För de fem procent av tiden när elförbrukningen är som störst levererar vindkraften i genomsnitt 7% mindre än snittet, skriver Jon Olauson, forskare vid Uppsala Universitet.
I tidigare artiklar på Second Opinion har vindkraftens produktion under kalla vinterdagar diskuterats av Mats Olin, Staffan Engström och Lennart Söder. Några ytterligare kommentarer kan dock vara på sin plats, både angående hur denna produktion sett ut historiskt och vilka förändringar vi kan vänta i framtiden.
Jon Olauson
En första viktig observation är att vindkraften är stokastisk till sin natur. Trots att det finns vissa säsongsmönster pga. generellt högre vindhastigheter under vintern kan det mycket väl hända att produktionen är mycket hög under vissa timmar på sommaren eller mycket låg under vissa timmar på vintern. Det är därför vanskligt att dra slutsatser från observerade samband under enstaka månader men även, liksom Lennart Söder, utifrån ett fåtal effekttoppar. För att bättre kunna svara på frågan hur mycket vindkraften kan förväntas leverera när elförbrukningen är som högst behövs ett betydligt större dataunderlag.
I figuren nedan visas hur sambandet förbrukning-vind sett ut i Sverige under år 2007-2014. Varje punkt i kurvan visar genomsnittlig vindproduktion relativt medel för hela mätperioden för olika förbrukningsnivåer. Varje punkt motsvarar en procent av alla data (701 av 70121 timmar). Det framgår med önskvärd tydlighet att vindkraften generellt producerar mer när förbrukningen är högre, men för nivåer över 20 GW bryts sambandet. För de fem procent av tiden när förbrukningen är som störst levererar vindkraften i genomsnitt 7% mindre än snittet för hela perioden. En trolig förklaring är att mycket hög förbrukning oftast sammanfaller med storskaliga högtryck vilka också generellt medför lägre vindhastigheter än annars under vintern. Mer detaljer finns beskrivna i kapitel 4.2.1 i min doktorsavhandling.
Vindkraftsproduktionen är som sagt i hög grad stokastisk och det är därför ofta mer meningsfullt att studera hur hög produktion man kan förvänta med viss sannolikhet. Svenska Kraftnät höjde nyligen det rekommenderade ”effektvärdet” för vindkraft från 6% till 11% eftersom produktionen generellt är högre under vintermånaderna. Med andra ord räknar SvK med att svensk vindkraft med 90% sannolikhet producerar minst 11% av installerad effekt när vi som bäst behöver den. Med tanke på det mer detaljerade sambandet som redovisats ovan var denna ändring ett misstag; för de fem procent av tiden när förbrukningen var som störst är det beräknade effektvärdet endast 6.5%.
Som redan nämnts i artikeln av Mats Olin är det troligt att effektvärdet i framtiden kommer att öka. Det beror främst på ökade kapacitetsfaktorer för nyare verk men till viss del även på bättre geografisk spridning av parkerna (speciellt om havsbaserad vindkraft byggs ut). I en Energiforsk-rapport från 2015 tog forskare vid Uppsala Universitet fram ett flertal scenarier av framtida vindkraftsutbyggnad och modellerade produktionen för dessa. Genom att studera dessa tidsserier kan vi få en bild av hur effektvärden kan tänkas förändras i framtiden.
Med basscenariot för år 2020 (scenario A1) blir beräknat effektvärde 8.6%, dvs. något mer än de 6.5% som var fallet för historiska data. Med ett scenario för år 2030 med extra höga kapacitetsfaktorer (B6) blir motsvarande värde 12.8%. Med andra ord påverkas effektvärdet ganska kraftigt av de antagna egenskaperna hos framtidens vindkraftverk.
4 Kommentarer
4 Kommentarer
Jon Olauson
13 mars, 2017: 9:07 f mTack för din kommentar Staffan.
Det kan diskuteras om det är bäst att ta medianen av 10e percentilen för olika år (SvKs metod) eller 10e percentilen för alla data samtidigt. Min huvudpoäng är att detta inte bör göras för vintermånaderna utan för höglast-perioder.
Det är också en avvägning mellan att använda nyast möjliga data och en tillräckligt lång mätserie. För perioden 2007-2014 varierar ”årsvärdet” mellan 4 och 12%, så ett år är uppenbarligen en alltför kort period. Eftersom 2015 var ett riktigt bra vindår är det inte förvånande att du får ett ganska högt värde.
SvaraStaffan Engström
12 mars, 2017: 2:31 e mEtt positivt bidrag till utvecklingen!
Jon Olauson är värd en eloge för den metod för att beräkna vindkraftens effektvärde som han presenterade på Second Opinion den 8 mars och dessförinnan i sin doktorsavhandling (som jag inte sett förrän nu). Genom att den ger större möjligheter att urskilja hur värdet av vindkraften utvecklar sig har jag det bestämda intrycket att den är värd att utnyttjas i fortsättningen. Trots att en del detaljer fortfarande är förborgade för mig.
Ett intressant drag i Olausons metod är alltså att den tydligt visar hur vindkraftens effekt påverkas av lasten. När man kontrollerar hur produktionen fördelar sig i tiden mot Nordpools rapportering, finner man att värdet av vindkraften inom någon procent stämmer med årsmedeltalet för kraftpriserna. Ännu 2015 hade alltså inte den svenska vindkraften börjat kannibalisera på sig själv, på det sätt som sker i andra stora vindkraftsländer.
Något jag inte uppskattar lika mycket är sättet som han använder resultaten för att kritisera Svenska Kraftnät. Till en början är det ju inte så att att SvKs redovisning av vindkraftens effektvärde enbart utgörs av ett antagande om att vindkraften är tillgänglig under 90 % av tiden. Enligt SvKs rapport 2015/929 är definitionen ”medianvärdet av vindkraftens producerade effekt under 90 procent av tiden de fem senaste vintersäsongerna”. Underlaget för de 11 procenten bör därmed vara 2010/11 – 2014/15. Olausons resultat baseras på den åttaåriga serien 2007 – 2014. Både definitioner och tidsperioder skiljer sig alltså. Inte konstigt då att också resultaten blir olika, särskilt som Olauson kraftfullt påpekar att vindkraftens egenskaper förändras med både ökad spridning och teknisk utveckling. När jag provade Olausons metod på data från 2015 fick jag f ö ett kraftvärde om 10 %, alltså betydligt högre än de 6,6 % som han redovisar för den långa perioden.
Sammanfattningsvis ett positivt bidrag till utvecklingen!
Staffan Engström
SvaraCarl Erik Magnusson
8 mars, 2017: 4:38 e mHar just läst Energikommissionens betänkande på nära 400 sidor. Där finns ett antal mer eller mindre verklighetsförankrade antaganden. Talet om omställning övertygar inte om en mer pålitlig elförsörjning framöver när fyra kärnreaktorer fasas ut inom ett par år. Den ökning av den antagna kapacitetsfaktorn för vindkraftverk som Svk gjort framstår i ljuset av denna välgrundade artikel som äventyrlig.
SvaraEn Pelle
8 mars, 2017: 10:54 f mDet räcker med en kort period med för låg produktion för att effektbalans inte ska uppfyllas, i det sammanhanget är 700 timmar lång tid.
2016-01-21 vid ca kl 17 under hög men inte maximal efterfråganstid så var vindproduktionen i Tyskland ca 3%, Finlands ca 1% och Sverige, Norge och Danmark låg mellan 8-11%. Detta var kulmen av ett flera dagar lång högtrycksperiod som berörde alla norr om alperna. Bristen på effekt ersattes då via eldande av fossila bränslen i många berörda länder. Sverige startade sin oljeeldade reservkraft men den behövde aldrig producera el. Sverige kraftvärme klarade då av drygt 4 GW så inte ens det kraftslag som framförs som lösningen till att följa efterfrågan pga kyla kom upp i närheten av sin fulla tekniska kapacitet trots höga elpriser.
Svara