Ett stabilt elnät utan planerbar kraft är fullt möjligt, men det kräver åtgärder. Redan i dag kan kraftelektronik tillföra tröghet till Sveriges elsystem. Behovet av investeringar i kraftelektronik kommer öka i takt med ökad andel väderberoende elproduktion, bedömer Jan Svensson på Hitachi Energy Research, en av Mistra Electrifications industripartners.
När man pratar om hur elsystemet ska fungera är det viktigt att tänka på hur lösningen ska se ut vid olika tidshorisonter, från mikrosekund till hela år. För den korta tidsskalan, där elnätet behöver vara stabilt och resilient, skulle jag säga att marknaden erbjuder systemlösningar, säger Jan Svensson, forskare på Hitachi Energy Research och adjungerad professor i elkraftteknik på Chalmers.
Jan Svensson lyfter att Sveriges utbyggnad av kärnkraft på 1970-talet har varit mycket bra för svensk industris konkurrenskraft, eftersom den ihop med bland annat vattenkraften har gett Sverige låga elpriser. Vilken produktionsmix som vore bäst för Sverige i framtiden är enligt honom framför allt en optimeringsfråga utifrån vilka krav som ställs.
Den pågående utbyggnaden av sol- och vindkraft i Sverige och hela Europa skapar behov av energilager och flexibilitet för de lite längre tidshorisonterna, eftersom elproduktionen kommer variera mer.
– Svensk industri har vant sig vid en jämn elproduktionen. De har optimerat sin verksamhet och producerar ofta baserat på ett ”just-in-timetänk”. Så många industrier kommer behöva bli mer flexibla, det kan bli en utmaning för inte minst processindustrin.
När andelen väderberoende kraft ökar hamnar utmaningen att skapa ett stabilt elsystem inte i första hand på den kortaste tidshorisonten, enligt Jan Svensson. Det går redan i dag att lösa. Utmaningen ligger på längre sikt, främst på vintern under perioder med lite vind.
– Då behöver vi importera el från andra länder där det blåser mer, till exempel Tyskland. Men vi behöver också någon form av backup. Det kan vara att köra vattenkraften lite mer, eller till exempel gasturbiner.
Utmaningen med gasturbiner är att få till en affärsmodell.
– Gasturbiner kan köras med såväl fossilgas som vätgas eller biogas, men de kanske bara behövs några få veckor per år. De är relativt billiga i inköp men dyra i drift, så det behövs en lösning för att få till vem som ska äga dem.
Om planerbar kraft som kärnkraft ersätts med omriktaransluten väderberoende elproduktion som vind- eller solkraft behövs kompletterande åtgärder för att hantera inertia, felbortkoppling och spänningskvalitet. Det går att lösa med känd teknik, enligt artikeln på föregående uppslag. Det kan till exempel vara en kraftelektronisk omriktare, som kallas statcom. Namnet kommer från statisk synkronkompensator.
– Med en statcom kan man styra spänningsnivån i elnätet. Om något fel inträffar så att spänningen sjunker injicerar man reaktiv effekt, då stiger spänningen, och vice versa. Svenska kraftnät har börjat installera sådana på lämpliga platser och det kommer behövas fler i takt med ökad andel väderberoende elproduktion och ökad elanvändning.
Jan Svensson lyfter även en statcom ihop med en superkondensator, kallad e-statcom eller enhanced statcom, som innebär att den får ett energilager. En e-statcom kan på några sekunder ladda upp och ladda ur den energi den lagrar. Till exempel när frekvensen sjunker i elsystemet så injicerar e-statcom aktiv effekt som är lagrad i superkondensatorn för att mitigera frekvensändringen.
Sett ur elnätets perspektiv är det som att vi har skapat tröghet, inertia. Det efterfrågas i dagens elsystem som efter att kraftverk lagts ner har färre synkrongeneratorer och därmed minskad tröghet, säger Jan Svensson.
Vind- och solkraft, som är anslutna med en vanlig omriktare till elnätet, saknar en naturlig tröghet.
– Framtidens elnät kommer behöva ha många e-statcoms och de finns på marknaden. Väderberoende elproduktion är generellt billigare än planerbar och den prisskillnaden kan användas till den här typen av investeringar. Vad som blir billigast för hela elsystemet är en optimeringsfråga, säger Jan Svensson.
