). Siden fergen M/F Hasfjord både brukes i sambandet Øksfjord – Tverrfjord og Øksfjord– Bergsfjord vil integrering av batteridrift her bli vanskelig på grunn av lange overfarter i det andre sambandetden brukes i.10 • Kartlegging av fergesamband


Kartlegging av fergesamband • 11


SelskapSambandStrekning(km)AnbudutgårFergerByggeårVekt(tonn)Effekt(kW)Overfart(min)Mellomfart(min)Totaloverfartper døgn(timer)Nattligg(timer)Totallandliggper døgn(timer)EstimertEnergimengdeper overfartNettkapasitetFjord1Seivika- Tømmervågen6,83 2019 M/F Glutra 2000 1 651 2 704 25 4,07 16,67 4,75 7,33 798,91Fjord1 Molde - Sekken 11,1IkkefastsattM/F Sekken 1973 313 488 40 20,63 12 6,5 12 249,14Fjord1Fjord1Fjord1Arasvika- HennsetSolholmen- MordalsvågenStranda- Liabygda3,17 2019 M/F Driva 1963 499 897 15 6,04 12 7,17 12 155,842,77 2019 M/F Sykkylvsfjord 1975 765 883 15 2,90 16 5 8 148,792,8 2019 M/F Solnør 1977 765 883 15 3,33 14 7 10 149,42Fjord1 Sandvika - Edøya 6,07 2019 M/F Tustna 1977 1 117 1 325 20 8,05 14 4,5 10 317,45Fjord1 Finnøya - Sandøya 4,03IkkefastsattM/F Midøy 1968 342 585 40 56 6,67 8 17,33 333,16Tide Volda - Folkestad 3,31 2013 M/F Folkestad 2006 1 910 2 424 13 7,46 15,17 0 8,83 366,27TideÅrvika- Koparneset2,5 2013M/F Austevoll,Frafjord1979 754 852 15 1,23 18 4,5 6 141,19Tide Volda - Lauvstad 7,51 2013 M/F Lauvstad 2007 884 1764 25 8,04 13,33 6,25 10,67 532,83TideHareid- Sulasundet7,74 2013M/F Tidefjord,Tidesund2008 2 979 3500 25 9,07 17,5 0 6,5 1063,24TideSkjeltene- Haramsøya5,001IkkefastsattM/F Os 1978 838 955 40 9,55 15,33 5,17 8,67 469,93Tide Larsneset - Åram 4,07Sør-TrøndelagFNSKirkholmen- LinesøyIkkefastsattM/F Kvam 1977 839 956 15 4,426 15 4,5 9 163,526 M/F Ytterøy 1981 506 515 25 26,37 7,92 8,17 16,08 171,29Tilstrekkelig påen kaiFNS Frøyasambandet 10 M/F Frøyaferja 1976 213 349 120 45 10 11 14 541,36FNS Djupfest - Tarva 7,7M/FStoksundferja1969 386 35 126 3,5 10 20,5 240,74Fjord1 Flakk - Rørvik 7,42 2018M/F Korsfjord,Glutra, Eira2010,2000,20023 000 4 800 25 6,66 16,67 3 7,33 1438,89Tide Brekstad - Valset 5,7 2014 M/F Ørland 2006 884 1764 25 5,15 14,17 7 9,83 524,34Fosenlinjen Garten - Storfosna 4 M/F Nidaros I, IINord-Trøndelag1969,1956465 750 20 37,5 5,67 8,33 18,33 216,50FNS Hofles - Geisnes 1,4 2019 M/F Olav Duun 1999 987 1 960 5 29,77 1,83 11,75 22,17 173,04FNSFNSFNSØlhammeren- SeierstadEidshaug- GjerdingaBorgann- Ramstadlandet1 2019 M/F Geisnes 1988 330 566 5 17,87 4 6 20 38,742,8 M/F Vikna 1967 111 276 10 45,37 4,67 9,5 19,33 48,796 M/F Harenes 1969 174 320 20 37,06 6 7,5 18 92,14Tide Skei - Gutvik 4,62 2017 M/F Leka 2001 1 744 20 7,625 12 7,5 12TideLevanger- Hokstad9,08 2014M/FYtterøyningen2006 632 1 764 25 11,03 11,67 7 12,33 541,63FNS Holfes - Lund 25NordlandTTSVennesund- Holm5,5 2017 M/F Lysingen 1992 2 490 1 470 20 13,15 9,33 7 14,67 364,68TTSHorn- Anddalsvåg4 2017 M/F Torghatten 2002 1 327 20 11,51 10,67 7 13,33TTS Horn - Igerøy 13,5 2017 M/S Torgtind 1999 2 384 50 11,19 13,33 7,5 16,5TTS Igerøy - Tjøtta 21,76 2017 M/S Torgtind 1999 2 384 60 80 4 14,67 20Veolia Tjøtta - Forvik 17,4 2012M/F Tjøtta, M/FRøsund1989,1977864 884 70 5,36 6,33 16,33 7,67 760,33Veolia Levang - Nesna 8,5 2014 M/F Petter Dass 1997 2 167 1 472 25 14,07 11,67 6 12,33 459,43VeoliaSandnessjøen- Bjørn(Dønna)13,9 2021 M/F Møysalen 1992 3 638 2 700 25 35,29 7,5 6,5 16,5 938,22Kartlegging av fergesamband • 15


SelskapFinnmarkSambandStrekning(km)AnbudutgårFergerByggeårVekt(tonn)Effekt(kW)Overfart(min)Mellomfart(min)Totaloverfartper døgn(timer)Nattligg(timer)Totallandliggper døgn(timer)FFR Nyvoll - Korsfjord 2,6 M/F Jøfjord 1987 675 809 12,5 75,27 11,25 1,46 22,54 208,61EstimertEnergimengdeper overfartNettkapasitetFFRFFRFFRAkkarfjord- KjerringholmenØksfjord- TverrfjordØksfjord- Bergsfjord3,6 M/F Akkarfjord 1970 261 723 10 114,26 9,5 1,17 22,83 210,823 2013 M/F Hasfjord 1975 686 728 10 73,33 11,5 1,5 22,5 162,6333,5 M/F Hasfjord 1975 686 728 120 160 3,33 8 16 1268,78Fjord1 Øksfjord - Hasvik 28 M/F Åfjord 2000 2 199 1 119 85 31,46 11,33 9 12,67 1220,94Statistikk Strekning Vekt (tonn) Effekt (kW) Overfart (min) Mellomfart (min) Total overfart per døgn (timer) Nattligg (timer) Total landligg per døgn (timer) Estimert energimengde per overfartForventning 10,18 1 373 1626,47 35,22 24,58 10,74 6,73 13,17 929,73Standardavik 13,12 1192,06 1548,99 38,99 33,75 4,53 3,55 4,70 2273,37Strekningene i tabellen referer primært til disse hovedstrekningene. Eneste unntaket er dersom hovedstrekningen utgjør kun en mindre del avsambandets totale utstrekning. Da vil strekningen mellom endepunktene bli indikert.ForkortelserBastøBDH/Fjord1BF/TideFDSSFFRFjord1FNSLFOFSTideTHNTTSVeoliaWHFosenlinjenBastø Fosen ASBilfergen Drøbak-Hurum AS (->Fjord1)BF Bjørklid Ferjerederi AS (->Tide Sjø)Flekkefjord Dampskipselskap ASFFR Finnmark FylkesrederiFjord1 Fylkesbaatane/MRFFosenNamsos Sjø ASLekaferja ASOsterøy FerjeselskapTide Sjø ASTorghatten Nord ASTTS Torghatten TrafikkselskapVeolia Transport Nord ASWergeland HalsvikFosenlinjen ASKartlegging av fergesamband • 17

More magazines by this user
Similar magazines