Reglerkraft -avgörande men ofta förbisedd

Den svenska debatten kring reglerkraften och effektbalansen har under lång tid närmast varit en branschintern angelägenhet trots att den påverkar alla. Det senaste exemplet är intervjun med Svenska Kraftnäts Hilda Dahlsten I Second Opinion Energi.

En liknande diskussion pågår i Finland. Min finske kollega Tatu Kulla har skrivit en serie bloggar om elsystemet som jag gärna vill dela med mig av, för även om verkligheten på detaljnivå kan skilja sig något mellan våra två grannländer så har de finska exempel Tatu tar upp i allra högsta grad relevans för vår sida av Östersjön. Inte minst behovet av en ökad förståelse för hur ett energisystem och dessa olika delar fungerar – och förutsätter – varandra.

Inte bara Sveriges och Finlands andel av vattenkraft ser olika, vad som däremot är gemensamt är en framtidstro om ett välfungerande hållbart energisystem som kan fortsätta att möjliggöra människors och samhällets utveckling. Då behöver förståelsen för hur systemet fungerar ut.

Detta är den första delen i en serie om tre som Tatu skrivit för att belysa några grundläggande frågor om elsystemet, och den handlar om det som på finlandssvenska heter reglerstyrka.

Johan Englund,
Kommunikationschef för Fortums vattenkraft

Grundläggande frågor om elsystemet, del 1: Varför är reglerstyrkan viktig?
Efterfrågeelasticitet, batterier och exempelvis elbilar som elackumulatorer har blivit vardag i energidebatten. Samtidigt som begreppen har blivit vardagliga har den nuvarande potentialen och framtiden för bakomliggande lösningar tidvis blandats ihop. Ibland hör vi antaganden om att en viss elproduktionsform snart ska ersättas med hushållens efterfrågeelasticitet. På denna grund har till exempel vattenkraften nedvärderats. Samtidigt har elproduktionsbolagen i sin tur understrukit hur viktig vattenkraften är som reglerstyrka hos vårt elsystem.

Vad är reglerstyrka och vad är dess funktion i elsystemet? Vilken roll spelar efterfrågeelasticitet och batterier nu och inom den närmaste framtiden? Hur stor del av elproduktionen går det att ersätta med batterier eller efterfrågeelasticitet? Och hur stora är kostnaderna?

I mitt arbete på Fortum har jag i många år studerat vattenkraft och möjligheter att reglera den. De senaste två åren har jag varit med och byggt upp bland annat vår affärsverksamhet som fokuserar på efterfrågeelasticitet och batterier. Mot denna bakgrund beskriver jag min syn på elsystemets flexibilitet i en serie av blogginlägg. I denna första del ligger fokus på reglerstyrka. De kommande delarna behandlar batteriers och efterfrågeelasticitetens roll i framtidens energisystem.

Produktionen ska alltid motsvara förbrukningen
För att energiteman ska kunna diskuteras utifrån fakta är det bra att förstå de grundläggande begreppen.

Därför börjar jag med elsystem. Med elsystem avses en helhet av förbrukning och elkraftverk som är anslutna till varandra via elnät. Varje stund ska produktionen vara lika stor som förbrukningen i ett elsystem. Storheten för kortvarig förbrukning och produktion är effekt och som måttenhet används vanligen megawatt (MW).

Om balansen rubbas och produktionen är för stor jämfört med förbrukningen, överskrider spänningen och frekvensen i elnätet de godtagna gränserna. I så fall kopplar säkringarna för elnät, kraftverk och förbrukningsplatser bort kraftverk som är anslutna till nätet, för att utrustningen inte ska gå sönder. Säkringar inaktiveras även när förbrukningen överstiger produktionen. Då underskrider spänningen och frekvensen i ett elnät de överenskomna gränserna.

Reglerstyrkan håller ett elsystem i balans
För att förbrukningen och produktionen ska vara i balans behövs reglerstyrka. Det innebär att elproduktionen kan regleras enligt förbrukning. Olika produktionsformer har olika regleregenskaper. Kärnkraftverken i Finland reglerar i praktiken inte sin produktion alls och är därför anläggningar som producerar baskraft. Kondenskraftverk som producerar el samt kraftvärmeverk kan reglera produktionen inom timmar och dygn beroende på anläggningens funktioner.

Bland de produktionsformer som vi i dag använder är vattenkraften absolut den bästa sett till regleregenskaperna. Vattenkraftens reglerförmåga möjliggör reglering från sekunder till dygn. Finland får reglerstyrka även genom kraftledningar som är anslutna till grannländernas elnät. Den reglerstyrka som Finland på så sätt får från Sverige och Norge produceras främst med vattenkraft.

Ju mer man i ett elsystem lägger till förnybar energi, som vindkraft och solkraft, som genererar en mycket varierande produktion beroende på vädret, desto mer flexibilitet krävs det för att hålla systemet i balans. Därför har vattenkraften som smidig reglerstyrka en nyckelroll, men efterfrågeelasticitet och batterier blir stegvis hjälpinstrument. Vi ska dock beakta att det endast är vattenkraften som producerar energi och att efterfrågeelasticitet och batterier överför förbrukningen från ett tillfälle till ett annat.

Effekt och energi blandas ofta ihop
När elsystem diskuteras är det bra att komma ihåg att effekt och energi är två olika saker. Om vi endast granskar effekten och blandar ihop den med årlig energiproduktion drar vi felaktiga slutsatser. Detta kan jämföras med att jag hyr en bil för en resa från Esbo till Tammerfors enbart på den grunden att jag kan köra 200 km/h, och jag inte kontrollerar att det finns bränsle i tanken.

Ett exempel från energivärlden är rekordproduktionen av vindkraft i Finland 2017. I fjol uppgick elförbrukningen i Finland till 85,5 terawattimmar, dvs. 85,5 miljoner megawattimmar, och den största kortvariga elförbrukningen i genomsnitt per timme var 14 374 MW. Vår installerade kapacitet av vindkraft uppgick till cirka 2 000 MW och energiproduktionen med vindkraft till cirka 4,8 terawattimmar. Vindkraften stod för cirka 5,6 procent av energiförbrukningen i Finland och den installerade vindkraftskapacitetens andel var cirka 14 procent i förhållande till toppeffekten i Finland. Sifforna vittnar om att vindkraften inte användes fullt ut varje timme under året.

Jag motsätter mig på inga sätt väderberoende förnybar energi genom mina exempel ovan, utan jag vill bara visa att vi redan nu har många utmaningar med att behålla effektbalansen. De närmaste åren blir dessa utmaningar ännu större i och med att den väderberoende produktionen ökar. Därför finns det en stor efterfrågan på flexibilitetslösningar och lösningar för smidigt reglerbar produktion, och vi på Fortum arbetar också hårt för att ta fram sådana lösningar.

Så länge det inte är möjligt att producera all nödvändig reglerstyrka med nya lösningar på ett ekonomiskt lönsamt sätt, är det viktigt att säkerställa driftförutsättningarna för välkända och utmärkt fungerande lösningar för reglerstyrka, som vattenkraft. Då kan vi på bästa sätt skapa förutsättningar för övergång till utsläppsfria energisystem och bromsa klimatförändringarna.

Tatu Kulla