Fornybar kraft er i stor grad også ikke-regulerbar eller væravhengig kraft. Smartere energisystemer kan bidra til at energibruken blir grønnere uten at det går på bekostning av nettstabilitet og leveringssikkerhet.

Vi snakker med

Sabita Maharjan er professor ved Institutt for informatikk på Universitetet i Oslo. Hun leder forskningsprosjektet PriTEM, som blant annet ser på hvordan økt lokal aktivitet kan bidra til økt distribusjon av bærekraftig energi.

<2°C: – Vi starter helt enkelt. Hva er et energisystem?

Sabita Maharjan: – De fire elementene produksjon, transmisjon, distribusjon og konsumpsjon utgjør en veldig enkel modell av prosessen fra energiproduksjon til energiforbruk. I et ekte system spiller marked, drift og tjenesteleverandører nøkkelroller i å legge til rette for denne prosessen og i å drive og vedlikeholde strømnettet, som er ryggraden i kraftsystemet.

– Hva er forskjellen på transmisjon og distribusjon?

– Under transmisjon fraktes kraft fra produsentene over lange avstander under høy spenning. Under distribusjon fraktes kraften videre ut til kundene etter konvertering til lavere spenning.

– Vi skal snakke om smarte energisystemer. Men før vi kommer så langt, er det fristende å spørre om det er deler av dagens system som er spesielt dumt?

– Dette handler i utgangspunktet om å ta i bruk informasjons- og kommunikasjonsteknologi for å gjøre systemet mer stabilt, fleksibelt og sikkert. Da særlig datadrevet intelligens. Blant annet bruke matematiske modeller for å planlegge produksjon og sørge for en balanse mellom tilbud og etterspørsel. Vi har nå hatt et slikt energisystem i mange tiår. Jeg tror ikke jeg vil karakterisere deler av det hverken som spesielt dumt eller spesielt smart. Poenget er heller at systemet alltid kan gjøres bedre i en eller annen forstand. For eksempel ved å redusere produksjonskostnader, drifts- eller vedlikeholdskostnader, styrke driftssikkerheten i nettet eller legge til rette for lokale markeder og lokal verdiskaping.

Økt etterspørsel og ikke-regulerbar kraft utfordrer systemet

 – Er det særlige utviklingstrekk som skaper utfordringer for dagens energisystem og strømnett?

– Ja, det er det. Blant annet kommer etterspørselen etter energi bare til å fortsette å stige fremover. Det skaper i seg selv et press på systemet. Det kommer også mer grønn eller fornybar energi inn. Det er helt nødvendig for at vi skal nå klimamålene samfunnet har satt seg. Samtidig skaper det utfordringer fordi tilførselen av sol- og vindkraft alltid vil variere. Det stiller ytterligere krav til et system som skal sørge for at det alltid er nok kraft tilgjengelig i ulike deler av nettet.

Vi vil også se en sterkere utvikling i retning av at sluttbrukerne ikke lenger bare er energikonsumenter, stadig flere vil også produsere energi. Vi snakker om «produsent-konsumenter» (prosumers på engelsk, journ. anm.). Noen har for eksempel solceller på taket og produserer i perioder et energioverskudd de kunne tenke seg å selge.

– I dag har vi plusskunde-ordningen der solcelle-eiere får betalt for strømmen de leverer til nettet. Men kan jeg selge solenergien som uavhengig produsent i dag – for eksempel direkte til naboen min, eller til strømleverandører?

– Det er for så vidt ikke noe juridisk i veien for det, og det er også teknisk gjennomførbart med teknologi som finnes i dag. Det er en del utfordringer som blir mer kritiske straks det er snakk om å føre kraft inn i et nett, fordi dette påvirker nettets stabilitet. I dag finnes det ikke noe tilgangspunkt der du kan selge strøm tilbake til nettet. Men dette har vært diskutert i årevis, så det kan hende det kommer til å skje noe.

Samtidig er det slik at uansett hvor mye én husholdning produserer av overskuddsstrøm, vil det være for lite til å være interessant for det store markedet. Så hvis du skal bli hørt, må du gå sammen med hundre eller tusen andre husholdninger som kan levere til et felles oppsamlingspunkt for energi.

– Dere som har peiling på energisystemer, snakker en del om «distribuerte systemer» som en vei til en grønnere og smartere energiframtid. Hva er det egentlig?

– Det er to hovedaspekter her. I mer generell forstand peker distribuerte systemer på at beslutningene tas av lokale enheter. I en mer spesifikk kontekst som handler om produsent-konsumenter, er det aktiv deltakelse fra lokale aktører i randsonen av smarte energisystemer som fører til «distribuert» eller lokal beslutningstaking. Typiske beslutningsparametere her involverer planlegging av strømforbruksmønsteret ditt, salgspris for overskuddet ditt og om du skal selge eller lagre for senere bruk. Slike distribuerte systemer er normalt koblet til hovedstrømnettet og lokale transaksjoner skjer i tillegg til tilkoblingen til hovednettet.

Betydelig potensial i økt lokal kraftproduksjon

– Er det rett og slett nødvendig med mer lokale kraftnett for å få et grønnere energisystem? For eksempel selvstendige mikronett som ikke er koblet til det store kraftnettet?

– Jeg vil vel si at det først og fremst er nødvendig å produsere mer grønn energi for å få til et grønnere energisystem. Om denne produksjonen bør skje lokalt eller sentralt, avhenger av hvilke tekniske muligheter som foreligger. Men jeg tror absolutt at lokal produksjon har et betydelig potensial, og da kan lokale nett også ha sin misjon. Teknisk sett gir lokale nett mening, siden kraftoverføring over lange avstander gjerne fører til et energitap på 20–25 prosent på veien. Dette tapet blir mye mindre i distribuerte nettverk. En annen fordel er at når du bruker lokalt produsert kraft, legger du ikke beslag på overføringskapasiteten i et større nett.

– Finnes det slike fungerende lokale energimarkeder i dag?

– Ja, for eksempel Brooklyn Microgrid i New York. Der kan de som eier solcellepaneler, selge overskuddsenergi til innbyggere som ikke har solceller. Men det er én utfordring som er vanskelig å løse med slike svært lokale nett. For å sikre stabil strømtilførsel trenger dere minst en annen kilde i tillegg, en eller annen buffer eller mulighet til å lagre energi når produksjonen overstiger forbruket. Da blir ting straks betydelig mer komplisert. Og hvis slike distribuerte nett skal kobles til større kraftnett, setter det enda større krav til det vi kan kalle «intelligensen» i systemet. Da blir det enda mer komplisert å modellere tilbud og etterspørsel og sørge for optimal flyt i systemet.

– La oss holde oss til enkelthusholdningene litt til. Om noen år kommer så godt som hele bilparken i Norge til å være elektrisk. Kan elbilbatterier som er oppladet, brukes som en buffer vi kan tappe strøm fra når etterspørselen er særlig stor?

– Rent teknisk er det mulig. Det finnes allerede toveisladere i markedet som også kan tappe strøm fra batteriet. Spørsmålet er hva man skal gjøre med denne strømmen, for strømnettet er ikke klargjort for å ta imot slike påfyll fra mange små kilder. Men det kan kanskje være aktuelt å hente strøm fra batteriene for å bruke den lokalt i den enkelte husholdning.

Økt fleksibilitet gir også mer komplekse systemer

– La oss utvide horisonten litt igjen. Systemer basert på fjernvarme og gass er etter det jeg forstår silosystemer som ikke er koblet til strømnettet. Vil det være fornuftig i fremtiden å integrere de ulike systemene i ett hele?

– Å koble sammen energi fra flere ulike kilder i samme system, vil kunne gi større fleksibilitet og økt stabilitet. På den annen side vil det bli enda vanskeligere å modellere energiflyten i systemet. Jo mer diversifisert input av energi, jo mer komplekst blir det hele.

– Jeg hopper tilbake til dette med å gjøre energisystemet smartere. Du nevnte innledningsvis at systemet består av fire basiselementer. Har du konkrete eksempler på tiltak som kan bidra til å gjøre et av disse elementene «smartere»?

– Vi kan for eksempel se på kraftproduksjon basert på fornybare energiressurser, som er sterkt væravhengige. Integrering av variable kraftressurser skaper problemer i nettøkosystemet. Mer presis prediksjon av fornybar kraftproduksjon de neste timene og dagene kan redusere usikkerheten knyttet til fornybar kraftproduksjon betydelig og dermed påvirke markedet positivt gjennom strømprisen. Produsent-konsumentene kan også bedre utnytte fleksibiliteten i sin lokale kraftproduksjon. Et annet eksempel er datadrevne og automatiserte løsninger for drift og vedlikehold av strømnettet. Det kan redusere nettkostnadene og i tillegg bidra betydelig til økt nettstabilitet og leveringssikkerhet.

– Når vi skal gjøre energisystemet smartere, må vi da bytte ut dagens system, eller handler det primært om å forbedre det som allerede er der?

– Energisystemet er den største menneskeskapte infrastrukturen vi har, og det er investert enorme summer i det. Vi får forbedre det kraftnettet vi har ved å bli enda bedre på modellering og ved å gjøre de grepene vi kan for å gjøre det mer effektivt og pålitelig. Og så må det gjøres endringer på produksjonssiden for å møte den økende etterspørselen og for å få mer fornybar energi inn i miksen.