Modeling integration of renewable energy sources into Inland Norway energy system | Modellering av integrasjon av fornybar energi i energisystemet i Innlandet, Norge

English. Increasing attention to climate change causes and impacts, and the fact that the world owns limited energy resources, have tremendously increased the awareness of countries towards sustainable energy production and utilisation. The Norwegian energy system is characterized by large shares of hydropower generation and direct electric heating, causing low emissions. Direct electric heating imply low investments costs and is easy to install and maintain. However, it destroys a huge amount of exergy - as high as 90%, is rigid in operation and may also be a source of congestion, especially during peak load periods in winter. This makes the system vulnerable to low precipitation, impede the penetration of other potential renewable energy sources (RESs) and restrict competition between heat sources due to lack of system flexibility. Also, as in most other energy systems, the renewable energy share in transportation is very low. The main objective of this thesis is to investigate how the existing electricity-intensive system of Inland Norway could be transformed into a flexible energy system, with reduced use of fossil fuels in the transportation, through integration of various technologies and RESs. In light of this, both the value of wind energy for power supply security and the optimal use of bioenergy from techno-economic perspectives are investigated. The analyses are performed by calibrating and applying two different energy system analysis tools for Inland Norway. These tools are the EnergyPLAN model, developed at Aalborg University, and TIMES, developed at International Energy Agency.

German. Stadig økende fokus på konsekvenser av klimaendringer, og det faktum at verden har begrensede energiressurser har bidratt til økt oppmerksomhet mot bærekraftig energiproduksjon og - utnyttelse. Det norske energisystemet kjennetegnes ved en svært stor andel vannkraft og stor bruk av direkte elektrisk oppvarming, og dermed lave klimagassutslipp. Direkte elektrisk oppvarmingssystemer har lave investeringskostnader og er enkelt å installere og vedlikeholde, men samtidig mister man store mengder eksergi - opptil 90%, systemet er lite fleksibelt i drift og også en kilde til overbelastning elnettet, spesielt under topplastperioder vinterstid. Systemet er også sårbart for lite nedbør hindrer utbredelse av andre potensielle fornybare energikilder (RES), og begrenser konkurransen mellom varmekilder grunn av manglende systemfleksibilitet. Som i de fleste andre energisystemer er fornybarandelen i transportsektoren svært lav. Hovedmålet med denne avhandlingen er å undersøke hvordan det eksisterende energisystemet i innlandet (Oppland og Hedmark) kan videreutvikles til et mer fleksibelt energisystem, med redusert bruk av fossile brensler særlig til transport gjennom integrasjon av ulike teknologier og fornybare energikilder (RES). I lys av dette, både er vindenergiens bidrag i energisystemet og optimal bruk av bioenergi fra tekno-økonomiske perspektiv analysert. Analysene er gjennomført ved å videreutvikle, kalibrere og anvende to energisystemmodeller for innlandsregionen. Disse to modellene er EnergyPLAN, utviklet ved Aalborg Universitet, og TIMES, utviklet av International Energy Agency.