Samhällets krav på balanskraft för intermittent elproduktion kommer att öka. Nya systemtjänster kan balansera vindkraften men då behövs fler stödprodukter för svängmassa i kraftnätet, menar systemkonsulten Lars Olsson. Det kräver fler batterier och mer aggregering.

– I framtidens kraftsystem kommer stora batterier att vara en självklarhet, gärna i kombination med intelligent styrning av vindkraftens turbiner, säger kraftsystemkonsulten Lars Olsson på Seniorit AB.

Irritationen över politikens och juridikens tröghet med att kunna ta hand om ett allt mer intermittent elsystem med skenande elmarknader växer i flera länder. Samtidigt finns tekniska lösningar klara för montering. Både batteriteknologin och digitaliseringen är sedan länge mogen för uppgiften att skapa ett balanserat kraftsystem.

Balanskrav på vindkraft
Inom överskådlig framtid kommer därför myndigheter att börja kräva att all intermittent elproduktion samtidigt ska vara kopplad till system för leverans av balanskraft. Den som vill leverera vindkraft till kraftnätet måste också kunna garantera leverans av energi när det inte blåser, annars kommer man inte att få bygga.

Det gäller inte bara Sverige, menar Lars Olsson. Hur detta löses kan i grova drag ”vara upp till marknaden” men framöver måste både EU, Norden och Sverige inventera sina lager av fullt funktionsdugliga verktyg som hittills inte har börjat användas ”på riktigt”.

Kraftsystemets doldis
Ett exempel på oanvända balansresurser är rotationsenergi, påpekar Lars Olsson. Rotationsenergi, eller svängmassa (se nederst), är en grundläggande funktion i all kraftöverföring men har  hamnat i kunskapsskugga vad gäller betydelsen för kraftsystemet.

– Batterimarknaden har länge varit öppen för en icke-frekvensrelaterad balansmarknad bestående av stödprodukter baserade på rotationsenergi, alltså kraftsystemets svängmassa, säger Lars Olsson.

Balans en självklarhet
I framtiden, givetvis ovisst exakt när ”men det lär komma”, kommer alla länders myndigheter kräva att all elproduktion är balanserad och klar vid leverans, att intermittent kraft oavsett orsak har en backup. Det måste bli slut på den typen politisk aningslöshet som har varit rådande i delar av energipolitiken, menar Olsson.

Först kommer balanskraven komma att gälla nya installationer men efterhand också existerande oplanerbar produktion. I praktiken betyder det främst befintlig sol- och vindkraft vars elproduktion över en viss storlek måste kompletteras med någon form för icke-frekvensrelaterad stödprodukt.

Aggregera mera
Det handlar inte enbart om batterier utan lika mycket om aggregering av olika typer av flexibilitet – förbrukning och produktion javisst men givetvis också olika typer av energilagring. Den nya nordiska reformen för fler oberoende aggregatorer möjliggör en avreglering av stödtjänstmarknaden som endast några få större balansansvariga energibolag hittills har ”härskat över”, menar Lars Olsson.

– Framöver kommer många mindre aggregatorer in och mer flexibilitet kommer att frigöras på balansmarknaden. Det är en väldig viktig reform för att underlätta omställningen av energisystemet i Norden, säger Lars Olsson.

Otippad fördel till havs
En teknisk kuriositet är att batterier som ska styras utifrån svängmassa använder samma mjukvara som också kan användas av HVDC-anslutningar till havsbaserad vindkraft. Den som utvecklar mjukvara för styrning av stora batterier i kraftsystem kan därför hitta fördelar också i andra leverantörsmarknader. Alltså till havs, menar Lars Olsson.

Inte omöjligt kommer nya krav på balanskraft därför först kunna riktas mot den havsbaserade vindkraften. Havsvindkraft kan då bli en start för ny batteriteknologi i kraftnätet – även om just battericontainrarna inte behöver vara flytande.

Batterierna kommer
Om man börjar till havs kan kraven på sikt också spilla över på den landbaserade vindkraften, tror Lars Olsson. Efterhand blir teknikerna för balans-, turbin- och batteristyrning så effektiva och anläggningarna så skalbara att kraven på balansstöd kan gälla all landbaserad vindkraft.

Nu händer det också mycket på batterimarknaden både i Sverige och internationellt, påpekar Lars Olsson. Han samarbetar med Recap Energy som tillsammans med Hitachi Energy har installerat batterilager för VänerEnergi på 1 MW i Mariestad och 2 MW i Töreboda. I det projektet kommer tester av nya lokala flextjänster att genomföras.

Recap Energy är ett exempel på en svensk utvecklare på den internationella marknaden för Energy as a Service (EaaS) som på senare tid har ”flyttat hem” till den växande BaaS-marknaden (Battery as a Service) med aggregatortjänster för batterilagring och solparker i Sverige. Bolaget har liknande verksamheter i bland annat Spanien och Sydamerika samt planering i Indien då elmarknader utanför Norden gärna är (och ibland tvingas vara) öppnare mot den typen affärsmodeller kring ny kraftelektronik.

Svängmassa mot flaskhalsar
I Sverige planerar Recap Energy nu anläggningar på både 10 MW och 20 MW som ska serva det svenska elnätet. En möjlighet blir då att kunna balansera flöden mellan SE3 och SE4 och reducera flaskhalsarna genom mothandel och då bidra till lägre och stabilare elpriser, berättar Lars Olsson.

På agendan står också ett projekt med batteristyrning av effektbalans upp mot kraftsystemets svängmassa (att låta batteriet stödja kraftnätet). Bland annat förbereds ett testprojekt i samarbete med just Recap Energy och Hitachi Energy. Fortfarande saknas dock en övergripande koppling till kraftnätet i stort, enligt Olsson.

Saknar effektstöd
– Som komplement till den egna lokala batterinyttan borde batteriägare också kunna sälja icke-frekvensrelaterade stödtjänster till Svenska kraftnät. Balansprodukter baserat på svängmassa kommer att bli allt viktigare för elsystemet, tror Lars Olsson.

– Idag finns ingen marknad för tjänster som styr på effekt och spänning. I kraftnätet har hittills alla stödprodukter varit frekvensrelaterade men icke-frekvensrelaterade stödtjänster med effektflöden och spänningsreglering ligger utan tvekan inom Svenska kraftnäts mandat, säger Lars Olsson.

En utmaning är att dagens regelverk inte stödjer batterier i elnät fullt ut genom att låta nätägare äga batterier men det går att lösa genom dotterbolag, enligt Olsson. En liknande lösning har Svenska kraftnät kring gaskraften vars bolag Svenska kraftnät Gasturbiner AB har bytt namn till Svensk Kraftreserv AB, enligt vd Fredrik Hermann som en ”tydlig signal att vi kommer agera på stödtjänstmarknaden med förmågor som på sikt inte begränsas till gasturbiner”.

Pengarna finns
– Man ska inte heller glömma bort den samhällsekonomiska dimensionen i allt detta. Investeringar i batterier skapar ekonomisk nytta som stabiliserar marknaden och sänker behovet för subventioner, säger Lars Olsson.

Varken finansiering eller teknologi är idag de största hindren för upprättande av ett komplett och balanserat kraftsystem med färre flaskhalsar. Det är inte tekniken som är hindret utan regleringar och konservativa tekniska kulturer, menar Olsson.

– Batterier kan byggas med flaskhalsintäkter som man nu har många tiotals miljarder kronor av. Ett 100 MW batteri kostar ungefär en miljard kronor att bygga men det betalar sig på endast 3–4 år, säger Lars Olsson.

* * *

Kraftsystemets olika balanser: Varje timme räknas den planerbara elproduktionens rotationsenergi (svängmassa, inertia) ut i förhållande till mängden förnybar intermittent kraftproduktion. Det kan ses som ett ”icke-frekvensrelaterat mått” på kraftsystemets stabilitet, alltså ett komplement till frekvensbalansen. I Svenska kraftnäts Kontrollrummet visas de olika kraftslagens andelar. På Fingrid.fi kan man se det nordiska kraftsystemets rotationsenergi i realtid. De nordiska TSO:erna har delat upp ansvaret för den gemensamma rotationsenergin mellan sig. Sverige och Norge levererar mest rotationsenergi via vattenkraft och kärnkraft där trettio procent av totalen är tänkt att komma från Sverige. Stödtjänster från rotationsenergi kan bidra till minskad lokal kapacitetsbrist och färre flaskhalsar i elnätet. Hittills har Svenska kraftnäts balansstöd varit inriktad på frekvensrelaterade stödtjänster (FFR osv) med blicken på 50 Hz, en balanskamp mellan produktion och förbrukning som kan följas i realtid i Kontrollrummet.

Foto: Hitachi Energy.