Det grønne må ikke gå i sort

Vi har i årtier indpasset mere og mere vind og sol i det elsystem, der oprindeligt blev bygget med store, centrale kraftværker som centrum og garant for forsyningssikkerheden. Men et helt grønt elsystem ændrer fundamentalt ved den måde, vi sikrer, at danskerne altid har strøm i stikkontakterne. Vi skal faktisk tænke elsystemet forfra – ellers vil vi opleve langt flere strømafbrud.

Et helt grønt elsystem er fundamentalt anderledes
Når vores strøm i fremtiden skal være helt grøn, siger vi ikke bare goddag til, at vindmøller og solceller vil levere langt det meste af vores strøm i langt de fleste af årets timer. Vi siger også farvel til flere af grundpillerne under danskernes forsyningssikkerhed, når kraftvarmeværkerne på fossile brændsler udfases. For en del af det fundament, som i årti efter årti har sikret stabilitet og balance i elsystemet og gjort, at danskerne har en af verdens højeste sikkerheder for strøm i stikkontakterne, vil helt forsvinde eller spille en langt mindre rolle, forklarer Søren Dupont Kristensen, direktør i Energinet Systemansvar:

”Vi har løbende indpasset mere og mere grøn energi i det elsystem, vi har kendt i mange, mange år. Men et helt grønt elsystem er fundamentalt anderledes. Faktisk skal vi på mange måder skabe et helt nyt elsystem, og vi bliver nødt til at tænke forsyningssikkerheden forfra,” siger han.

Begreber som ”effekttilstrækkelighed”, ”nettilstrækkelighed”, ”systemydelser” og ”stabilitet” kan for de fleste nok lyde kedelige og nørklede, men det er begreber, som har afgørende  betydning for forsyningssikkerheden og derfor også temaer, som Søren Dupont Kristensen har sine øjne stift rettet mod. Hvis ikke vi finder helt nye løsninger på netop de områder, vil danskerne opleve langt flere strømafbrydelser i fremtiden, forklarer han.
Søren Dupont Kristensen
 
Den vindstille nat
”Når jeg taler med folk, som ikke - lige som mine kolleger og jeg - har hovedet dybt nede i elsystemets motor, så hører jeg tit bekymringen: ’Hvad gør vi, når vinden ikke blæser, og solen ikke skinner - hvor skal strømmen komme fra på den vindstille nat?’ Og det er naturligvis en af de vigtige udfordringer, vi skal håndtere. Men ”effekttilstrækkelighed” – altså om der bliver lavet nok strøm til at dække forbruget - er blot en af brikkerne til at sikre stabil forsyning – og måske det mest simple at løse, siger Søren Dupont Kristensen.
 
Danmark har i dag en masse elproduktionsanlæg spredt ud over landet, og vi er stærkt forbundet med elnettene i vores nabolande. Der er mange flere vindmøller og solceller, og flere udlandsforbindelser er på vej. Blandt andet bliver Danmark koblet sammen med England, og de kommende energiøer i Nordsøen og på Bornholm vil også have forbindelser til nabolande. Import og eksport af strøm kommer til at spille en stor rolle for forsyningen, fordi vind og vejr vil blæse, skinne og regne uens hen over Europa. Men de selv samme forhold gør også sikringen af danskernes forsyning meget mere kompleks og uforudsigelig, fordi nabolandene langt hen ad vejen har gang i præcis den samme grønne omstilling, som vi har.

Den største udfordring for effekttilstrækkeligheden bliver nok at gøre forbruget fleksibelt, påpeger Søren Dupont Kristensen. Vi går grundlæggende fra et system, hvor elproduktionen hver dag præcist er blevet tilpasset elforbrugernes behov, til at forbruget i stor stil skal indrette sig efter produktionen fra vindmøller og solceller.

Hvad gør vi, når vinden ikke blæser, og solen ikke skinner - hvor skal strømmen komme fra på den vindstille nat? ...

Værker, net og marked
Det elsystem vi kender, og som i årtier har integreret mere og mere svingende elproduktion fra vind og sol, blev oprindeligt bygget med de store kraftværker som centrum. Fleksible kraftværker var sammen med et stærkt elnet og et velfungerende marked - der effektivt fik udbud og efterspørgsel til at mødes - garant for, at danskerne hver dag fik den strøm, de skulle bruge. Kraftværkerne var blandt andet storleverandør af de ydelser, som er helt nødvendige for, at elsystemet altid er i balance, robust og stabilt.

I dag er det stadig ofte kraftværker, der står klar i kulissen og i løbet af splitsekunder eller minutter kan træde til eller skrue op eller ned og dermed sikre, at der altid er stabilitet og balance mellem elproduktion og elforbrug. For der er brug for reserver, hvis der sker uventede ting i elsystemet, fx hvis en komponent i højspændingsnettet fejler, en elforbindelse falder ud, eller en vindfront kommer lidt senere end ventet. Bliver produktionen fx større end forbruget, bliver systemet overbelastet, er produktionen omvendt mindre end forbruget, eller kan strømmen ikke komme frem, får vi strømafbrydelser.

Figur med forklaringer over elforsyningssikkerhed

El med varme eller varme med el
Men i takt med at de traditionelle kraftværker lukker eller kører i færre og færre timer, fx kun kører, når de laver fjernvarme, så skal nye, grønne løsninger kunne levere reserve- og balanceydelser. Ligesom de gamle kraftvarmeværker i højere grad får en rolle som ”varmekraftværker”, kan fremtidens varmeværker måske få en større rolle for balancering af elsystemet. Varmesektoren elektrificeres med store elkedler og varmepumper. De kan opsluge strøm, når det blæser, og dermed være med til at levere de nødvendige balanceringsydelser.

”Jeg ser ikke for mig et elsystem uden kraftvarmeværker”, siger Søren Dupont Kristensen. ”De vil være der og spille en væsentlig rolle, men de vil være baseret på biomasse eller anden vedvarende energi, og der vil være mindre el-effekt og færre driftstimer end tidligere, ligesom de sandsynligvis vil have installeret teknologi til fangst og lagring af CO2, også kaldet CCS-teknologi”.

På samme måde kan fremtidens brintanlæg og Power-to-X-anlæg, der skal lave grønne brændsler af vind og sol, måske få en ”X-to-Power”-rolle ved i perioder at lave strøm tilbage til nettet. Søren Dupont Kristensen nævner partnerskabet Green Hydrogen Hub, som Energinet via Gas Storage Denmark er med i, som eksempel. Her vil en af partnerne, Corre Energy, lave et Compressed Air Energy Storage-anlæg, og det er planen, at trykluft i løbet af få år skal kunne levere 320 MW til elnettet. Andre teknologier og anlæg samt store batterier, som hurtigt og kortvarigt kan balancere elnettet, vil også skyde op, forudser Søren Dupont Kristensen.

Den roterende masse
Og lige som elnettet mister nogle af sine traditionelle balanceleverandører, når kraftværkerne ikke kører, så ryger også en del af elsystemets robusthed og modstandskraft. Værkernes store generatorer roterer flere tusinde gange i minuttet og kører videre og holder elsystemet i live, hvis der fx sker kortslutninger eller andre pludselige ting i nettet. Små ting set i forhold til det store net, men ting som kan få enorme konsekvenser, hvis ikke elsystemet kan holde sin ”puls”.

De vindmøller og solceller, som i fremtiden bliver rygraden i elsystemet, er bygget op på en helt anden måde end kraftværker. I modsætning til de termiske kraftværkers og de nordiske vandkraftværkernes mekaniske, roterende masse, har de effektelektronik, og det understøtter ikke på samme måde stabiliteten i elsystemet, når det uventede sker. I nogle tilfælde gør effektelektronikken det faktisk værre. Søren Dupont Kristensen forventer, at kraftværker også i fremtiden vil kunne levere noget af den nødvendige balance og stabilitet – kraftværker, der vil køre på grønne brændsler og måske kun er i markedet for at levere ”systemydelser”. Ydelserne vil også i højere grad kunne købes i internationale markeder fx de andre nordiske lande.
Men det vil ikke være nok til at sikre fortsat høj forsyning.

Billede af solceller og citat v/ Søren Dupont Kristensen

Løsninger findes ikke i dag
Derfor er der brug for både at finde nye, grønne måder at balancere elsystemet i dagligdagen, og også tekniske løsninger til de hændelser som er få, men som kan mørklægge regioner eller landsdele, hvis ikke elsystemet er robust. Og derfor arbejder Energinet på tværs af afdelinger og med tråde ud til alt fra virksomheder til forskere i ind- og udland på at finde og skabe de markedsmodeller og tekniske løsninger, som skal sikre elforsyningen i et fundamentalt anderledes elsystem. Mange af løsningerne findes ikke i dag.

”Vi er et af de lande, der er nået allerlængst med at få energien, som vinden blæser og solen skinner, og derfor møder vi udfordringerne før de fleste andre. Mange andre lande vil også stå med samme problemer før eller siden, men da vi er blandt de første, har vi ingen steder at gå hen og trække løsningerne ned af hylderne,” siger Søren Dupont Kristensen og peger på tre af de mange tiltag, der skal bringe danskernes elforsyning sikkert ind i en grøn fremtid.

Tre tiltag, der bidrager til en forsyningssikker fremtid
I Texas, Californien, Australien, Irland og England har de også store mængder fluktuerende energi og perioder, hvor sol eller vind leverer al energien. Derfor er Energinet netop gået sammen med
systemoperatørerne i de lande i samarbejdet Global Power Transmission Consortium, G-PST. Med førende forskere og firmaer kigger G-PST på, hvordan teknikken kan skrues sammen og sikre stabiliteten og robustheden i fremtidens elsystem.

Herhjemme har et pilotprojekt vist, at prognoserne for vindmøllernes elproduktion er så præcise, at vindmøllerne nu på lige vilkår med fx de traditionelle kraftværker kan byde ind og levere nogle af de reserver og balanceringsydelser, Energinet har brug for.

... Strøm er helt afgørende for, at samfundet kan fungere, og vi må ikke ende med, at et grønt elsystem går oftere i sort.

Sammen med henholdsvis Siemens og Danfoss har Energinet undersøgt, hvad der skal til, for at mange af Siemens køle- og ventilationsanlæg i shoppingcentre, i institutioner osv. og et brintanlæg ved Danfoss fabrik i Nordborg kan køre og stoppe alt efter elsystemets behov for balance. Ud over at det skal være teknisk muligt, skal det også kunne betale sig for nye leverandører at levere fleksibilitet og deltage i balancemarkederne.

”Vi er ved at forlade et elsystem, hvor produktionen tilpasser sig og laver præcis den mængde strøm, vi som forbrugere har tænkt os at trække ud af stikkontakterne, uden skelen til den aktuelle pris i
elmarkedet. I et helt grønt elsystem vil produktionen være meget svingende, og forbruget skal i meget højere grad være fleksibelt og tilpasset til vind og vejr. Og ikke nok med det, strømmen vil ikke blive lavet nær de store byer og forbrugscentre, men langt ude på havet eller i egne af landet, hvor der hverken er forbrug til at opsluge produktionen eller et elnet tilstrækkeligt stærkt til at transportere strømmen væk. Læg dertil, at vi det næste årti skal finde helt nye måder at sikre, at elsystemet er både i balance og altid er stabilt. Det er en kæmpestor opgave, vi er i gang med, men vi skal lykkes – strøm er helt afgørende for, at samfundet kan fungere, og vi må ikke ende med, at et grønt elsystem går oftere i sort,” siger Søren Dupont Kristensen.

Kontakt os

Effekttilstrækkelighed

Kia Marie Jerichau

”Større produktion fra vedvarende energi giver flere ubalancer i elsystemet. Samtidig ændrer aktørbilledet sig markant – reserverne skal komme fra nye grønne kilder. Og vi skal have lært nye aktører, at de kan levere systemydelser og hvordan de gør det – for de har ikke nødvendigvis elmarkedet som deres primære forretningsområde.”

Nettilstrækkelighed

Anders Steen Kristensen

”Der kommer stor spredning på produktion og forbrug – både over tid og geografi - og der bliver brug for mere elnet. Men vi skal udbygge klogt og nok også som samfund acceptere, at der kan være timer på året, hvor fx et solcelleanlæg ikke kan komme af med 100 % af sin produktion. Hvis vi skal bygge elnet til alt og til alle tider, så bliver det dyrt, og vi kommer til at genere flere borgere med kabler og ledninger.”

Robusthed

Christian Flytkjær

”Fremtidens grønne anlæg har ikke den samme stabiliserende effekt for elsystemet som de klassiske store tunge kraftværker havde det. Der er derfor stor debat hos verdens systemoperatører herunder Energinet, forskningsinstitutioner og anlægsudviklere om, hvordan grønne anlæg kan bidrage med dette.”

Informationssikkerhed

Bent Myllerup Jensen

”Når vi i fremtiden skal overvåge et grønt elnet og være i stand til at sikre danskernes forsyning timer og dage frem, vil det kræve beslutningsstøtte af helt andre dimensioner. Informationer og data fra tusindvis af mindre enheder vil kræve intelligente digitale løsninger, som kan sætte os i stand til på få minutter at træffe de rigtige beslutninger. Flere data og it-systemer er nødvendige, men øger kravet om en høj it-sikkerhed.”

ABONNER PÅ PUBLIKATIONER

Modtag besked direkte i din i indbakke, når der er nyt.