”Kärnkraften behövs för ett driftssäkert elsystem”

Det svenska elkraftsystemet kännetecknas fortfarande av stabil drift och robusthet samt att det tål även allvarliga störningar. Grunden för detta är hög kompetens hos kraftföretagen samt att produktionssystemet har en stor andel baskraft med lagringsbara energikällor som vatten- och kärnkraft samt en mindre andel biomassabaserad elproduktion.

Fördelen med att planera och driva kraftsystemet med ett sådant  energilager är uppenbar. Med undantag av miljö- och kostnadsaspekter har också fossilkraft, som hos oss sedan länge är marginell, samma fördelar rent elkrafttekniskt.

Förutom ökad risk för effektbrist vid fortsatt kärnkraftavveckling, utan ersättande basproduktion, kommer driften av det svenska kraftsystemet att ändra karaktär.

Frekvensregleringen i det nordiska växelströmssystemet har som mål att hålla frekvensen stabil kring 50 Hz.

Elmarknaden, avvecklingen i Barsebäck med mera har medfört försämrad frekvenskvalitet. Detta problem är knappast märkbart för en vanlig elkonsument, men betraktas av systemansvariga (Svenska kraftnät, Stattnet m fl) som ett tecken på försämrad driftsäkerhet, vilket åtgärdas genom ökning av dyr reglering i vattenkraft. Ofta finns enkla förklaringar till svängningar i nätfrekvensen, men det är allvarligare när orolig frekvens kan härledas till minskande så kallad svängmassa. Vad menas då med detta?

Jo, ett växelströmssystem har i sina roterande aggregat upplagrad rörelseenergi (svängmassa), vilken automatiskt utnyttjas vid ökning av belastningen. Lite förenklat kan man säga att kraftsystemets alla aggregat tillsammans utgör ett stort svänghjul. Men dess upplagrade rörelseenergi har tyvärr mycket kort livslängd, endast 5-10 sekunder. Sedan kollapsar hela systemet.

Det som hindrar att så sker, till exempel vid plötsliga lastökningar eller bortfall av produktion, är att utpekade vattenkraftaggregat känner frekvensfallet och automatiskt ökar sin produktion och därmed stabiliserar frekvensen, men då vid ett lägre värde än 50 Hz. För att återföra frekvensen till detta värde och därmed också svängmassan till sin ursprungliga nivå startas då ytterligare vattenkraft manuellt.

Det allvarliga med att ta bort stora kärnkraftaggregat är att det är just dessa som har de största svängmassorna. Vid lägre last i kraftnätet kan detta till viss del kompenseras genom att ansluta fler vattenkraft- eller några fossileldade aggregat med minimal produktion, vilket dock samtidigt innebär olönsam drift, men vid högre lastnivåer, då konsekvenserna av störningar är mer allvarliga, blir avsaknaden av stora kärnkraftaggregat uppenbar.

Vid fortsatt kärnkraftavveckling försvinner dessutom det stora spänningsstödet, speciellt vid störningar, från aktuella generatorer, vilket markant reducerar kraftnätets överföringsförmåga.

Men vi ska väl ersätta kärnkraften med vind och sol?

Generatorer i vindkraftverk drivs emellertid enligt en helt annan princip (asynkront) än övriga (synkrona) generatorer i kraftsystemet, vilket innebär att bidraget i svängmassa från vindkraften för närvarande är noll, men det finns teknik för att åstadkomma så kallad syntetisk svängmassa från vindkraften, vilket hittills dock är en oprövad metod.

En annan stor brist i vindkraften är att den för närvarande inte ger något stöd till att förbättra spänningen i aktuella anslutningspunkter i kraftnätet, men även här finns teknik för att åstadkomma detta.

Men tål vindkraften i dagsläget kostnadsmässigt ovan antydda merinvesteringar för att åtgärda sin totala brist på bidrag till kraftsystemets svängmassa och spänningsreglering?

Mot ovanstående bakgrund kommer ett mycket allvarligt läge att uppstå i det nordiska kraftsystemet vid fortsatt kärnkraftavveckling i Sverige. Det handlar alltså inte ”bara” om risken för effektbrist utan också om den för allmänheten mer dolda faran med ett instabilt och ”svängigt” kraftsystem med försämrad driftsäkerhet.

Ersättning av kärnkraft med vindkraft medför också ett ökande behov av reglerkraft från vattenkraften med en allt hårdare utnyttjning av vattendomarna, vilket medför ökade störningar i ekosystemet och för fisket samt för närboende. Vid de mest vidlyftiga framtida planerna för vind- och solelproduktion riskerar norrlandsälvarna att sönderregleras, vilket dessutom kommer att märkbart reducera deras nuvarande energiproduktion samt öka slitage och underhållskostnader.

Förhoppningen är att regeringen nu börjar ta sitt ansvar för Sveriges totala elförsörjning. Det räcker absolut inte med att bara snacka om vår starka elenergibalans.

Klas Roudén, civilingenjör

Tidigare verksam Svenska Kraftnät och Vattenfall