ES-05 Termisk fleksibilitet i kraftsystemet

Motivasjon og relevans

Oppvarming og kjøling står for halvparten av det totale endelige energibehovet i Europa. I motsetning til strømbehovet dekkes størstedelen av oppvarmingsbehovet fortsatt med fossile brensler i Europa: naturgass står for 66 % av produksjonen av rom- og tappevannsoppvarming i Europa.

Samtidig, med økende andel av variable fornybare energikilder i kraftnettet, vil det kreves en betydelig mengde sluttbrukerfleksibilitet i fremtiden. For dette formål har fleksibel drift av varme- og kjølelaster et høyt potensial. Nøkkelteknologier i dette samspillet er varmepumper og termisk lagring: varmepumper muliggjør utslippsfri og energieffektiv produksjon av varme og kulde, og med termisk lagring kan produksjon skje i perioder når det er mye fornybar kraft tilgjengelig i kraftnettet.

Med slik bruk av fleksibilitet i termiske laster kan man løse to problemer samtidig: avkarbonisere varmeproduksjonen, og tillate økt andel fornybar kraftproduksjon gjennom økt fleksibilitet. Bruk av termisk fleksibilitet og termisk lagring er også et mye mer bærekraftig og lønnsomt alternativ enn bruk av for eksempel batterier. Det er likevel lite kunnskap om hvor mye bruken av termisk fleksibilitet faktisk kan redusere investeringer i kraftsystemet.

Bakgrunn

Prosjektet FLXenabler har som mål å utvikle et modelleringsrammeverk for å analysere samspillet mellom økt fornybar energiproduksjon, avkarbonisering av termiske laster, og bruk av fleksible termiske laster. Modellrammeverket skal kunne brukes til å forstå hvordan dette samspillet påvirker investeringer i produksjon, distribusjon, og lagring i energisystemet. Figur 1 viser et integrert energisystem hvor kraft- og varmenett er koblet sammen for økt fleksibilitet. Hypotesen er at med smart kobling av varmepumper og termisk lagring, vil overgangen til et fullstendig avkarbonisert energisystem kunne skje raskere og med lavere totalkostnad. Utfordringen er at det ikke finnes et dekkende modelleringsrammeverk som kan vise effekten av termisk fleksibilitet i kraftsystemet i sin helhet, både på sentralisert og desentralisert nivå.

Oppgave

I denne sommerjobben skal du bidra til måloppnåelsen til FLXenabler ved å lære deg bruk av modelleringsverktøyet GENeSYS-MOD for å vise om den overnevnte hypotesen stemmer. Det er høyest ønskelig at sommerjobben kombineres med prosjekt- og masteroppgave, og i dette tilfellet vil du også være med på å utvikle nye moduler til GENeSYS-MOD for å kunne bedre modellere et energisystem med fleksible termiske ressurser.

Oppgaven kan bestå i å:

• Sette seg inn i bruk av modellen GENeSYS-MOD
• Utvikle et verktøy (python/Julia) som produserer forbedret input data til GENeSYS-MOD basert på eksiterende datasett (e.g. for varmeetterspørsel)
• Kjøre modellen GENeSYS-MOD med ulike scenarioer og innstillinger og analysere resultatene.

Ved videreføring mot prosjektoppgave/master vil det bli relevant å:

• Implementere forbedret representasjon av fjernvarme, termisk fleksibilitet, og termisk energilagring i GENeSYS-MOD
• Løse noen case med GENeSYS-MOD for å sammenligne og validere påvirkning av modelltilpasninger tilknyttet termisk fleksibilitet.

Oppgaven knyttes til prosjektet "Flexible heating and cooling and geothermal energy storage as an enabler for decarbonized integrated energy systems" – FLXenabler.

Forutsetninger

Sommerjobberen bør ha kjennskap til (eller evne til å sette seg inn i):

• Programmering (fortrinnsvis Julia, Python er også relevant)
• Håndtering av data (dataframes, pandas, etc.)
• Plotting av data (matplotlib, seaborn, plotly, etc.)

Det er også en fordel med kjennskap til følgende:

• Operasjonsanalyse, Lineær Programmering
• Energisystemanalyse
• Kraftmarkeder

Hovedveileder: Stian Backe

Medveiledere: Dimitri Pinel og Hanne Kauko

Slik søker du:

Søknad, CV og karakterutskrifter lastes opp der du søker.

Hos SINTEF Energi kan du søke på opptil tre sommerjobber. Om du søker på flere sommerjobber sender du en samlet søknad. Jobbnummer for de ønskede jobbene legges som overskrift i søknadsteksten i prioritert rekkefølge (f.eks GT-01, TE-04 ...). Vi gjør oppmerksom på at søkere kan vurderes for andre sommerjobber enn de har søkt på.

Stillingene fylles fortløpende. Vi anbefaler deg derfor å søke tidlig.

Søk her

Søknadsfrist er 5. november kl 23.59. 

Se alle sommerjobber i SINTEF Energi