NAERINGSPH-Nærings-phd

Verden er nå inne i en betydelig energiomstilling, der fossile brensler erstattes med fornybare energikilder som vind og solkraft. Selv om denne omstillingen er essensiell for å motvirke klimaendringer, bringer den med seg nye utfordringer, hovedsakelig grunnet variabiliteten hos fornybar energi. Dette prosjektet har som mål å utforske hvordan den omfattende erfaringen fra subsea olje- og gassindustrien kan tilpasses for å utvikle innovative løsninger for energilagring, og dermed sikre en stabil kraftforsyning fra fornybare energikilder. Målet er også å studere hvilke krav som stilles til energilagringssystemer i en framtid med høy andel fornybar energiproduksjon for å sikre at den oppfyller energisektorens behov. Fornybare energikilder som vind- og solkraft er iboende varierende. Vindmøller genererer kun elektrisitet når vinden blåser, og solcellepaneler produserer kun kraft i dagslys. Siden andelen fornybar energi i den totale energimiksen fortsatt er relativt lav, er effektene så langt begrenset, med økt prisvolatilitet (inkludert negative kraftpriser) som den mest merkbare effekten. Når fornybar energi bare utgjør en lav andel av energimiksen, kan eksisterende regulerbare kraftverk (kull, gass, vannkraft og kjernekraftverk) balansere den varierende produksjonen fra fornybare kilder og sikre en kontinuerlig strømforsyning. Men etter hvert som andelen fornybar energi øker og avhengigheten av fossile brensler avtar, vil effektene bli mye større. Energilagring er et essensielt verktøy for å sikre stabil kraft fra variable fornybare energikilder. Ved å lagre overskuddsenergi som genereres i perioder med høy produksjon fra fornybare kilder, kan den brukes i tider når fornybare kilder ikke produserer kraft. Verden har allerede betydelig energilagringskapasitet hovedsakelig i form av pumpekraftverk, men for å løse alle problemene knyttet til energiovergangen, er det behov for en mangfoldig økning i lagrings kapasitet med en kombinasjon av ulike typer energilagrings metoder, der hver lagringsmetode har sine egne fordeler og ulemper. En innovativ løsning er Subsea Pumped Hydro Storage (SPHS). Dette systemet bruker trykkforskjellen mellom havvann og en lavtrykks tank plassert på havbunnen for å lagre energi. Når vi trenger energi, strømmer vann inn i tanken; denne strømmen driver en turbin som genererer elektrisitet. Under utladning øker vannmengden i tanken, som komprimerer gassen inni tanken og dermed øker trykket i tanken. For å lade systemet pumpes vann ut av tanken, og trykkforskjellen gjenopprettes. Fordeler med SPHS: Skalerbarhet: SPHS kan plasseres på havbunnen rundt om i verden, og i motsetning til tradisjonelle pumpekraftverk kreves ikke de topografiske forhold som kreves på land. Lagringskapasitet: Ved å utnytte det hydrostatiske trykket i havet kan energilagringskapasiteten forbedres. Integrasjon: SPHS kan installeres ved flytende eller bunnfaste vindparker og dermed redusere behovet for omfattende kraftinfrastruktur til havs. I dette prosjektet har de termodynamiske effektivitetsgrensene for SPHS blitt analysert, og metoder for å beregne/modellere State-of-Charge, turbin- og pumpeeffektivitet har blitt utviklet. Lærdommer fra olje- og gassindustrien med hensyn til design og installasjon av subsea strukturer har blitt delt innenfor det akademiske miljøet. Akademiske nettverk har blitt etablert og videre arbeid identifisert. Til syvende og sist har dette prosjektet som mål å skape en pålitelig og effektiv energilagringsløsning ved å bruke den kompetansen som finnes innen subsea olje- og gassindustrien til å møte utfordringene ved energiomstillingen.

Outcomes - Increased Collaboration: The project has created a bridge between academia and the industry which is valuable both for academia and the industry leading to more relevant research and higher benefits for the industry. In addition, the academic network has been expanded and international connections has been made further enhancing research quality. -The project improved Phd students skills in thermodynamic analysis of Subsea Pumped Hydro Storage (SPHS) and related storage systems, through advanced modeling and system design. - Increased understanding of how the electrical power systems work and how to design solutions for the future power system with a major share of renewables. - Provided valuable insights for suppliers and operators in the renewable energy industry to optimize products. - Offered evidence-based recommendations to integrate SPHS into energy strategies, influencing policy and practice. Impacts - Environmental Benefits: SPHS supports increased use of renewable energy, reducing fossil fuel dependence and greenhouse gas emissions. - Economic Growth: Potential to create jobs and stimulate economic growth in the renewable energy sector repurposing the expertise in the Norwegian oil and gas industry. - Energy Security: Enhances energy stability, ensuring a reliable power supply and supporting economic and social stability. - Global recognition: Positions participants as experts in subsea energy storage, attracting further research and collaborations. In summary, the project enhanced skills, fostered collaboration, provided practical insights, and can potentially influence policy, with long-term benefits for the environment, economy, energy security, and society.

Many commitments and policies have been defined in order to cut CO2 emissions. For example, the European commission has stated that the EU will be carbon neutral by 2050. In order to achieve this, the renewables share of the energy portfolio needs to be increased substantially. However, one of the main drawbacks with renewables such as wind and solar power is its intermittency. In order to balance this intermittency the demand for both long term and short term energy storage solutions will increase significantly. Subsea 7 has through its technology development program developed and patented a concept for subsea energy storage. The work is based on the long experience within subsea engineering at Subsea 7 and aims to increase the utilization of the ocean resources locally and globally. Further research is needed to understand the requirements for energy storage in the energy market from 2030 and onward. First of all, an understanding of what the capacity need for power balancing and energy storage is in the period 2030-2050 is needed. Second, can the proposed energy storage system balance the variability in power output from renewables in the period 2030-2050 enough to meet the demands from the grid suppliers? These questions will be answered by a literature study and development of a model to predict the performance of an novel subsea energy storage solution. The model can be tested with various energy sources and used for hypothesis testing defined during the initial stages of the PhD study.