Foto: Privat

ERFARENHETEN: Elsystemet nyckeln till ett omformat energisystem

Erfarenheten.

På lång sikt ingår biobränslen i ett kretslopp men det handlar om en cykel på 70–100 år. Under den tid vi har på oss att minska koldioxidutsläppen till nära noll, 20–30 år, är det ett problem att förbränna något överhuvudtaget. El är då en renare energiform. (Okej, el är egentligen en överföringsform av energi men för diskussionens skull räknar jag den här som en energiform.) El kan framställas utan utsläpp av koldioxid genom vattenkraft, vindkraft och solceller plus några ytterligare tekniker som ännu inte kommit till storskalig användning. Här bortser jag ifrån koldioxidutsläppen vid tillverkning av den utrustningen. Kärnkraften är en katt bland hermelinerna. Den ger visserligen inget stort koldioxidutsläpp vid kärnkraftverket men en hel del vid utvinning och tillverkning av bränslet. För Sveriges del kommer kärnkraften att avvecklas fram till år 2040 (som det ser ut i dag).

En sparad kilowattimme energi är förstås den renaste energiformen. Därför måste alltid grunden till all energianvändning vara att man energieffektiviserar så långt det är möjligt. Det är absolut nödvändigt och där har vi en otroligt stor potential till förbättringar, men det tar vi inte upp denna gång. Kan då ett elsystem utan kärnkraft fungera? Dagens elsystem bygger på att vi producerar så mycket el som förbrukas för stunden. För att avgöra om det produceras för mycket eller för lite el tittar man på frekvensen i elnätet. När det förbrukas mer än det produceras sjunker frekvensen under 50 Hz och förbrukas inte all el stiger frekvensen över 50 Hz.

De stora kraftverken har synkrongeneratorer, och förbrukas det för mycket orkar de inte hålla varvtalet och frekvensen sjunker. Minskar förbrukningen går det lättare och varvtalet ökar. Den levande massan i synkrongeneratorerna med drivsystem ger också en form av stabilitet i nätet som underlättar regleringen. Vare sig vattenkraften eller kärnkraften är snabba på att öka eller minska sin effekt, utan det tar en stund.
Termiska kraftverk (det vill säga ångturbiner) som till exempel kärnkraft ska dessutom regleras genom att man ökar eller minskar tillförseln av bränsle som sedan ska generera ånga som ska driva turbinen. Det är trögreglerade system. Termiska kraftverk kan svårligen reglera sin effekt mer än tio procent på kort sikt. En synkrongenerator måste dessutom köras på rätt varvtal. Skulle belastningen öka eller minska så mycket att den inte kan hålla rätt varvtal ”spårar den ur” och tappar helt förmågan att generera el. Händer det i ett kraftverk får man en kedjereaktion i de andra kraftverken och hela systemet går ner, man får ett strömavbrott helt enkelt. I det läget måste man vara snabb och koppla bort effekt för att återfå stabiliteten.

Moderna vindkraftverk har generatorer som ger sin energi till en inverter som skapar växelström med rätt frekvens. Att ändra frekvensen på en inverter går blixtsnabbt men det fordras naturligtvis att man också kan tillföra mer effekt till generatorn. Genom att köra ett vindkraftverk något under dess maxeffekt, det vill säga släppa förbi lite vind, kan man sabbt reglera upp effekten. För några år sedan trodde man att tio procent vindkraft i ett elsystem var max sedan skulle det bli instabilt men det var helt fel. Det finns elsystem som har mer än 50 procent av energin från vindkraft och som fortfarande är stabila. I Sverige har vi också vattenkraften som kan stå för en hel del av reglerkraften. Det fina med vattenkraften är att förbrukar man inte kraften finns den kvar till ett senare tillfälle i form av lagrat vatten i våra kraftverksdammar. Våra vattenkraftsdammar är gigantiska ”batterier”. Framtidens elnät kommer inte att styras genom att producera det som förbrukas utan istället förbruka det som produceras.