Av Gerd Kjølle, sjefforsker Sintef Energi og leder av FME Cineldi og Jun Elin Wiik, direktør for The Norwegian SmartGrid Centre
Dette er et debattinnlegg som står for forfatternes regning.
Det er ikke noen tvil – skal vi klare å redusere klimautslipp og unngå global temperaturøkning, må vi gå fra fossil til fornybar energi. Derfor er det bred politisk enighet om at ett av de viktigste grepene for å nå klimaforpliktelsene i Norge, er elektrifisering av industri, transport og andre sektorer.
Vi vet at vi må produsere mer strøm
I dag får vi i hovedsak strøm fra vannkraften hvor vannmagasinene sørger for en kontrollert produksjon med den effekten vi ønsker. I framtida vil vi få en mer distribuert kraftproduksjon fra sol og vind som ikke kan reguleres på samme måte som vannkraft. Vi vil også se økt produksjon av kraft i mindre skala fra forbrukere med for eksempel solceller.
Det er åpenbart at vi må produsere mer elektrisk energi for å møte framtidas behov og det må gjøres på en effektiv måte. Den tradisjonelle måten å møte nytt forbruk og produksjon på, har vært å bygge ut nytt nett. Det innebærer en voldsom investeringskostnad og store naturinngrep. Derfor må vi utnytte dagens produksjon best mulig i tillegg til å produsere nytt. Store vannkraftselskap som Statkraft og Skagerak demonstrerer i disse dager hvordan digitalisering fører til at anleggene kan produsere mange flere TWh årlig uten nye naturinngrep.
Strømnettet må klare å håndtere den nye produksjonen
En elektrifisert framtid krever at vi må gjøre kraftsystemet i stand til både å ta imot økt produksjon og distribuere den til forbrukerne. Dagens kraftsystem er et passivt system der effekten flyter i én retning – fra de store vannkraftverkene, gjennom ledningsnettet og til forbrukeren.
Hvis vi sammenligner kraftsystemet med et hus, kan vi si at hvis kraftproduksjonen er grunnmuren og forbruket vårt er taket, så er strømnettet selve bindingsverket. Statnett har beregnet at vi skal produsere og forbruke mer enn femti prosent mer elektrisitet om 30 år. Det krever at vi tilpasser strømnettet som binder det hele sammen.
Utfordringen er at dagens strømnett ikke er designet for å ta imot all den fornybare og distribuerte kraftproduksjonen. Bindingsverket blir rett og slett både for spinkelt og for simpelt for det økte volumet. Det blir derfor utfordrende å håndtere elektrifiseringen som det viktigste klimatiltaket på den ene siden, og på den andre siden ivareta forsyningssikkerheten.
For å løse dette må kraftsystemet som skal håndtere så mye mer forbruk og produksjon av strøm, gå fra et passivt til aktivt system. Det innebærer at vi må vi benytte oss av sikre digitale styringssystemer som kan utnytte kapasiteten i strømnettet bedre med bruk av sensorer og IKT-løsninger (for overvåking og styring), utnytte fleksibilitet i forbruk, produksjon, energilagre og andre energibærere, og legge til rette for toveis effektflyt. Dette vil både spare penger og miljø.
Vi blir mer og mer avhengige av strøm
Forsyningssikkerhet, kontinuerlig tilgang på nok strøm med riktig kvalitet, blir enda viktigere i et samfunn der alt er avhengig av elektrisitet. I forskningssenteret for miljøvennlig energi (FME) CINELDI og i det nasjonale kompetansesenteret The Norwegian Smart Grid Centre, jobber vi sammen med over 70 industripartnere og nettselskaper for å finne smarte løsninger for hele kraftsystemet.
En av utfordringene vi jobber med, er at industrien etterspør mer strøm, som nettselskapene ikke kan levere med dagens infrastruktur. Kraftkrevende industri og store elektriske fartøy, krever både mye strøm og høy effekt. Skal elektriske ferger konkurrere med fossile, må de lade raskt. Det gir nettet en effektutfordring i korte perioder når ferga ligger ved kai. Men det er ikke alltid rasjonelt å bygge ut nett som kan gi så høy effekt som brukes i så korte perioder om gangen. I følge NVEs effektrapport, vil økt tilgang til forbrukerfleksibilitet bli avgjørende for å sikre nasjonal effektbalanse i 2030.
Det haster derfor å få på plass løsninger for å ta i bruk fleksibilitet i både kraftproduksjon, elektrisk forbruk og energilagre for å kunne utnytte det nettet vi har best mulig for å unngå å bygge ut mer strømnett enn det som er nødvendig. Forbrukerfleksibilitet kan for eksempel oppnås gjennom smart lading av elbiler slik at effektbehovet jevnes mest mulig ut over døgnet.
Digitale løsninger vil redusere behovet for utbygging
Skal kraftsystemet kunne levere på framtidens behov må det være koblet sammen med datainfrastruktur i et cyberfysisk system. Ny teknologi og sensorer vil gi bedre kontroll og automatisering og bidra til bedre dataunderlag. Det vil gi beslutningsstøtte for planlegging og drift av strømnett og gjøre det mulig å samhandle mellom nettselskaper. Digitale løsninger vil også gi forbrukerne en bedre mulighet til å planlegge og styre sitt forbruk og jevne ut belastningen.
Men denne sammensmeltningen mellom kraftsystem og IKT-systemer betyr også at det blir mer komplekst og at vi får gjensidige avhengigheter. Derfor må vi utvikle tverrfaglig kompetanse og samarbeide på tvers av sektorer og bransjer.
Vi må ikke glemme hvorfor vi har behov for mer strøm; for å redusere konsekvensene av klimaendringene må vi gå fra fossil til fornybar energi. Samtidig er det ønskelig å sikre et fremtidig kraftoverskudd og et kraftsystem som ivaretar forsyningssikkerheten. I denne energiomstillingen er det essensielt å kunne utnytte det nettet vi har best mulig for å unngå å bygge ut mer strømnett enn det som er nødvendig. Å ta i bruk fleksibilitet og digitalisering kan gjøre dette mulig.
Skal vi redusere behovet for nettutbygging og sikre at kraftsystemet tåler framtidas forbruk, må vi derfor investere i forskning og utvikling nå. Å bare bygge nytt, vil bli enormt kostbart. Det kan ikke forsvares, verken økonomisk eller miljømessig eller overfor de kommende generasjoner.
