Det brukar sägas att det bara är kärnkraft och vattenkraft som kan hålla elnätet stabilt på 50 Hz. Något som är nödvändigt så att det inte brakar ihop med strömavbrott som följd. Men också vindkraften kan klara uppgiften, enligt ett nytt exjobb i reglerteknik på LTH (Lunds Tekniska Högskola).
För att få el räcker det inte med att det finns energikällor som matar in el i nätet. Åtminstone några måste även snabbt kunna justera tillförseln, med max några sekunders fördröjning, så att den går i takt med variationer i användningen.
Till exempel konsumerar vi vanligtvis mer el morgnar och kvällar och mindre på natten. Energikällorna måste också kunna reglera tillförseln om det plötsligt uppstår tekniska fel i kraftsystemet till följd av exempelvis kortslutning i en generator, en avgrävd kabel eller åsknedslag.
Att det är så viktigt att ha balansen under noga kontroll beror på att växelströmmen i elledningen bara marginellt får avvika från 50 Hertz, det vill säga 50 svängningar per sekund. Det beror i sin tur bland annat på att turbinerna i flera kraftkällor är designade för att rotera vid den hastigheten.
Endast vattenkraft och kärnkraft fixar frekvensregleringen idag…
I Sverige axlar idag vattenkraften med draghjälp av kärnkraften den här uppgiften.
I takt med att kärnkraften fasas ut och allt mer förnybar el ska stå för elförsörjningen finns farhågor om att vattenkraften inte ensamt räcker till för att agera frekvensreglerare. Att använda el från sol och vind för att automatiskt justera effektbalansen görs inte idag.
Men det finns ett sätt som diskuterats men aldrig testats i större skala eller i praktiken:
Att låta vindkraften som utgångsläge gå på mindre effekt än vad vinden faktiskt medger. Då finns marginal att höja produktionen om frekvensen skulle börja falla. Effekten kan regleras genom att vrida bladen upp mot vinden. Då släpper vindkraftverket förbi lite av den vind bladen annars skulle fånga.
Johan Lindberg är student i teknisk fysik vid LTH, Lunds universitet, och har gjort simuleringar för svenska och nordiska förhållanden på hur bladvinkelreglering skulle fungera vid en plötslig störning respektive om vindkraften fortsätter som idag. Han har också analyserat vad som skulle hända om kärnkraften i Sverige ersätts med vindkraft och jämfört det med dagens situation.
Enligt hans resultat skulle metoden med bladvinkelreglering fungera:
– Till och med bättre än idag i vissa fall eftersom dynamiken i ett vindkraftverk är snabbare än dynamiken i vattenflödet hos vattenkraftverk, säger han.
Allra bäst blir det att använda vindkraftverk för frekvensreglering när det blåser mycket.
– Då bidrar vindkraftverken mest till elsystemet. Och då är elpriset lägst och förlusten att släppa förbi en del av vinden blir minst.
Att på något sätt göra vindkraftverken mer flexibla tycks alltså vara en förutsättning om vinden ska spela en större roll i det framtida elsystemet.
Hur gör man när det inte blåser? Då kommer det mesta av effekten i elnätet från vattenkraft som har svängmassa som ger tröghet.
– Detta är redan situationen idag under sommaren när många kärnkraftverk är under revision och det blåser lite, förklarar Johan Lindberg.
Störst problem väntas det istället bli när elen kommer från sol och vind – om vindkraftverken fortsätter som idag och inte tillåts frekvensreglera – och det därmed finns lite svängmassa.
