Publisert i Firda som kronikk: Av Lars Johansen, sivilingeniør, rådgiver hydroteknikk og formann i Teknas Faggruppe for Energi, Industri og Miljø (FEIM). Ulf Nagel Jæger, styreleder i Forum for energi og industriutvikling på Østlandet, FeiNO1.

Epost: larsc5johansen@_outlook.com/larsjo.lj@_gmail.com – energiforum_@_feino1.no

Fra ulike hold kommer det uttalelser om at vindkraft er en kraftkilde med lav fullkostnad som passer godt i det norske kraftsystemet. Er dette rett, eller er det noe vi ikke har forstått?

Miljøkostnaden

Erkjennelsen rundt de negative miljøkonsekvensene ved vindkraft øker i Norge. NRK satte vindkraftens miljøpåvirkning på dagsordenen i tv-serien «Oppsynsmannen».

En av verdens ledende forskere på energi og materialbruk, Vaclav Smil, har i boken «Materials and Dematerialization» dokumentert at satsing på vindkraft betyr kraftig økt ressursbruk, både av arealer, materialer og sjeldne jordarter. Norge har undertegnet FNs naturvernavtale av desember 2022.

Kraftsystemet A-B-C

Kraftsystemet for strøm består av produksjon, kraftnett og forbruk. Nord Pool ASA administrerer kraftbørsen for kjøp og salg av strøm (som så overføres via kraftnettet).

Elektrisk energi deles i 4 kategorier. Det er regulerbar- og uregulerbar energi. Regulerbare kan tilpasses forbruket, uregulerbar produserer uavhengig av forbruk. Balansekraft består av grunnlast som varierer lite over tid, og topplast for den døgnvisse variable delen av produksjon. Alle nye fornybare energikilder er uregulerbare.

I et regulerbart vannkraftverk bestemmes driftskostnaden av vannverdien. Kraftverket stoppes når vannverdien er høyere enn spotprisen. Det forventes en høyere pris og større fortjeneste senere. Lav vannverdi betyr at det må produseres for å unngå unødvendig tapping av vann. For de termiske kraftverkene er det prisen på drivstoff som bestemmer driftskostnaden.

De termiske kraftverkene defineres også som regulerbare, men krever lengre oppstarts- og nedkjølingsperioder (unntatt gass). Disse bør gå på beste virkningsgrad hele tiden. Kjernekraftverkene har lave driftskostnader og høye investeringskostnader. De bør derfor gå på tilnærmet full effekt hele året.

Kraftbørsen regulerer strømmarkedet slik at produksjonskostnaden møter etterspørselsprisen. Kraftbørsen sikrer at de driftsavhengige kostnadene i kraftsystemet blir minimalisert, og er med på å sikre den viktige og kontinuerlige balansen mellom produksjon og forbruk.

Kommer kraftsystemet i ubalanse, vil bl.a. nettfrekvensen variere. Da vil både spenning og effekt i kraftnettet pendle. Blir svingningene for store kan trafoer eksplodere, generatorer havarere og kraftlinjer smelte pga. varmgang.

Erfaringer fra andre land

Vi kjenner Tysklands energiutfordringer og politiske ukloke energibeslutninger med de konsekvensene de fikk for oss. Sverige ville avvikle kjernekraften, og erstatte den med vindkraft. De har nå 12 000 MW i sine vindkraftverk, de fleste i Nord-Sverige. Men de har fremdeles 6000 MW installert i sine kjernekraftverk.

For å kompensere for bortfallet av kjernekraften og sikre kraftforsyningen i sør, bygde svenskene høyspentlinjen “Sydvästlänken” med kapasitet på 1200 MW. Etter idriftsettelse 2021 klarte linjen kun å overføre 800 MW. Årsaken var stengningen i Barsebäck. Dette førte til at stabiliteten i kraftlinjen ble for svak fordi de mange små generatorene i vindkraftverkene ikke kompenserte bortfallet av de store generatorene i de nedlagte kjernekraftverkene.

Den svenske riksrevisjonen har nå reist sterk kritikk av manglende konsekvensutredninger i de svenske regjeringsbeslutningene.

Vindturbinenes ubalanse

De mange små generatorene i f.eks. vindkraftparker, sikrer ikke frekvensstabiliteten på samme vis som stabiliseringsutstyr på kraftverk med større effekt gjør. Hvis vi får en utvikling der store generatorer erstattes med mange små, må nettoperatørene installere flere frekvenskompensatorer i nettet. Dette øker systemkostnadene i takt med mengde VRE i energimiksen.

Vindkraft i kraftsystemet

Kraftsystemet er som sagt avhengig av en kontinuerlig stabilitet for å fungere. Vi kan lære av svenskene. Figuren under viser svensk effektproduksjon i vind- og kjernekraftverk i et såkalt polardiagram med timesverdier året 2023. Data er hentet fra det tyske Fraunhofer instituttet som utgir Energy Charts for alle Europeiske land:

Her sees tydelig den store effektvariasjonen i vindkraftverkene. De leverer nesten 12 000 MW i det ene øyeblikket, for litt senere å falle ned til 0. Både topp og bunn må balanseres. Den svenske nettoperatøren, Svenska Kraftnät, har følgende valg:

Enten variere spotprisen for å påvirke forbruket, betale vannkraftverk for å stå stand-by eller investere i ny effektkapasitet. Nå oppgraderer Vattenfall kraftverket Juktan i Lule elv med et nytt pumpekraftverk. Disse konsekvensene fører til at systemkostnadene øker. På sin hjemmeside, www.svk.se, ser man at systemkostnadene i Sverige har økt fra 0,5 til 3 mrd SEK i 2023. Prognosen for i år er nå over 6 mrd SEK. Dette er kostnader som dekkes av de svenske nettkundene og skattebetalere.

I Norge utgjør den uregulerbare vindkraften en beskjeden andel. Det er ytret ønske om et tall på 30 GW, som er mer enn den totale effekten i norske vannkraftverk. Realiseres det, blir det norske kraftsystemet inherent ustabilt. Dette kan utløse ny utbygging av både effekt- og pumpekraftverk i Norge, som vi i dag bare har ett av i Ulla Førre anleggene i Rogaland.

Økonomisk kannibalisering

Vindstille skjer ofte samtidig over store områder og spesielt i kuldeperioder. Spotprisen stiger da kraftig uten at vindkraftverkene får glede av det. Når det blåser opp samtidig over store områder kommer store effektmengder inn i kraftnettet med momentan kollaps i spotprisen. Blåser det for kraftig opp, må vindkraftverkene stenge ned for å unngå havari. Dermed kannibaliserer vindkraften seg selv.

Konklusjon

Når det påstås at vindkraft passer godt inn i det norske kraftsystemet, er det vanskelig å forstå når vi ser hva som skjer rundt oss. Både systemkostnadene og faren for kollaps i kraftsystemet øker.

Realistisk sett har vi 5 energikilder dersom vi ønsker et stabilt kraftsystem med lavest mulige kostnader.  Det er gass, kull-, olje-, kjernekraft og regulerbar vannkraft. Hvis de 3 første ikke er aktuelle av klimahensyn, står vi igjen med 2: Regulerbar vannkraft og kjernekraft

Denne epistelen forsøker kun å minne om at i virkeligheten er ikke alt like enkelt. Det er lett å overse det man ikke vet, men konsekvensene vil alltid gjelde. Det er derfor fristende å minne om den svenske kongen Gustav Adolf II og det nye krigsskipet Wasa, som sank på sin jomfrutur i Stockholms havn i 1628. Det skjedde fordi ingen våget å fortelle kongen at han hadde beordret flere kanoner og kanondekk ombord enn skipet kunne bære.