I Sverige är vi vana vid att elnätet alltid levererar kraft, sommar som vinter. Större strömavbrott är väldigt sällsynta, även om det har hänt. Allt för mycket intermittent kraft till elnätet kan göra det instabilt. Väderberoende kraft som balanseras av fossilgas och import är ett dyrt och farligt sätt att bygga elsystem och ändå är det just så som man bygger ut elnätet i Europa. Säkra, kontinuerliga kraftkällor, som kärnkraftverk, utsätts för mycket kritik och tas hellre ur drift än att nybyggas.
Av Jörgen Städje
Blackouterna
Några minns nog den stora störningen 1983 när halva Sverige mörklades. Det var underskott i elproduktionen i södra Sverige vilket uppvägdes av överföring från norra Sverige via sex 400-kV-ledningar samt genom import från Norge. Ett ställverksfel i Hamra utanför Enköping medförde att två stycken 400-kV-ledningar slogs ut. De återstående fyra ledningarna hade inte kapacitet att överföra tillräcklig effekt, varför spänningen snabbt sjönk i hela södra Sverige. Flera kärnreaktorer snabbstoppades. På cirka tre sekunder hade södra Sverige mörklagts. Ett exempel när flera felkällor slog till samtidigt.
I februari 2021 gick delar av Texas elnät ned i flera dagar, huvudsakligen beroende på bristande redundans, eftersom redundans kostar pengar och marknaden inte vill stå med dyra reservkraftverk som samlar damm. Katastrofen orsakade minst 57 dödsfall i 25 län och fler än 4,5 miljoner hushåll och företag blev utan ström.
Tyskland har haft ett antal stora strömavbrott beroende på mänskliga misstag, men fortsätter att stänga säkra, kontinuerliga kraftkällor, som kärnkraftverk, och förlita sig på sol och vind, tvärt emot gängse elkraftserfarenheter.
Föremål för studier
Professorn i elkraftnät på KTH Lina Bertling Tjernberg har studerat saken under en längre tid och har detta att säga:
– Själva syftet med kraftnätet är att ge rätt tillförlitlighet, inte högsta möjliga tillförlitlighet. Förr hade vi bara vattenkraft och senare kärnkraft, men nu har vi fått mycket vindkraft. Hela världen har ändrat sin produktionsportfölj. Ungefär sedan år 2009 har ingenjörerna arbetat väldigt mycket med hur man ska kunna integrera sådan intermittent produktion i kraftnätet. Produktionen ändrar sig hela tiden och vi har inte den trögheten som vattenkraften gav. Även förbrukningen ändras i och med att kunderna anpassar sin förbrukning efter elpriserna.
Distributionsnätet av idag är mycket mera komplext, med flera störningar än tidigare. Man vet inte längre exakt vilken konsumtion man har, då konsumenterna till exempel också kan vara producenter. De har blivit ”prosumers”. Detta sänker kvaliteten i näten eftersom de inte är byggda för detta, varför de traditionella tankemodellerna inte längre gäller. Visst kan det vara trevligt med många elbilar och –bussar som kan hjälpa elnätet i en krissituation, men ekvationen är inte längre enkel.
Den negativa sidan för elkvaliteten kan sammanfattas: Vi delar kraft med resten av Europa och då problem som uppstår i Europa får vi samma problem, intermittenta kraftkällor, mindre roterande massa, och digitala kommunikationsproblem vid försök att kompensera för problemen.
Men det kan också vara positivt att vi är del av ett stort hopkopplat system. HVDC-länkarna till Europa går åt båda hållen och det ger oss redundans.
Å andra sidan kan mänskligt slarv ställa till stora problem. År 2011 var det en båt som skulle passera under en kraftledning i Tyskland, men kom inte under, så man fick koppla förbi kraftledningen. Tyvärr missade teknikern som skulle koppla bort kraften att kontakta den som satt i andra änden och skulle koppla förbi, vilket gav en blackout i hela Europa.
Storbritannien drabbades år 2019 av två blackouter under tre månader, på grund av allt för stor tilltro till förnybara energikällor. Den gasdrivna kraftstationen vid Little Bedford slutade fungera och vindkraftparken vid Hornsea tappade samtidigt kontakten med nätet. Detta kunde inte stamnätet kompensera för och stora delar av England och Wales blev utan ström. Järnvägarna stannade, trafiksignalerna slocknade etc. Brittiska experter konstaterade stora kommunikationsbrister och menade att blackouter kan bli allt vanligare eftersom Storbritannien har släppt för mycket av sin konventionella energi och förlitar sig till 33 % på vind och sol. Och reservgeneratorerna vid Ipswich sjukhus fungerade inte…
Samtidigt har nya hot dykt upp. Cyberskurkar kan komma in i systemen och stänga av kraften, eller ta sig in i de smarta elmätarna och stänga olika förbrukare. Men som tur är finns det också nya metoder att skapa redundans, bland annat de stora batterilagren och nyöppnade pumpkraftverk, som Juktan.
Som jag ser det har vi nu en framtid som är mera komplex, mera instabil och med större hot, och därför måste vi skaffa oss olika robustare alternativ, som till exempel ö-drift av hela städer. I framtiden behöver vi ha flera lokala energisystem, både för elenergi och fjärrvärme.
– Kunskap och redundans är faktiskt allt.
Svenska kraftnät säger
Den ökande andelen variabel och omriktaransluten produktion påverkar utformningen av kraftsystemet. Inom Svenska kraftnät och i Norden pågår flera initiativ för att ständigt utveckla förmågor, metoder och verktyg för att kunna hantera ett kraftsystem i en förändring.
Kraftsystemet ska vara robust. Begreppet omfattar bl.a. att tillräckliga marginaler finns för att kunna hantera störningar som uppstår, oavsett orsaken till dessa. Det ska finnas tillräckligt med resurser för att hantera olika situationer som kan uppstå, om det t.ex är vindstilla eller stormar, och andra typ av situationer.
Vi jobbar med flera resurser för balansering och stabilisering. I dagsläget utgörs de största enskilda felen av stora kärnkraftsaggregat och HVDC-förbindelser till andra synkronområden. I framtiden kan finnas ett intresse från olika aktörer att ansluta anläggningar som är större än dagens dimensionerande fel. Det kan exempelvis handla om nya stora kärnkraftsreaktorer, havs- eller landbaserad vindkraft, vätgasanläggningar och HVDC-förbindelser. Detta kan komma att påverka behovet och utformningen av frekvenshållningsreserven FCR-D, alltså när SvK köper kraft tillfälligt från privatägda batterier för att hålla nätfrekvensen vid 50 hertz.