Lastbalansering i elnätet

Som bekant är det stora problemet med vindkraft och solkraft att produktionen varierar kraftigt över tid, till skillnad från den förutsägbara kärnkraften och vattenkraften. Lösningen är lastbalansering / energilagring som gör att energi kan sparas från topparna till dalarna. Batterier (i vardaglig mening) har för låg kapacitet och är för dyra för att göra stor skillnad på nationell nivå. Så jag leker med tanken att det borde gå att spara energin på ett enklare sätt, inspirerat av kraftverksdammarna. Genom att använda överskottsenergi för att fysiskt flytta en vikt (ex vatten) uppåt kan energin sparas och frigöras vid behov. Alternativt värmas upp. Så vore det möjligt att ute till havs skapa en höjdskillnad och använda havsbaserad vindkraft för att pumpa upp vatten till en högre nivå och lagra den där, för att sedan släppa ner den när det inte blåser? Till exempel genom att bygga en damm på en ö.

1 gillning

Jo, du har helt rätt. Det är just den principen man jobbar med när man lagrar energi i svänghjul til exempel. Där roterar man istället ett tungt hjul för att lagra energi.

Problemet är som alltid att det kan bli stora förluster när man omvandlar el till exempelvis lägesenergi. Sedan skulle det krävas ENORMA svänghjul eller andra mekaniska lager för att uppnå peak shaving som du pratar om.

Men det finns ändå vissa tillämpningar av din idé. Det kan till exempel användas i bussar för att spara energi vid inbromsningar: https://www.uu.se/nyheter/artikel/?id=2053&typ=artikel

Det är en mycket viktig fråga du lyfter här!

Pumpkraftverk finns sen mycket länge. Även i Sverige, i mindre skala. Verkar inte vara lönsamt i större skala för då hade väl kraftbolagen satsat på det. Kanske någon elkraftingenjör kan förklara varför det inte är lönsamt?

1 gillning

Vi dämmer upp älvar och kallar det vattenkraft istället :wink:

Skämt åsido, det krävs väldigt mycket vatten för att ett pumpkraftverk ska kunna täcka ens en del av effektbehovet i exempelvis en medelstor stad under höglast. Dessutom måste det per definition vara beläget nära där effekten konsumeras för att inte påverkas av brist i överföringskapacitet. Att bygga en sådan här stor damm vid en stad hade helt enkelt inte accepterats.

1 gillning

https://spectrum.ieee.org/gravity-energy-storage-will-show-its-potential-in-2021

S.k. gravity storage är rätt intressant att läsa om.

1 gillning

Man ska heller inte blunda för möjligheten att lagra värme. Det kan röra sig om att reducera/förskjuta uppvärmningsbehovet som står för en stor del av vår elanvändning. Det kräver ingen superavancerad teknik, utan det räcker med en varm/kallvattentank.

1 gillning

Ja, det är vattenkraftens dammar som jag inspireras av, de är ju enorma batterier.

Angående behovet av närhet så behöver ju lagringen inte vara närmare konsumenten än vad vindkraften är som skulle användas för att pumpa upp vattnet. Den energin finns ju idag och körs in i elnätet. Den enda skillnaden är ju att energin skulle lagras vid överskott.

Det försvinner stora mängder energi i form av värme. Ta serverhallarna, tex. De ventilerar ut massor med värme till ingen nytta. Problemet är vad jag förstår att temperaturskillnaden är så låg att det är svårt att ta tillvara den på ett lönsamt sätt

Ja, förutsatt att det finns vatten vid vindkraftverken :wink: Du tänker helt rätt! Men som sagt, konsensus verkar vara det krävs för mycket vatten eller annan massa för att det ska bli riktigt skalbart: Källa

1 gillning

Blir det inte regeringsskifte efter nästa val lär väl detta bli ett lagkrav att införa för att fortsättningsvis få skatterabatten på el.

2 gillningar

Yes, jag menar att vi lagrar energi som ändå skulle ha gått till uppvärmning. Vi bör aldrig göra konverteringen el-värme-el, precis som du påpekar.

Serverhallar har ibland återkoppling till fjärrvärmenätet. Det vore kul om det blev regel snarare än undantag! Rent tekniskt finns det lösningar även för låg temperatur. Faktum är att mycket av uppvärmning rör sig mot lågtemperatur-system redan idag.

Vad gäller lagring vid låg temperatur så krävs dock ganska avancerade styrsystem som tar beslut om när det är lönsamt att lagra eller släppa ut på fjärrvärmenätet.

1 gillning

Detta finns redan, exempelvis på ön Hierro:

Det finns projekt i Sverige där man tittar på att bygga liknande teknik i gamla gruvor.

Troligtvis är ett av dom bästa alternativen vi har i Sverige istället att producera vätgas när det är överskott, och sen utnyttja den i gasturbiner när det är underskott.

Vad jag förstått är det prismodellen på eleffekt (kW, samtidig förbrukning) som brister i Norden. Marknaden är byggd för att ta betalt för energi (kWh, som om el kommer i paket). Den prismodellen som finns fungerar bara när effekten alltid finns där med stabila producenter och förutsägbara förbrukare.

Det är inte lönsamt att bygga pumpkraftverk eftersom den effektreserven inte riktigt finns med i priset du betalar för elen. Det vi ser som resultat är att kärnkraftverk (som levererar stabil garanterad effekt) läggs ner medan vindkraft och solkraft (som saknar effektgarantier) byggs ut. Resultatet blir att vi får många små kraftverk som kan leverera kWh (energi) slumpmässigt, medan effekten (kW) vid toppar garanteras av olja och kol.

Det här håller man på att lösa genom att många elnät börjat införa effektavgift. Istället för att bara betala för varje kWh du använder så får du också betala för de kW som du använder som mest. Det motsvarar elnätets kostnad för svängmassa och effektreserv. Det här är ett sätt att försöka få konsumenterna att hålla ett jämnt uttag av sin el, till exempel genom smarta varmvattentankar och elbilsladdare. Tyvärr kommer det inte lösa hela problemet eftersom sådana utjämning bara fungerar över något enstaka dygn och inte heller då är det perfekt.

Pumpkraftverk kanske inte heller löser hela effektproblemet eftersom de tar väldigt stor plats. Här är exempelvis Vattenfalls största pumpkraftverk Goldisthal i Tyskland:

Vattenmagasinet räcker för att leverera 1060 MW i nio timmar. Effektbristen från vindkraftverk varar ungefär så lång tid som det är stiltje, vilket kan vara flera dagar. I höstas eldade Karlshamnsverket olja i två veckor för att leverera 660 MW. Man hade behövt 23 sådana bassänger för att ersätta Karlshamnsverket.

Serverhallar kan inte jämna ut dalarna eftersom de inte har planerbar effekt. Deras förbrukning (och därmed värmeproduktion) är bara beroende av vad som körs i serverhallen, inte av allmänhetens värmebehov. Helt klart ska man ta tillvara på värmen genom att skjutsa in det i fjärrvärmenätet (som Fortum gör i Stockholm och MAX IV i Lund) men det är inte lösning på det faktum att vi i Sverige valt att elda olja och kol hellre än att köra kärnkraft.

1 gillning

Eller en rullstensås. Som på Arlanda där man har världens största största akvifär som minskar energiförbrukningen med 19 gigawatt-timmar per år.

Tror det är kanska dödsfött med en teknik som medför ca 50% i effektförlust, dvs 2 kwh in ger 1 kwh ut.

Då tror du tvärtemot SVKs långsiktiga framtidanalys. https://www.svk.se/siteassets/om-oss/rapporter/2021/langsiktig-marknadsanalys-2021.pdf

Idén är att många kWh produceras vid tidpunkter då de inte behövs. I vissa perioder har vindkraftsparkerna betalat pengar för att bli av med sin el. Det problemet kommer bara bli större ju mer vindkraft som byggs. Det handlar alltså om att ha vätgasen som buffert.

Det finns också idéer om att använda vätgas inom transportsektorn, speciellt till flygplan. Men det är oklart om det överhuvudtaget kommer fungera.

Det står i och för sig i rapporten att det inte är en prognos. De har ställt upp fyra olika framtidsscenarier för att man ska kunna analysera olika val framåt. Men vätgas nämns onekligen många gånger. :slight_smile:

Använda H2 för stål, Fordonstrafik osv tror jag är möjligt inom några år men att ha det som en storskallig elbackup tror jag inte på.

Jag skulle mycket hellre åka en vätgasbil än en elbil tjänst med de stora fördelar som detta medför (även om lastbilar troligen är de som främst kommer få H2).

bild

Framtidscenarium baserad på EUs Green iniativ plattform för ett grönt EU. Kräver utveckling av ett flertal nya tekniker som vi inte har idagsläget. Skulle säga att vi lika gärna kan få fram Fissionkraft eller modulära kärnkraftverk till 2050.

Mycket beror väl på hur väl vi tror att EU lyckas med att implementera sina tekniska mål, med min erfarenhet så är jag inte vidare förhoppningsfull.

Det tror inte jag heller på. Poängen är att vätgasen kan användas inom industrier som är beroende av värme, till exempel stålproduktion och fjärrvärme. Om dessa industrier normalt sett använder el, då kan de ställa om till vätgas när vinden mojnar! Då frigör man elektrisk effekt när den behövs.

Men helst skulle all energi komma från kärnkraft och vattenkraft så slipper man tramset med buffertar.

1 gillning

Det tror inte jag.

Det är rätt coolt, men precis som datahallar så hjälper det inte för att lastbalansera energiförbrukningen. Lastbalansering handlar om att ha buffertar med lagrad energi som inte används under normala förhållanden. Eller menar du att man skulle värma vatten med el när det blåser och pumpa ut värmen när det blåser mindre?