Land

Global flag icon
Global
Albania flag icon
Albania
Brazil flag icon
Brazil
Chile flag icon
Chile
France flag icon
France
Germany flag icon
Germany
India flag icon
India
Ireland flag icon
Ireland
Netherlands flag icon
Netherlands
Norway flag icon
Norway
Peru flag icon
Peru
Spain flag icon
Spain
Sweden flag icon
Sweden
Turkey flag icon
Turkey
United Kingdom flag icon
United Kingdom
United States flag icon
United States

Grid Services: Innovative løsninger for å stabilisere nettet

Solceller og vindturbiner gir ren og fornybar energi, men skaper nye utfordringer i strømnettet. Statkraft tester ut teknologi som skal bidra til å sikre Storbritannia og Irland mot å bli mørklagt.

Bernice Doyle
Bernice Doyle
Leder av Grid Services, Irland

Bernice Doyle er ansvarlig for nettjenester hos Statkraft i Irland. Enheten Grid Services er del av Statkrafts forretningsområde Vind- og solkraft Europa.

Guy Nicholson
Guy Nicholson
Leder av Grid Integration, Storbritannia

Guy Nicholson er ansvarlig for nettintegrasjon hos Statkraft i Storbritannia. Enheten Grid Integration er del av Statkrafts forretningsområde Vind- og solktraft Europa.

I tradisjonelle kraftverk som er basert på kull, gass eller vannkraft, omdannes bevegelsesenergi fra turbiner til elektrisk strøm ved hjelp av generatorer. De store turbinene har så mye treghet, og lagrer så mye bevegelsesenergi, at de uten problemer kan takle plutselige forstyrrelser i kraftforsyningen. Det er som en sykkel som fortsetter å trille lenge etter at syklisten har sluttet å trå.

– Å holde kraftnettet stabilt har blitt mer utfordrende når vi får stadig mer av vår energi fra vind- og solkraftverk, sier Bernice Doyle, leder for nettjenester i Statkraft Irland.

– Disse kraftverkene har ikke den innebygde tregheten som turbindrevne kraftverk har, og de har derfor heller ikke noe reserveenergi som kobles inn hvis en generator svikter eller en strømkabel kuttes. Det kan føre til raskt frekvensfall og destabilisering av nettet – og i verste fall mørklegging.

Vindturbiner i Irland
Ettersom mer og mer energi kommer fra vind- og solkraftverk, blir stabilitet en utfordring for strømnettet. (Foto: Shutterstock)

Uønskede utslipp

Ulike land har ulike typer teknologier for å produsere elektrisitet og ulike måter å sikre stabil strømforsyning. Norge, som får nesten all elektrisitet fra vannkraft, har generelt ikke noe problem med treghet og frekvensfall. Andre land, som Frankrike, har mye kjernekraft, der de store dampturbinene gir stabiliserende bevegelsesenergi til nettet.

De fleste andre land – inkludert Storbritannia og Irland – har ikke tilgang på store mengder vannkraft eller kjernekraft og har til nå vært nødt til å kjøre kull- eller gasskraftverk for å sikre jevn frekvens i strømnettet. Disse kraftverkene blir i økende grad kjørt bare for å stabilisere nettet, selv om det er mer enn nok kraft fra sol og vind til å dekke elektrisitetsbehovet.

– Resultatet er at vi ofte ikke får utnyttet all den fornybare kapasiteten vi har. Systemoperatørene kjører gass- eller kullkraft for å være på den sikre siden og stenger vindkraftverk som kunne levert strøm. Vi har som mål om å øke andelen fornybar kraft fra dagens 40 prosent til 70 prosent innen 2030. Skal vi nå dette målet, må vi ha løsninger som kan sikre stabilitet i nettet og ikke gi utslipp av store mengder CO2, sier Doyle.

Roterende stabilisatorer

Det er her den roterende stabilisatoren eller massetreghetskompensatoren kommer inn. Disse maskinene er laget for å levere den nødvendige tregheten som skal til for å stabilisere nettet og dermed fjerne behovet for å kjøre fossilfyrte kraftverk. Ved hjelp av svinghjul kan stabilisatorene "lagre" bevegelsesenergi på samme måte som turbiner.

– De roterende stabilisatorene er store maskiner på over 200 tonn. Mens turbinene i tradisjonelle kraftverk gjør om bevegelse til elektrisitet, bruker den roterende stabilisatoren litt elektrisk energi for å balansere friksjonstapene og opprettholde rotasjonshastigheten. Enhetene er designet med stor masse for å skape så mye treghet som mulig. Jo større treghet, jo langsommere vil systemfrekvensen endre seg under store strømbrudd eller forstyrrelser, forklarer Guy Nicholson, leder for nettintegrasjon i  Statkraft UK.   

Maskinene som Statkraft nå tar i bruk i Storbritannia, er designet av  GE Power Conversion og ABB.

Turbin i et vannkraftverk
Sted: Svartisen kraftverk i Nordland
Foto: Ole Kjartan Gjelseth

En roterende stabilisator er på mange måter lik en turbin i et vannkraftverk (bildet) og er designet med en stor masse for å skape mest mulig treghet. Jo større treghet, desto langsommere vil systemfrekvensen endres under store strømutfall eller forstyrrelser.

Hva gjør en roterende stabilisator?

Sporadiske forstyrrelser, for eksempel når et kraftverk eller en oversjøisk kabel uventet kobles fra systemet, kan forårsake ubalanse i energisystemet og påvirke energistrømmen, noe som potensielt kan føre til strømbrudd.

I slike situasjoner leverer de roterende stabilisatorene bevegelsesenergi til systemet, stabiliserer frekvensen inntil andre kraftverk, batterier eller vannkraftverk kan øke sin kraftproduksjon, og får kraftsystemet tilbake til balansert drift.

I andre situasjoner med et plutselig overskudd av kraft kan den roterende stabilisatoren absorbere kraft.

Langsiktig grønn løsning

I Storbritannia tar Statkraft i bruk roterende stabilisatorer i sine Greener Grid Parks. To slike parker er under bygging i henholdsvis Keith i Skottland og Liverpool i England, men flere er på tegnebordet.

– Nettet vårt må tilpasses den raske fremgangen som fornybar energi har gjort i Storbritannia, sier Guy Nicholson. – Noen ganger har det vært nødvendig å stenge ned vindparker og drive gasskraftverk for å holde systemet stabilt. Flere prosjekter som Keith Greener Grid Park vil bety at det blir en saga blott. Den roterende stabilisatoren gjør jobben uten utslipp av klimagasser, og det er akkurat det vi ønsker.

De to maskinene på Keith ventes å være i gang høsten 2021, fulgt av prosjektet i Liverpool like etter. Dersom dette viser seg å være en suksess, åpner det muligheten for at en rekke Greener Grid Parks kan bli anlagt både i Storbritannia og i andre land. Plassert på strategiske punkter langs strømnettet vil de kunne bidra til å hindre strømbrudd, sikre stabilitet og ikke minst redusere klimagassutslipp fra energiproduksjon.

– I Storbritannina har vi et mål om et utslippsfritt strømnett som samtidig kan levere stabil og sikker energiforsyning til private husholdninger, industri og næringsliv. Statkrafts Greener Grid Parks med roterende stabilisatorer kan bli et viktig bidrag til å nå det målet, sier Nicholson.

– Denne løsningen innebærer ikke bare at vi kan ta i bruk mer egenprodusert fornybar energi, men at vi også kan importere mer fornybar energi via undersjøiske kabler fra kontinentet. I denne sammenheng er også den planlagte sjøkabelen fra Norge til England interessant. Den skal gi oss tilgang på fornybar norsk vannkraft og gi Norge strøm fra britisk vindkraft når det er behov for det.

Tidlig ute

Statkraft ble tildelt stabilitetskontrakten som en del av National Grids Stability Pathfinder Project for å oppfylle ambisjonene om at kraftsystemet innen 2025 kan drives uten karbonutslipp. Statkraft tror det vil være økt etterspørsel etter stabiliserende nettjenester etter hvert som produksjonen av fornybar energi øker.

– Statkraft har en stor fordel som en stor og svært erfaren produsent av fornybar energi og er et selskap med solid kjennskap både til markedet og forvaltning av energiressurser.  

Statkraft høster erfaring fra de stabiliserende nettjenestene som selskapet leverer i Storbritannia og Irland, men det kan raskt bli aktuelt å tilby slike tjenester i andre land med tilsvarende utfordringer, sier Doyle.

– Italia er ett eksempel. Landet skal bygge ned en rekke kullkraftverk og bygge ut mye fornybar kraft, og landet vil i det kommende tiåret møte mange av de samme utfordringene som vi har i Irland. Det kan absulutt bli et interessant marked for Statkrafts stabiliserende nettjenester.

– Verken batterier eller roterende stabilisatorer er ny teknologi, men det å bruke dem til stabiliserende nettløsninger er nytt og innovativt. Her er Statkraft tidlig ute, avslutter Doyle.

"Et legeme forblir i ro eller fortsetter i en rettlinjet bevegelse med konstant fart hvis ingen kraft virker på legemet eller hvis summen av kreftene som virker på det er lik null."

Massetreghet, eller inertia, er et fenomen som beskrives i Isaac Newtons første lov, treghetsloven. Jo større masse et legeme har, desto mer treghet og mer bevegelsesenergi har det.

Hva med batterier for å stabilisere strømnettet?

I likhet med roterende stabilisatorer eller turbindrevne kraftverk kan batterier brukes for å stabilisere frekvensen i strømnettet, og de kan gjerne brukes i kombinasjon. Batterier er faktist den raskeste løsningen for å levere store mengder strøm til nettet i en nødsituasjon.

Bare i løpet av 2020-2021 har Statkraft satt i drift to store batteriparker i den irske republikken. Den ene batteriparken, i Kilathmoy, hadde våren 2021 vært i drift i et år og har flere ganger vært avgjørende for å stabilisere det irske strømnettet.

Batteripark i Kilathmoy
Statkrafts batteripark i Kilathmoy i Irland.

– Batteriene kan levere strøm til nettet i løpet av brøkdeler av et sekund ved fall i frekvens og er den raskeste kraftreserven som finnes tilgjengelig, sier Bernice Doyle, ansvarlig for nettjenester i Statkraft Irland.

Batteriteknologi er imidlertid ikke noen løsning for langvarig lagring av store mengder energi for å takle lengre perioder med lav produksjon fra sol- og vindkraft. Til slike situasjoner er det inntil videre bruk for fossildrevne kraftverk.

– Batteriparkene vi har nå, har kanskje reserverer for en halvtimes drift, og i fremtiden kan vi komme opp i to-fire timer. Dette er en måte å bidra til å stabilisere nettet i dag, og batteriene gir også kortvarig lagring av overskuddskraft for salg på kraftmarkedet. For langvarig lagring av overskuddsenergi fra fornybar kraftproduksjon må man nok se etter andre løsninger, som for eksempel grønn hydrogen, sier Doyle.

Hydrogen kan brukes som drivstoff, men også til å drive turbindrevne kraftverk, som kan virke stabiliserende i nettet på samme måte som kull- eller gasskraftverk.

Grid Stabilising Services

  • Nettjenester er ulike tjenester for å holde frekvensen og spenningen i strømnettet stabilt. I mange regioner har denne stabiliteten tradisjonelt blitt levert av kull- eller gasskraftverk.

  • Nettjenester er et nytt og voksende forretningsområde for Statkraft og er spesielt lovende i Irland og Storbritannia.

  • Nettjenester representerer en betydelig mulighet til å utvikle et nytt og lønnsomt forretningsområde.

  • Statkraft ble tildelt fire stabilitetskontrakter av National Grid ESO i januar 2020 som en del av National Grids Stability Pathfinder Project. Disse prosjektene vil bidra til å oppfylle ambisjonen om at det britiske kraftsystemet kan operere utslippsfritt innen 2025.

  • Statkraft UK har inngått kontrakt med GE Power Conversion om å installere roterende stabilisatorer på Statkrafts stabilitetsprosjekter i Skottland.

  • Statkraft UK har inngått kontrakt med ABB om synkrone kompensatorer med høy treghet på Lister Drive i Liverpool.

  • Statkraft Ireland har fullført byggingen av to store batteriparker i Irland – Kilathmoy og Kelwin-2.

  • Statkraft får betalt for nettjenestene gjennom en avtale med systemoperatørene National Grid Electricity System Operator (NGESO) i Storbritannia og EirGrid i Irland.



Relaterte artikler

  • Largest battery energy storage projects in Northern Ireland

    Statkraft, Europe’s leading producer of renewable energy and route-to-market services, will provide market-access and optimisation services for 100 megawatt (MW)of battery energy storage projects in Northern Ireland on behalf of Gore Street Energy Storage Fund and asset management company, Low Carbon.

    Les mer