|
Startsidan
|
|
Vindkraft - Energikälla med dyrbara konsekvenser |
|
|
|
|
Priset för stora investeringar i vindkraft är högt. Minskad vattenkraftsproduktion och sämre överföringsförmåga i stamnätet blir några av konsekvenserna. Av Klas Roudén, civilingenjör, Bromma Innan det stora spadtaget tas för storskalig vindkraftsutbyggnad i norra Sverige måste alla kort läggas på bordet när det gäller konsekvenserna för kraftsystemet. En bra utgångspunkt för noggrann analys är Svenska Kraftnäts (SvK:s) vindkraftsutredning från 2008-06-01. Analysen måste konkretiseras med de rent praktiska konsekvenserna för kraftsystemet. Problemen lindas in i vaga begrepp och formuleringar, t.ex: "…vi saknar en marknadsdesign som smidigt kan hantera de olika producenterna…" och "Det vatten som måste spillas förbi kraftverken skulle kunna pumpas baklänges i älven" eller "Vattenkraften måste bli bättre på att hantera reglerreserver rationellt och variera körningarna med hänsyn till verkningsgrader och fallhöjder" (professor Lennart Söder, KTH, i Elbranschen 5-6/2008). Dessa citat kräver några kommentarer: - Hoppas man kunna lösa vindkraftens reglerproblem med sådana modeord som marknadsdesign?
- Önsketänkandet om tillbakapumpning gäller förstås inte i befintliga vattenkraftverk, eftersom det där helt enkelt inte är tekniskt möjligt.
- Hur mycket bättre på att hantera reglerreserver etc. ska vattenkraften bli?
Svensk vattenkraft intar i dag en absolut spjutspetsposition i detta avseende. Total produktions- och älvoptimering har bedrivits i decennier i regleringsföreningarnas och kraftföretagens regi med huvudsyftet att produktionsmaximera magasinen inom vattendomarnas ramar. Jag ska här försöka att beskriva några tänkbara praktiska konsekvenser av storskalig vindkraftsutbyggnad, speciellt i Norrland, med fokus på vindkraftens fundamentala reglerbehov. Jag lämnar också några förslag (idéer) till tekniskt/ekonomiskt rimliga lösningar på reglerproblemet för att undvika produktionsförluster för vattenkraften och minskad stamnätskapacitet. Att etablera vindkraft i Norrland har vissa fördelar jämfört med södra Sverige där den ekonomiska potentialen visserligen är bättre. Norrut finns större tillgängliga markområden, ofta med mindre konkurrens från andra intressen. Produktionskapaciteten är relativt sett högre vid samma vindprofiler tack vare högre luftdensitet (kallare luft med högre anslagseffekt). En absolut förutsättning för storskalig utbyggnad av vindkraften är att det finns tillräcklig reglerkapacitet i kraftsystemet. etta på grund av de stora osäkerheterna i vindprognoser, speciellt beträffande tiden, men också när det gäller energikvantiteten. För stabil kraftbalans krävs därför reglerkapacitet och överföringsmarginaler i kraftsystemet. Här kan några huvudresurser urskiljas: energilagring via andra kraftslag, laststyrning samt tillräcklig överföringsförmåga, speciellt i stamnätet, så att energin från aktuell vindkraftsproduktion kan överföras. Följande tänkbara reglermöjligheter med brister eller problem finns: • Pumpkraft, och här avses "äkta" pumpkraft, d.v.s. normalt mellan två separata magasin, där aktuellt aggregat kan pumpa upp vatten från ett nedre till ett övre magasin för senare återförande via produktion till det nedre. I dag finns endast något enstaka sådant pumpkraftverk av betydelse. Tyvärr spelade här staten i början av 1990-talet i ett bisarrt nollsummespel bort möjligheten att behålla Juktans stora pumpkraftverk (335 MW, en miljardinvestering) i Umeälven. Nollsummespelet bestod i att kraftverket blev olönsamt för Vattenfall AB genom att Svenska Kraftnät skulle tillämpa ordinarie punkttariff för både produktion och konsumtion (pumpning). Vattenfall beslöt då att lägga ner pumpkraftverket och överlät vattendomen för Blaiksjön (övre magasinet) till ett gruvbolag, som gick i konkurs 2007 och som dessutom brottades med stora miljöproblem vid sin verksamhet i området. Detta pumpkraftverk skulle ha varit det perfekta reglersystemet för bl.a. Skellefteå Krafts pågående storsatsning med ca 300 MW vindkraft i just Blaikenområdet. Vitala delar av pumpkraftverket finns bevarade och staten borde nu utreda frågan om att återuppta driften. • Reglering av konventionell vattenkraft Som nämnts sker sedan decennier mycket noggrann optimering av vattenkraftsproduktionen så att resultatet ett normalår blir 65-66 TWh.Sedan ca 30 år tillbaka är kronan på verket den s.k. börvärdesomvandlingen, där varje löpande körorder/station (totalflöde) resulterar i datorstyrd optimal flödesfördelning mellan tillgängliga aggregat med hänsyn till stationens sammanlagrade verkningsgradskurva vid totalflödet och aktuell nettofallhöjd. Genom allt noggrannare kartläggning av data för älvar och magasin (gångtider för flöden, magasinsinnehåll m.m.) blir i dag överensstämmelsen mellan planering i uttag från långtidsmagasin och aktuell produktion som regel mycket god. Till detta bidrar också tillrinningsprognoser av hög kvalitet för mellantillrinningar till alla magasin. Vattenkraftsföretagen kan sålunda i dag mycket precist planera och produktionsmaximera inom vattendomarnas ramar, där ledordet är bästa verkningsgradskörning i realtid och där spill förekommer mycket sparsamt och då i allmänhet i form av utbyggnadsspill (otillräcklig aggregatkapacitet för aktuellt flöde). Om inte vindprognoserna radikalt förbättras, och om vindkraftsproduktionen ska prioriteras med gynnsammare certifikatstilldelning än vattenkraften, och därmed få någon slags "gräddfil", som t.ex. i Danmark, kommer dagens noggranna vattenkraftsoptimering att bli allvarligt störd. Genom att bästa verkningsgradskörningen då ofta måste överges kommer detta ofrånkomligt att leda till en total minskning av vattenkraftsproduktionen. Om man vill måla fan på väggen kan man exempelvis råka ut för följande avarter i driftskedet: - I värsta fall vattenbrist i korttidsmagasinen, om man planerat tappningen från långtidsmagasin för snålt och litat på vindenergikvanta som kommer för sent eller mer eller mindre uteblir. T.o.m. effektbrist kan då uppstå.
- Kraftbalansspill på grund av otillräcklig nätkapacitet i aktuellt område eller hög frekvens.
- Mycket kraftig avvikelse från bästa verkningsgrad vid min.körning ("som att köra bilen på tvåan på motorvägen") på grund av otillräcklig nätkapacitet eller hög frekvens.
Denna vindkraftens "gräddfil", med åtföljande ryckig vattenkraftskörning, skulle också kräva omförhandling av gällande vattendomar. Här får man konsekvenser i form av: - Snabbare vattenståndsvariationer som komplicerar vardagstillvaron vid älvarna.
- Ökade påfrestningar på de lokala biotoperna i vattendragen och störningar i fisket vid snabba flödes- och ytvariationer.
• Reglering av kärnkraft Detta avser speciellt samkörning med vindkraft i södra Sverige. För reglering av kärnkraften, något som är möjligt och ibland förekommer, är även här tidsaspekten helt avgörande, eftersom reglering av kärnkraft måste ske med god framförhållning och med långsamma ramper. • Laststyrning Nya abonnemangsformer för lastobjekt (inkl. HVDC-länkarna till kontinenten) kan här tänkas: frånkoppling (nedreglering) när prognostiserad vindkraftsproduktion uteblir eller kraftigt reduceras. Tillkoppling (uppreglering) när produktionen blir högre eller kommer tidigare än prognostiserat, allt under förutsättningen att tillräcklig nätkapacitet finns. • Reglerkapacitet i stamnätet, behov av utbyggnad För totaloptimering av vatten- och vindkraftsproduktion, och därmed minimering av produktionsförluster för båda, måste stamnätet från övre Norrland byggas ut för åtskilliga miljarder och ännu mer om vindkraften byggs ut i norra Norge. Svenska Kraftnät har i sin utredning angett 10 TWh vindkraft i Sverige som en gräns innan stamnätets överföringskapacitet måste förstärkas. Man kan ifrågasätta om inte denna gräns är väl högt satt, eftersom Danmark (speciellt Jylland) sedan flera år får successivt allt mer hjälp med reglerarbetet för sin vindkraft via samkörningsförbindelserna. Med dagens stamnät närmar vi oss nu snabbt den gränsen, speciellt som Energimyndigheten har föreslagit ett nytt planeringsmål på 30 TWh vindkraft fram till 2020. Nu till några tänkbara tekniskt/ekonomiskt negativa konsekvenser vid storskalig vindkraftsutbyggnad i speciellt norra Sverige, trots nämnda mångmiljadsatsning: Om stamnätets kapacitet inte tillåter planerad drift av både vatten- och vindkraftverk i aktuellt nätområde, och om då synkrongeneratorer i vattenkraften stoppas, kommer stamnätets överföringsförmåga att minska. Detta gäller i synnerhet vid stopp av större vattenkraftsaggregat i nära anslutning till stamnätet. Orsaken till detta är att man mister ett reaktivt stöd i synkrongeneratorer för spänningsreglering, vilket är en grundsten i stamnätets överföringsförmåga, speciellt vid allvarliga s.k. dimensionerande fel. Hittills är vindkraftsutbyggnaden i Sverige i stort sett enbart baserad på asynkrongeneratorer som själva har mycket svaga spänningsreglerande egenskaper men som kan förses med kraftelektronik för spänningsreglering. I motsats till vad som gäller för vattenkraftens synkrongeneratorer ställs f.n. inga som helst krav på reaktivt stöd till stamnätet från vindkraftens asynkrongeneratorer. I driftskedet kommer den systemansvariga, Svenska Kraftnät, förstås att se till att driftsäkerheten ändå bibehålles genom att tillämpa några principiellt olika metoder: • Motköp med bibehållen vindkraftsproduktion men med stopp av vattenkraftsaggregat, vilket enligt ovan innebär överföring vid en lägre gräns. För att bibehålla kraftbalansen, sker ersättande produktion/effektinmatning i södra Sverige. I allra gynnsammaste fall kan det sistnämnda ske genom ökning av mindre kvantiteter svensk eller norsk vattenkraft, eventuellt effektinmatning via Fenno-Skan (HVDC från Finland). Men då dessa resurser ofta redan är utnyttjade återstår "standardmetoden", produktion via gasturbiner (dyraste produktionsslaget) eller annan dyr fossilkraft (från kontinenten eller eventuellt i Sverige om sådan är infasad före motköpet). Värsta avarten för att släppa fram prioriterad vindkraft skulle rent hypotetiskt kunna vara fortsatta motköp om det finns ytterligare behov ur driftsäkerhetssynpunkt att minska överföringen i stamnätet. Förutom den negativa posten med motköpskostnaden blir alltså konsekvensen oftast kontraproduktiv ur miljösynpunkt genom den ersättande fossilkraften. • Total överföring vid om möjligt oförändrad gräns genom enbart nedreglering av vattenkraftsaggregat (d.v.s. ej stopp, i synnerhet inte av större aggregat nära stamnätet). Detta innebär dock normalt vattenkraftsproduktion vid sämre verkningsgrad genom körning av aggregat vid låg effekt och dessutom troligen ofta kraftbalansspill, eftersom prioriterad vindkraft blockerar planerad vattenkraftsproduktion. SvK får stå för merkostnaden för den oekonomiska körningen för att bibehålla aktuell överföringsgräns. Ett annat skäl till att ha vissa vattenkraftsaggregat rullande kan som i dag vara för den momentana aktiva reservhållningen (frekvensregleringen), vars behov torde öka på grund av vindkraftens osäkrare produktionsplan jämfört med kärn- och vattenkraft. Om sådan ineffektiv och företagsekonomiskt olönsam vattenkraftskörning blir frekvent finns det risk att vissa vattenkraftsaggregat avvecklas till skada för effektbalansen. • Stopp av vindkraftsproduktion i stället för av vattenkraftsaggregat för att vidmakthålla överföringsförmågan. Förhoppningsvis kommer inte de blivande regelverken att förhindra detta naturliga steg i akuta lägen. Risken för produktionsförluster i vattenkraften borde kunna minimeras genom naturliga prissättningsregler för vattenkraft visavi vindkraft om det specifika kraftvärdet för vattenkraftsmagasinens lagrade energi normalt vore högre än ett motsvarande konstlat och "uppblåst" värde för olagrad vindkraft, med undantag för situationer med utbyggnadsspill. Avslutningsvis lämnas här några förslag (idéer) till en rimlig lösning på vindkraftens reglerproblem, speciellt vid storskalig utbyggnad i Norrland. • Utbyggnad av stamnätet till Norrland genomförs till det som krävs för tillkommande vindkraft utan att denna ska få konkurrera ut befintlig vattenkraftproduktion via en konstlad marknadsdesign. SvK svarar för investeringen. Om ändå brister i nätkapacitet uppstår i driftskedet, bör planerad vattenkraftsproduktion ha företräde före vindkraft som inte går att lagra, såvida inte detta kan ske via pumpkraft. Vindkraft måste alltså få blåsa bort, när vattenkraften riskerar produktionsförluster. • Krav ställs på vindkraftens spänningsreglering (reaktiv inmatningsförmåga), vilket kan lindra kapacitetsminskningen i stamnätet. • Om ytterligare stamnätsutbyggnad ändå genomförs för att öka vindkraftsproduktionen utöver ovanstående alternativ, där alltså vattenkraftsproduktionen bibehålls, bör den tillkommande investeringen i första hand belasta vindkraftsföretagen. • Förutsättningarna för att öka andelen kärnkraft som reglerkraft utreds. • Utbyggnad av kontraproduktiv fossilbaserad produktion som reglerkraft för vindkraft, eller användning av befintlig dito, kringgärdas med mycket stora restriktioner (vilket då bör begränsa vindkraftsutbyggnaden något och därmed dess reglerbehov). • Vindkraftsproduktion nattetid ges speciellt gynnsamma villkor. Exempelvis bör energiavgiften i SvK:s punkttariff då utgå. • Staten initierar en utredning för att undersöka förutsättningarna för återupptagande av driften i Juktans pumpkraftverk. Förutsättningarna för andra möjliga (större) pumpkraftverk i Norrland utreds. • Pumpkraftverk befrias helt från SvK:s punkttariff. Detta kommer att ge gynnsamma förutsättningar för bl.a. laddning av elhybridbilar genom större flexibilitet i stamnätet för överföring av vindkraftbaserad energi.
|
|
|
Nyheter
|
Sveriges största landbaserade vindkraftsanläggning invigs ... |
|
Läs mer...
|
|
Låga nivåer höll uppe elpriset ... |
|
Läs mer...
|
|
Lättare att välja rätt lampa ... |
|
Läs mer...
|
|
Ny vd på Tekniska Verken... |
|
Läs mer...
|
|
Skellefteå Kraft och Fortum samarbetar ... |
|
Läs mer...
|
|
Vindkraftsparken i Markbygden invigd ... |
|
Läs mer...
|
|
Skarp kritik mot FN:s miljöpanel ... |
|
Läs mer...
|
|
Kjell Cigré lämnar Vattenfall ... |
|
Läs mer...
|
|
Nu är det enkelt hos Enkla Elbolaget ... |
|
Läs mer...
|
|
Gatubelysning i Haparanda ... |
|
Läs mer...
|
|
Miljövänligare batteriproduktion ... |
|
Läs mer...
|
|
IT ska lösa morgondagens energiproblem ... |
|
Läs mer...
|
|
Bioenergin växer i Sverige ... |
|
Läs mer...
|
|
Reaktor stoppas för ventilbyte ... |
|
Läs mer...
|
|
Sverige kan bli stor elexportör 2012 ... |
|
Läs mer...
|
|
Vindkraftverk i Nordsjön kopplas samman ... |
|
Läs mer...
|
|
Bränsle från termittarmar ... |
|
Läs mer...
|
|
Lyckade tester med tidvattenkraft ... |
|
Läs mer...
|
|
Svevia får fler vindkraftuppdrag i Malå ... |
|
Läs mer...
|
|
Vindkraften och rennäringen samarbetar ... |
|
Läs mer...
|
|
Ny utredning om fjärrvärme från kärnkraft ... |
|
Läs mer...
|
|
Holtab får stororder ... |
|
Läs mer...
|
|
600 får lämna danska vindkraftkoncernen Vestas ... |
|
Läs mer...
|
|
Metanolsatsning planeras hos massabruk ... |
|
Läs mer...
|
|
Kina största energianvändaren ... |
|
Läs mer...
|
|
Stillastående påverkade kraftbalans ... |
|
Läs mer...
|
|
Försvarsmaktens stopp kan omfatta 1 500 vindkraftverk ... |
|
Läs mer...
|
|
Dyrt att investera i solenergi ... |
|
Läs mer...
|
|
Stockholmarna inbjuds att skapa konst på elskåp ... |
|
Läs mer...
|
|
Årligt underhållsstopp på O1 ... |
|
Läs mer...
|
|
Locum energieffektiviserar ... |
|
Läs mer...
|
|
ABB tar hem order värd cirka 100 miljoner kronor för kraftkabel mellan havsbaserade vindkraftverk ... |
|
Läs mer...
|
|
Solpaneler säljs som byggsatser ... |
|
Läs mer...
|
|
EU-pengar till Nord Balt ... |
|
Läs mer...
|
|
Osäkert för rysk naturgas ... |
|
Läs mer...
|
|
Inhemsk naturgas – tidiga förbud stoppar innovativa och effektiva energilösningar ... |
|
Läs mer...
|
|
Testcentrum för bränsleceller ... |
|
Läs mer...
|
|
Helene Biström lämnar Vattenfall ... |
|
Läs mer...
|
|
Eon bygger solanläggningar i Spanien ... |
|
Läs mer...
|
|
Mer biogas från Göteborg ... |
|
Läs mer...
|
|
El och värme ur sopor ... |
|
Läs mer...
|
|
Uranet räcker i 100 år ... |
|
Läs mer...
|
|
KTH-lektor blir EU:s expert på elnät ... |
|
Läs mer...
|
|
Energisnålt samarbete ... |
|
Läs mer...
|
|
Wallenstam satsar mer på vindkraft ... |
|
Läs mer...
|
|
Fortum förberett för hårda vindar och snö ... |
|
Läs mer...
|
|
Etanolfabrik ska leverera gas ... |
|
Läs mer...
|
|
ABB får stor ställverksorder ... |
|
Läs mer...
|
|
Höga elpriser ibland nödvändiga för att säkra elförsörjningen ... |
|
Läs mer...
|
|
Ny chef för ABB Power Systems i Sverige ... |
|
Läs mer...
|
|
Klimatpanelen räknade fel på 315 år ... |
|
Läs mer...
|
|
Finlands elförbrukning minskade 2009 ... |
|
Läs mer...
|
|
Moderniseringar ökar produktionen ... |
|
Läs mer...
|
|
Ryckig energipolitik ger höga elpriser ... |
|
Läs mer...
|
|
Bättre prognos för vattenflöden kan sänka elpriset ... |
|
Läs mer...
|
|
ABB får stor vindkraftsorder ... |
|
Läs mer...
|
|
Stort intresse för elbilar ... |
|
Läs mer...
|
|
2009 - rekordår för Fortums kärnkraftverk ... |
|
Läs mer...
|
|
Forsmarks produktion 2009 ... |
|
Läs mer...
|
|
Världens första 800 kV HVDC-länk i drift ... |
|
Läs mer...
|
|
Vindkraft och vågkraft skapar konstgjorda rev ... |
|
Läs mer...
|
|
Energiuka 2010: Energi-Norge, quo vadis? |
|
Läs mer...
|
|
Elforsk seminarium den 21 januari ... |
|
Läs mer...
|
|
Oberoende Elhandlare: Kärnkraften behöver nya ägare ... |
|
Läs mer...
|
|
Smarta fönster kan minska energibehov ... |
|
Läs mer...
|
|
Siemens vann 800 kV-matchen mot ABB i Kina ... |
|
Läs mer...
|
|
Uttagsskatt inte motiverad ... |
|
Läs mer...
|
|
Vattenfall bygger brittisk vindkraft ... |
|
Läs mer...
|
|
Ansträngt effektläge ... |
|
Läs mer...
|
|
EI: Stor skillnad mellan elavtalen när 2009 summeras ... |
|
Läs mer...
|
|
Femtio miljoner extra till solceller ... |
|
Läs mer...
|
|
Solceller håller hög kvalitet ... |
|
Läs mer...
|
|
Krisen sänkte elanvändningen ... |
|
Läs mer...
|
|
Fortsatt tryck uppåt på elpriserna ... |
|
Läs mer...
|
|
ABB och telejätte utvecklar smart elnät ... |
|
Läs mer...
|
|
Ännu en etanolfabrik till Norrköping ... |
|
Läs mer...
|
|
Sverige delas upp i fyra prisområden ... |
|
Läs mer...
|
|
Bixia växer och tar in ny delägare ... |
|
Läs mer...
|
|
Så dåligt blev elåret 2009 ... |
|
Läs mer...
|
|