Framtidens elnät måste vara både flexibla och smarta

Framtidens elnät måste vara både flexibla och smarta

Elnäten är i många länder uppbyggda kring en centraliserad kraftproduktion i form av storskalig vattenkraft, kärnkraftverk och kraftvärmeverk. Systemen är uppbyggda för att så effektivt som möjligt producera och distribuera elektricitet av god kvalitet på ett säkert och stabilt sätt. Elproduktionen styrs efter den förväntade förbrukningen och när det blir brist på el körs ett antal reservkraftverk igång, i sämsta fall oljeeldade kraftverk.

Mycket är dock på gång på energiområdet och en sak är säker – den framtida elproduktionen kommer att genereras från många olika källor. Många länder och företag satsar redan stort på vindkraft, solceller och andra förnybara energikällor. Detta är bra ur miljösynpunkt men kommer att ställa till problem i de befintliga elnäten. De gamla spelreglerna för elproduktion gäller inte och de ”nya” produktionsresurserna solen och vinden går inte att kontrollera i detalj. Variationerna i vindstyrka och solljus påverkar kvaliteten på elen och ny teknik behövs för att hantera detta. Det gäller exempelvis att, utan att nätet överbelastas, omfördela elproduktionen från ett område där det inte blåser till ett område där det blåser. Den spridda produktionen kan också ge upphov till att elen går på ”fel håll” i ledningsnätet. Vi kan också i framtiden förvänta oss allt fler elbilar som kommer att fylla på bränsle ur elnäten. För att få det hela att fungera måste därför framtidens elnät både vara flexibla och smarta.

Smart Grids

”Smart Grids” (smarta elnät) är en framtidsvision om hur elnätet kan komma att utformas i ett samhälle med många olika energikällor. ”Ett smart elnät kan ta emot elproduktion från olika håll i nätet, styra både produktion och användning och är mycket mer flexibla än dagens elnät”, säger Karl Elfstadius, ansvarig för ABB:s Smart Grid-program. Inom EU definieras ”smart grid” som ”det nya elnätet som ska kunna hantera alla användare och deras behov och samtidigt klara hållbar och säker produktion av el”.

En viktig komponent i de smarta elnäten är att konsumenterna måste samspela med producenterna för att anpassa sin förbrukning till den faktiska elproduktionen. En trolig utveckling är att industriföretag och privatkonsumenter måste acceptera att minska sin elanvändning när det är hög belastning på elnäten. Här krävs det smarta styrsystem och smarta elmätare.

En aktuell företeelse är att många villaägare installerar solcellspaneler på taket eller kanske skaffar ett litet vindkraftverk på tomten. Många industriföretag funderar säkert över att installera småskalig elproduktion. Volvo har redan gjort det och har ett vindkraftverk som snurrar på parkeringsplatsen till anläggningen i Gent i Belgien. Under delar av dygnet eller året blir det antagligen elkraft över att föra in i elnätet. Problemet som uppstår är hur det ska gå till att skicka in strömmen baklänges i nätet och få betalt för den.
Det framtida smarta distributionsnätet kan sända ström i båda riktningarna och den smarta elmätaren kan mäta både inkommande och utgående el. Sådana mätare finns redan.

ABB har tagit fram ett antal nyckelteknologier inom ramarna för sitt Smart Grid-program och ABB Sverige är en viktig aktör när det gäller att möta de framtida kraven på elnäten, konstaterar Karl Elfstadius.

Information i realtid

Ett smart elnät kan utgå ifrån en vindkraftpark där elen överförs via högeffektiva nedgrävda kraftöverföringssystem (HVDC Light) till det fasta elnätet. I nätet finns tekniska system (SVC) som ger stabilitet och tillförlitlighet och ett batterilager som ger extra kraft då det behövs. Elnätet övervakas av ett avancerat styrsystem som kan hantera den geografiskt spridda och varierande elproduktionen och förbrukningen.

Det gäller exempelvis att kunna hantera stora energimängder som snabbt ska styras om och kanske byta distributionsriktning. För att systemet ska fungera krävs det att både driften och konsumtionen följs och styrs i realtid. Här räcker det inte med att läsa av elmätaren en gång i månaden utan det krävs direkt tvåvägskommunikation via mobiltelefon eller Internet med förbrukarna. ”Produktion och konsumtion måste vara i balans”, fastslår Karl Elfstadius.

Artikeln publicerad i maj 2009