Så kan vindkraften göra svenska elnätet stabilt

2021-04-09 06:00  

I flera länder används vindkraftverk för att reglera frekvensen i elnätet. I Sverige har det hittills inte gjorts. Men nu är försök på gång.

Det nordiska elsystemet ska ha en frekvens på 50 Hz. Om frekvensen varierar för mycket sätts olika verktyg in för att reglera nivån, så kallade stödtjänster.

Rent praktiskt görs det genom att effekt tillförs eller tappas ur elsystemet. Om frekvensen sjunker måste effekt skjutas till, om den stiger måste effekt tankas ur.

Traditionellt har det varit vattenkraften som har skött det mesta av frekvensregleringen i Sverige. Men när andelen förnybar energi ökar i systemet måste fler resurser sättas in. Svenska kraftnät bedömer att stödtjänsterna kommer att öka från 1,5 miljarder kronor 2020 till nästan 3 miljarder 2023.

Vindkraft har av en del pekats ut som en möjlig lösning. I några länder, bland andra Kanada, Irland och Danmark, används redan vindkraftverk för att reglera frekvensen i elnätet.

Drygt 500 vindkraftverk i Kanada har teknik för att kunna bidra med frekvensreglering i elnätet med hjälp av syntetisk svängmassa och justering av rotorbladens vinkel. Foto: Enercon

I Sverige har det ännu inte gjorts, men flera aktörer har påtalat möjligheten. Till exempel har Vattenfall föreslagit det för Gotland. Svenska kraftnät, som ansvarar för det svenska elsystemet, har också studerat frågan.

– Vi ser att det finns en stor potential, men det finns också stora utmaningar som man behöver lösa. Det är väldigt svårt att kvantifiera hur leveransen ser ut, säger Robert Eriksson, gruppledare på Svenska kraftnät.

Svårigheten handlar framför allt om att själva vinden är ojämn. Hur ska vindkraftsägaren och systemoperatören veta hur mycket effekt som tillfördes eller tappades ur systemet för frekvensens skull om vinden plötsligt mojnar? Båda aktörerna måste i förväg veta att vindkraftverket klarar att leverera rätt mängd effekt tillräckligt snabbt och lagom uthålligt.

– Vi jobbar med frågan men den är inte helt trivial. Frekvensreglering från vindkraft finns implementerat i andra länder men vi har inte riktigt fått reda på hur de gör. Ibland tar de fram ganska avancerade modeller för att kvantifiera bidraget från vindkraften, säger Robert Eriksson.

Robert Eriksson.

Just nu pågår ett forskningsprojekt där frågan sätts under lupp. Förutom Svenska kraftnät deltar Chalmers, forskningsinstitutet Rise och ett par kommersiella vindparksägare. Ambitionen är att genomföra praktiska tester med vindkraftverk så att de blir förkvalificerade för att leverera frekvensreglering.

– Vi vill främst ta reda på hur bra de här olika stödtjänsterna fungerar och hur bra de passar vindkraftverk. Tjänsterna i dag är främst utformade för vattenkraftverk, nu kommer vindkraften in med lite olika förutsättningar, säger projektledaren Ola Carlson, biträdande professor på Chalmers.

Ola Carlson. Foto: Chalmers

Studien omfattar även bedömningar av hur komponenterna slits av frekvensreglering samt hur stor den ekonomiska potentialen är för vindkraftsägarna.

Chalmers testsnurra på Björkö i Göteborgs norra skärgård ingår i projektet. Förhoppningen är också att en större vindpark ska delta i testerna och bli förkvalificerad. Men de kommersiella vindkraftsägarna som deltar i projektet har ännu inte lämnat sitt godkännande.

– Det ser jättelovande ut för svensk vindkraft att börja frekvensreglera, men det tar sin tid, säger Robert Eriksson.

Montage av Chalmers testvindkraftverk. Foto: Sara Fogelström

Turbintillverkarna verkar dock stå redo. I en intervjustudie med fem turbintillverkare, som KTH-studenten Hannes Wiklund har gjort inom ramen för sin magisteruppsats, svarar samtliga att de vindkraftverk som säljs i Sverige i dag redan har den hårdvara som krävs för frekvensreglering. Däremot behöver programvara i styrsystemen installeras och anpassas.

Vindkraftsägare och operatörer är mer tveksamma, enligt uppsatsen. De pekar på osäkerheter kring lönsamhet och den framtida prisutvecklingen på stödtjänsterna.

Men det ser ut som om det finns pengar att tjäna på frekvensreglering. Intäkterna kan öka med som mest 40 procent, enligt Hannes Wiklunds modellberäkningar, jämfört med om all elproduktion hade sålts på spotmarknaden.

Hannes Wiklund. Foto: Privat

Det finns flera olika typer av stödtjänster som reglerar frekvensen (se faktaruta). För ett vindkraftverk blir det mer komplicerat att bidra med uppreglering, som innebär att mer effekt måste tillföras elnätet. Eller som en anonym turbintillverkare säger i Hannes Wiklunds uppsats:

– Alla typer av uppreglering är ett problem. För när du är igång med reglering måste du ha en marginal inte bara för regleringen utan också gentemot prognosen för den timmen. Du måste gissa i förväg hur blåsigt det kommer att vara och sedan ge bud på elmarknaden efter det.

För att kunna uppreglera måste alltså vindkraftverkets elproduktion sänkas i förväg, så att det finns marginal för att öka uteffekten vid behov. Men Robert Eriksson tror att det kan löna sig:

– Priserna för den stödtjänsten är rätt så höga, så jag tror ändå att det skulle bli bra ekonomi för vindkraftsaktörer. Det finns en korrelation så att när elpriset är högt blir det också ett högt pris på stödtjänsterna, säger han.

Vindkraftspark utanför Piteå. Foto: Magnus Hjalmarson Neideman/SvD/TT

I Danmark har vindkraft även använts för uppreglering med goda resultat. Modeller och prognoser har visat sig vara pålitliga, rapporterar Second Opinion.

Nästa år införs en ny stödtjänst, FCR-D Ned, på den svenska marknaden. Tanken är att sådana resurser ska träda i kraft vid någon form av störning som gör att effekt måste tappas ur elsystemet. Det kan till exempel inträffa om någon stor elanvändare plötsligt stängs av, eller om en stor utlandsförbindelse råkar överföra för hög effekt.

– Just för den stödtjänsten passar vindkraften väldigt bra. Vindkraftverken kan ligga och producera på max och om det inträffar någon störning reglerar de ned sin produktion. Det påverkar dem inte förrän störningen inträffar, säger Robert Eriksson.

Forskarna i projektet hoppas att de praktiska testerna ska kunna genomföras under året.

Frekvensreglering

Det finns flera typer av frekvensregleringstjänster. De här kallas för frekvenshållningstjänster, som tidigare benämndes som primär frekvensreglering:

FCR-N: Normal reglering när frekvensen varierar mellan 49,9 och 50,1 Hz. Kravet är att 63 procent av effektresursen ska aktiveras inom 60 sekunder och 100 procent inom tre minuter.

FCR-D: Reglering vid någon form av störning som innebär att frekvensen sjunker under 49,9 Hz. Kravet är att resursen ska aktiveras till 50 procent inom fem sekunder och till 100 procent inom 30 sekunder.

FFR: Ny tjänst sedan 2020. Kravet är att effektresursen ska vara fullt aktiverat inom 0,7 sekunder om det görs vid 49,5 Hz, inom 1,0 sekund om det görs vid 49,6 Hz eller inom 1,3 sekunder om aktivering görs vid 49,7 Hz. Aktören väljer något av de tre alternativen för sitt bud.

Chalmers testvindkraftverk

Tornhöjd: 30 meter.

Tornmaterial: Trä.

Effekt: 40 kW.

Diameter på rotorn: 16 meter.

Plats: Björkö i Öckerö kommun.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt