Med uppgift att sänka vattenkraftens kostnader
Sedan ett år tillbaka ägnar Linn Saarinen fyra av veckans arbetsdagar åt forskning vid Institutionen för teknikvetenskaper på Ångströmlaboratoriet. Tjänsten som industridoktorand bekostas av Svenskt vattenkraftcentrum och det statliga energibolaget Vattenfall.
– Jag ska identifiera modern teknik som kan göra det lättare att styra hur mycket el vattenkraften ska producera varje sekund, berättar Linn Saarinen, och fortsätter:
– Två faktorer skapar behov av min forskning. Den första är att elen i elnätet ska ha frekvensen 50 Hertz, vilket man märkt att den inte alltid har idag. Den andra faktorn är den växande mängden sol- och vindkraft. Båda de sakerna får nämligen följder för vattenkraften.
I Sverige kommer den största delen av all el från vatten- och kärnkraft. En mindre del kommer från kraftverk som eldas med sopor, biobränsle eller olja. I både vattenkraftverk, kärnkraftverk och bränsleeldade kraftverk kan vi styra över hur stor elproduktionen är varje dag, berättar Linn Saarinen.
– Vindkraftverk och solceller är däremot väderberoende och deras elproduktion varierar utan att vi kan göra något åt det. Totalt sett måste produktionen av el i samhället vara lika stor som konsumtionen, inte bara varje dag, utan varje sekund. Annars går det inte att hålla frekvensen 50 Hertz i elnätet och då kan det bli strömavbrott.
För att se till att den totala produktionen hela tiden är lika stor som konsumtionen, låter man vattenkraftverken ändra sin produktion från sekund till sekund. Det kallas frekvensreglering.
– När vinden mojnar eller ett bränsleeldat kraftverk får tekniska problem, så är det vattenkraften som rättar till obalansen mellan produktion och konsumtion. Alla producenter och konsumenter av el hänger ju samman via elnätet.
Att vattenkraftverken på det här sättet täcker upp för obalanser sliter på stationernas utrustning. Linn Saarinens forskning handlar om att hålla frekvensen i elnätet på 50 Hertz och ändå minska kostnaderna för slitage.
– De två målen kan stå i konflikt med varandra, så min uppgift är att optimera, kommenterar hon.
Vindkraftens utbyggnad ökar kravet på att vattenkraften kan ändra sin produktion, både från sekund till sekund och över längre tidsintervall. Elöverskott under blåsiga perioder kan lagras genom att vatten sparas i vattenkraftverkens säsongsmagasin. Linn Saarinen har undersökt hur mycket energilagring som behövs för att utjämna huvuddelen av vindkraftens effektvariation under intervall från en till tjugo dagar. Nästa delprojekt handlar om hur modern reglerteknik kan effektivisera frekvensregleringen.
– En datamodell av ett elnät ska kopplas samman med en datamodell av en vattenkraftstation. Med simuleringar ska jag sedan jämföra metoder för att styra elproduktionen i kraftstationen. Längre fram är det nog inte minst den centrala LFC-regulatorn – den regulator som koordinerar alla kraftverkens regleringar med varandra – som min forskning kommer att riktas mot, berättar Linn Saarinen.
Forskningsprojektet berör den tekniska aspekten av reglering, men Linn Saarinen menar att samhället skulle behöva titta på matchningen mellan elproduktion och elkonsumtion utifrån ett helhetsperspektiv. Flera typer av åtgärder behöver samspela. Linn Saarinen nämner elhandelsystemet, hårdare regler för elproducenterna och, inte minst, prissättning som ger konsumenten incitament att styra sin elkonsumtion mot rätt tidpunkter.
– Ur ett samhällsperspektiv vore det rimligt att vidta de kostnadseffektivaste åtgärderna först. Jag tror att det kan finnas enkla vinster att göra genom att styra konsumenternas beteende. Det kan handla om att ladda elbilen på natten, när det inte är så många verksamheter igång i samhället som behöver el, säger Linn Saarinen.
Är vi beroende av kärnkraften om vi fortsätter konsumera samma elmängder som idag? Hur stor andel av elektriciteten kan komma från sol, vind och vågor utan att elnätet slutar fungera?
– Det finns ingen absolut teknisk gräns. Det handlar om hur mycket vi är villiga att betala och om att väga olika miljökonsekvenser mot varandra. I ett system med stor andel svårreglerade energikällor behövs mer överkapacitet, mer utbyggnad av elnätet och att vattenkraften tillåts ge större påverkan på våra älvar än idag. Det får man ställa mot möjligheten att istället använda mindre el.
