Vannkraftens fleksibilitet

Vannkraft har gitt Norge sikker tilgang på energi i mer enn hundre år. Globalt er vannkraft fortsatt den største produsenten av fornybar energi. Samtidig investeres det mye i utbygging av sol- og vindkraft, som gjør at vi i fremtiden i større grad vil være avhengig av å utnytte vannkraften for å få pålitelig og stabil tilgang til fornybar energi. Det krever at vi utnytter vannkraftens fleksibilitet i mye større grad enn vi gjør i dag.  

Så hva er vannkraftens fleksibilitet egentlig? 

Kort sagt, så er vannkraftens fleksibilitet gitt av de egenskapene den har til å lagre energi, starte og stoppe kraftverkene når det passer oss, og å gi rask tilgang på mye strøm samtidig (høy effekt). 

Dette gjør at vannkraft kan levere fleksibilitet i mange ulike situasjoner, både når det kreves rask responstid og når det er behov for lagring over lengere tid eller store volum.

Gigantiske energilager i fjellet 

En viktig grunn til at vannkraftsystemet i Norge er så fleksibelt, er at vi har utnyttet muligheten til å lagre energi i vannmagasiner i fjellene. Dette gjør at vi kan lagre vann fra snøsmeltingen på våren til å produsere energi på vinteren når det ikke regner. 

I fremtiden vil vannmagasinene og mulighetene de gir for å lagre store mengder energi i perioder fra dager til måneder, bli enda viktigere. Med økt utbygging av andre fornybare ressurser som vind- og solenergi i Norge og Europa, vil vi i større grad spare vann når det er overskudd fra andre energikilder og bruke mer av vannkraften i perioder hvor vind- og sol-kraftverkene ikke produserer.  

Økt fleksibilitet kan også oppnås ved at man fyller og tømmer magasinene oftere. Vi kan se for oss at vi fyller dem når vi har tilgang til overskudd av energi fra vind- eller solkraftverk, og tømmer dem når det ikke blåser og/eller det er lite sol tilgjengelig. Dette krever at Norge bygger ut muligheten til å pumpe vann opp i vannmagasinene. Der det allerede finnes kraftverk med eksisterende vannmagasin både oppstrøms og nedstrøms kraftverket så er dette et spørsmål om å installere pumper i eksisterende kraftverk.

HydroCen har flere prosjekter knyttet til dette:

Morgendusjen påvirker strømsystemet 

I noen perioder trenger vi rask tilgang på mye energi samtidig, og dette betyr at effektuttaket er stort. Dette er typisk tidlig på morgenen når alle står opp, dusjer og lager seg frokost, eller når alle skal lage og spise middag på omtrent samme tidspunkt. Slike topper i forbruk skjer med noenlunde jevnlige mønster over dager, uker og år.

Et mer ekstremt tilfelle kan være en storm i område med mye vindkraft. Fosen er et godt eksempel på dette. Når stormen når vindhastigheter på ca. 30 m/s, så må vindturbinene stoppe for å unngå skader. På Fosen kan dette bety at tilgang på så mye som 1000 MW faller ut av nettet. 

Da må vannkraftverkene gi rask tilgang på energi og det kan være snakk om sekunder i noen tilfeller. La oss tenke at Fosen Vind selger sin energi til Hydro som produserer aluminium. 

Det ville vært en katastrofe om de mistet tilgangen på energi. I slike tilfeller er det veldig verdifullt at vannkraften kan bidra med rask tilgang med effekt og energi. 

Hvorfor trenger vi fleksibilitet fra vannkraften? 

Historien forteller oss at tilgang på sikker energi fra vannkraft har vært en avgjørende forutsetning for å bygge industrien som er grunnlaget for det norske velferdssamfunnet. 

Vannkraften vil fortsatt ha denne rollen i fremtiden, men med økt andel produksjon fra andre fornybare kilder som vind- og solkraft, får vannkraften også en annen viktig rolle. Energi fra vind og sol kan nemlig ikke lagres, og må produseres når ressursene er tilgjengelig, det vil si når det blåser og/eller er sol.

Vannkraft er derimot styrbar i mye større grad, og den nye rollen til vannkraft blir derfor å støtte de andre energiressursene slik at vi fremdeles har tilgang til sikker og robust energiforsyning. Vannkraft kan gi tilgang på energi og effekt når vinden ikke blåser eller når solen er nede, den kan gi store mengder effekt på veldig kort tid, og den kan lagre energi når det er overskudd fra vind og sol. 

Men endringen i hvordan vi bruker vannkraft, fra å levere energi til å sikre systemet for variasjon i fornybar energi produksjon, vil kunne gi økt behov for at vannkraftverkene oftere starter og  stopper produksjonen av energi. Med andre ord vil måten vannkraftverkene driftes på endres, noe som igjen kan det føre til at tunellen, rør, turbiner, generatorer, osv. blir utsatt for mye større slitasje enn det de er designet for. 

Her har HydroCen flere forskningsprosjekter: 

I en framtid med større og hyppigere nedbørsmengder vil magasinenes flomdempende rolle bli enda viktigere. Vi vil trolig også oppleve hyppigere og lengre tørkeperioder om sommeren. Derfor forsker HydroCen også på miljødesign i magasiner.

FAKTA: Produksjon av vannkraft

  • Ved inngangen til 2021 var Norges årlig energi produksjon fra 1682 vannkraftverk ca 137 TWh (Terrawattimer). Det er 137 milliarder kilowattimer. Installert effekt er var 33011 MW (Megawatt). 

For eksempel så trekker en kaffetrakter rundt 1-1.5 kW effekt, så det betyr at kan vi kjøre mer enn 22 millioner kaffetraktere på en gang! (Hvis vi ikke gjør noe annet).

  • Vannkraftverkene bidrar med over 90% av elektrisk energi i Norge. 
  • Vannkraft produserer 34% av elektrisk energi i Europa og ca 17% av i verden.  

Hva skjer hvis vi ikke har tilgang til fleksibilitet fra vannkraft og/eller andre energikilder? 

Dersom dette skjer, vil det i verste fall føre til at vi mister tilgang til strøm. I mindre ekstreme tilfeller så kan vi få ustabil tilgang til energi. Det betyr at frekvensen og/eller at spenningen endrer seg, noe som kan føre til flere strømbrudd, og at elektroniske apparater som TV, PC, og andre maskiner ikke fungerer eller går i stykker. 

FAKTA: Energi VS Effekt

For å bedre forstå hvilken rolle vannkraft vil ha i et fornybart energisystem bør vi vite forskjellen på energi og effekt.

Vi kan enkelt si at energi er hvor mye kraft vi har tilgjengelig, mens effekt er hvor mye strøm vi kan bruke samtidig.

Når vi kutter fossile kilder som kull og gass, kan energibehovet dekkes med å bygge ut mer sol- og vindkraft. Men effektbehovet er avhengig av kilder man kan skru av og på akkurat når vi trenger det. 

Her kommer vannkraften inn.  Vannkraft kan både lagre energi og levere effekt når det er behov for det.   

  • Hvis vi for eksempel sammenligner med en bil, er energi mengden drivstoff på tanken, mens effekten er størrelsen på motoren. Så du kan ha nok energi til å kjøre fra Trondheim til Tromsø hvis veien er helt flat, men for å komme deg opp og over Saltfjellet må du også ha en motor med høy effekt akkurat når du trenger det. 

Effekt er hvor mye strøm man kan levere i øyeblikket. Måleenheten er Watt  (symbol W). 

Energi er hvor mye effekt som benyttes over tid. Kan måles i kilowattimer (kWt).  

  • Dersom du lar en varmeovn med effekt på 1 kilowatt stå på i en time, så har du for eksempel brukt en kilowattime (kWt) med energi 

Det unike med vannkraft i forhold til andre fornybarkilder er at vi kan lagre energi, nemlig som vann i vannmagasiner.  Da kan vannkraft balansere energisystemet når vind- og solenergi ikke er tilgjengelig. 

NYHETER OG BLOGGER
RSS
123456

KONTAKT

FORSKNINGSRESULTATER

HÅNDBØKER OG VERKTØY

PUBLIKASJONER

FLERE AKTUELLE TEMA

Om HydroCen

Vi er et forskningssenter for miljøvennlig energi.

Forskere skal levere kunnskap og innovative løsninger til norsk vannkraft.

Målet er at forskningen skal bidra til at norsk vannkraft kan møte komplekse utfordringer og muligheter i fremtidas fornybare energisystem.

NTNU er vertsinstitusjon og hovedforskningspartner i HydroCen sammen med SINTEF Energi og Norsk institutt for naturforskning (NINA). HydroCen har rundt 50 nasjonale og internasjonale partnere fra forskning, industri og forvaltning.

Om Kunnskapsbanken

Målet med kunnskapsbanken er å samle og tilgjengeliggjøre kunnskapen fra forskningen i HydroCen slik at resultater kan tas i bruk direkte av vannkraftbransjen eller i videre forskning, og dermed bidra til å sikre verdiskapning og samfunnsnytte.

Nyhetsbrev fra HydroCen

Vi sender jevnlig ut nyhetsbrev med forskningsresultater og nyheter. Registrer deg gjerne her: