Uregulerbar energi. «Det første store kravet til en bevegende kraft er at den fullt og helt må være underlagt oss og kunne bli benyttet når og hvor og i hvilken grad vi ønsker. Bruk av vind som en direkte drivkraft er dermed fullstendig uanvendelig i et maskinelt system, for i lengre vindstille perioder ville hele landets virksomhet gå ad undas».

Slik reflekterte den britiske økonomen William Stanley Jevons i 1865 i verket «The Coal Question». Siden den gang har kullets status falmet. Jakten på ren energi uten klimagassutslipp har gitt vindkraft en ny renessanse. Men vinden blåser fortsatt like lunefullt som i det 19. århundret, og ytelsen til vindkraftverk avhenger fremdeles av vindstyrken. Tilsvarende faller ytelsen fra solcellepaneler dramatisk så fort det skyer til.

Ingen steder viser utfordringene med uregulerbar sol- og vindkraft seg tydeligere enn i Tyskland, der det i dag pågår en storstilt omlegging til fornybar energi. Med over 60 000 MW har Tyskland under ideelle værforhold allerede i dag tilstrekkelig installert kapasitet sol- og vindkraft til å dekke strømforbruket. En så høy fornybarandel har allerede ført til en enorm reduksjon av tyske klimagassutslipp.

Men når vinden løyer og solens stråler slukes av skyene på de mange gråværsdager i Bayern og Berlin, hjelper det ikke med installert kapasitet – da er det faktisk levert ytelse fra atom-, kull- og gasskraftverk som gjelder.

Når vinden løyer og solens stråler slukes av skyene på de mange gråværsdager i Bayern og Berlin, hjelper det ikke med installert kapasitet – da er det faktisk levert ytelse fra atom-, kull- og gasskraftverk som gjelder. 

I noen kalde dager i februar 2012 var Hamburg-regionen så nær strømbrudd at energikrevende industri ble betalt for å stoppe produksjonen. Den økende andelen uregulerbar energi i strømnettet resulterer også i flere ministrømbrudd. Ifølge bransjeorganisasjonen Verband der Industriellen Energie- und Kraftwirtschaf (VIK) har deres medlemmer sett en økning på 30 prosent for mindre strømbrudd de siste tre år, noe som har resultert i betydelige kostnader og trusler om utflagging.

Fyrer for kråkene. Strømnettet blir ofte beskrevet som verdens største forsyningslinje uten lagringsmuligheter. Derfor må produksjon av strøm til enhver tid tilpasses forbruket. Når du skrur på nattbordslampen om morgenen, så påvirker det kraftverkene. Ikke mye selvsagt, men litt. Hvis forbruket overskrider produksjonen, oppstår strømbrudd. Systemoperatøren må derfor følge kontinuerlig med på forbruket slik at produksjonen tilpasses deretter. Tradisjonelt har produksjonen latt seg styre. Man har rett og slett bare fylt på med mer kull og gass i kraftverkenes gigantiske forbrenningsovner, eller sluppet ut mer vann fra magasinene.

Med sol- og vindkraft er det annerledes. Det finnes ingen knapp produsentene kan trykke på som får solen til å skinne sterkere eller vinden til å blåse kraftigere.

Det finnes ingen knapp produsentene kan trykke på som får solen til å skinne sterkere eller vinden til å blåse kraftigere. 

Det gir hodebry for både systemoperatører og kraftselskaper, som må holde langt mer reservekraft i bakhånd i tilfelle væromslag. Det innebærer at strømprodusentene brenner mer kull og gass enn hva som etterspørres av strømforbrukerne.

Reservekraften mates inn på strømnettet ved plutselige fall i kraftproduksjonen. La det være klart, økt andel sol- og vindkraft reduserer definitivt utslipp av klimagasser, men behovet for reservekraft viser at forestillingen om at slike energikilder er helt rene, ikke stemmer overens med dagens teknologivirkelighet. Økt andel sol- og vindkraft fører dessverre til at det fyres stadig mer kull og gass for verdens kråker.  

I dag hersker det usikkerhet knyttet til hvor mye reservekraft som er nødvendig å ha i bakgrunn pr. megawatt installert uregulerbar kraft fra sol og vind. Kritiske tyske og britiske røster hevder at behovet for reservekraft er nesten like høyt som den installerte kapasiteten på sol- og vindkraft. Debatten raser således om sol- og vindkraft egentlig reduserer utslippet av klimagasser hvis reservekraften ikke kommer fra fornybar norsk vannkraft.

Forskerne Magnus Korpås og John Olav Tande ved SINTEF har jobbet med å undersøke behovet for reservekraft for International Energy Agency – Wind. Korpås forklarer at generelt øker det relative reservebehovet med økende andel vindkraft. Korpås opplyser at i forskningsprosjektet «Dena Grid Study» ble det beregnet at man i gjennomsnitt trengte ca. 9 prosent av installert effekt i reserve én dag frem i tid, slik at f.eks. 1000 MW vindkraft ville kreve ca. 90 MW reserver. Dette var for et scenario med 20 prosent uregulerbar kraft i Tyskland, og allerede i dag kan andelen ligge over dette mange dager. Da vil behovet øke, understreker Korpås. Dessuten øker behovet for reservekraft ved flaskehalser i nettet og lokale begrensninger. Dette er et økende problem i Tyskland hvor mye av vindkraftproduksjonen er i nord og den kraftkrevende industrien i sør. Innbyggerne i München fikk den 15. november 2012 muligens en forsmak på hva som venter da byen ble rammet av det største strømbruddet på 20 år.

Grønt påbud. Tyske nettoperatører er lovpålagt å kjøpe all tilgjengelig fornybar energi. Siden nedskalering av produksjonen i kull- og gasskraftverk tar flere timer, fører loven til at perioder med plutselig mye sol eller vind skaper kraftig prisfall på elektrisitet produsert fra ikke-fornybare energikilder. Noen kraftverk har som følge av denne voldsomme prisfluktueringen vist seg å være ulønnsomme. Kraftselskapene ønsker derfor å legge dem ned. Den vedtatte avviklingen av atomkraft, som i dag står for over 20 prosent av elektrisitetsproduksjonen, kombinert med den ambisiøse fornybarsatsingen gjør imidlertid det tyske strømnettet avhengig av all tilgjengelig regulerbar kraft i tiden fremover.

Tyske myndigheter har derfor endret loven slik at kraftselskapene plikter å varsle om nedstengning av kraftverk ett år i forveien. Videre følger det av lovendringen at kraftselskapene uansett kan bli tvunget til å drive kraftverket videre dersom hensynet til forsyningssikkerheten tilsier det. Sluttregningen må bæres av strømbrukerne. Et slikt drastisk inngrep i næringsfriheten går ikke upåaktet hen i Tyskland. «Det heter at kraftselskapene vil få «rimelig erstatning». Hva som ligger i dette, er foreløpig uavklart», sier advokat Matthias Lang, som ikke vil utelukke at lovene strider mot den tyske grunnlovens ekspropriasjonsregler. Han har spesialisert seg på tysk energilovgivning og ser en økende rettslig spenning som følge av fornybar energis lovpålagte forrang i strømnettet.

«Vanligvis er det ikke snakk om noen direkte konflikt mellom for eksempel gass og solenergi, strømoperatøren må jo kjøpe solenergi etter en pris bestemt av loven. Loven sier altså hvem som vinner. Djevelen ligger i detaljene, som når et kraftselskap ønsker å stenge ned et ulønnsomt kraftverk.» Advokat Lang kan fortelle om det tyske kullkraftverket Datteln i Nordrhein-Westfalen som hadde konsesjon frem til 31. desember 2012 for så å bli erstattet av et
nytt anlegg i 2014. Advarsler fra administrerende direktør Rüdiger Grube i Deutsche Bahn om at en slik nedstengning vil kunne føre til full stans for delstatens tog grunnet strømmangel på kalde vinterdager, har imidlertid penslet myndighetene inn på nye spor slik at konsesjonen forlenges.

«Situasjonen med Datteln-kullkraftverket viser, om enn på en indirekte måte, at økt andel sol- og vindkraft tvinger frem slike ekstraordinære tiltak fra myndighetene», sier advokat Lang.

Den hellige energilagringsgral. Energilagring er nøkkelen for å fase inn store mengder uregulerbar kraft fra sol og vind i strømnettet. Uforutsigbarheten til slike energikilder krever enorm energilagringskapasitet for perioder med ugunstig vær.

Energilagring er nøkkelen for å fase inn store mengder uregulerbar kraft fra sol og vind i strømnettet. Uforutsigbarheten til slike energikilder krever enorm energilagringskapasitet for perioder med ugunstig vær.

Regulerbar vannkraft er suverent for energilagring og fungerer meget godt til å balansere uregulerbar sol- og vindkraft. Takket være kabler fra Norge kan vind således utgjøre over 30 prosent av den danske kraftproduksjonen. Videre kan vannkraft brukes til energilagring ved hjelp av pumpekraft (se modell over), ved at man bruker overskuddsenergi til å pumpe vann opp igjen i magasinene. Da Tysklands utenriksminister Guido Westerwelle besøkte Saurdal pumpekraftverk i august 2012, understreket daværende utenriksminister Jonas Gahr Støre at Norge i fremtiden kan bli et grønt batteri for Europa.

Den planlagte kabelen mellom Norge og Tyskland har imidlertid altfor lav kapasitet til å dekke det enorme energilagringsbehovet tyskerne har behov for. Manglende vilje til storstilt kabelutbygging for å dekke tyskernes behov, har tynget aktører i norsk kraftbransje. Visjonen om det grønne batteriet har krympet kraftig.

Eksperter verden over forsker i dag iherdig for å utvikle ny teknologi for energilagring i batterier, hydrogen og bruk av superledende magneter. Fellesnevneren er at slike teknologier foreløpig er meget kostbare. Det er mer lønnsomt å brenne billig gass og kull for bruk til reservekraft, enn å ta i bruk lagringsteknologi. Den amerikanske skifergassrevolusjonen har skapt et overskudd av kull i verdensmarkedet, noe europeiske kraftselskaper nyter godt av.

Paradoksalt nok ser en således økt bruk av klimaverstingen kull i både Storbritannia og Tyskland til bruk som reservekraft for uregulerbar sol- og vindkraft. Til tross for de mange utfordringene med uregulerbar fornybar energi er Ann Mari Svensson, professor ved institutt for materialteknologi ved NTNU, klar i sin tale:

«Jeg er helt overbevist om at fornybar energi er fremtiden, og vi må, av veldig mange grunner, vekk fra kullkraft, og også etter hvert gasskraft. Det finnes muligheter for energilagring, slik at det finnes ingen ’unnskyldning’ for ikke å gå for fornybar energi.»

Smartnett. Såkalt smartnett kan også komme til å spille en sentral rolle for å redusere problemene med uforutsigbar og uregulerbar sol- og vindkraft. Hver strømbruker skal innrapportere forbruket nærmest kontinuerlig. Med tilnærmet fullstendig informasjon vil strømoperatøren få langt bedre oversikt over faktisk elektrisitetsforbruk, noe som igjen kan redusere behovet for reservekraft. Strømbrukerne vil på sin side kunne spare penger ved å tilpasse forbruksmønsteret til perioder med høy produksjon fra uregulerbare energikilder som sol og vind, fortrinnsvis ved hjelp av apper på vaskemaskiner, varmepumper og elbiler.

Det er usikkert hvor mye smartnett kan bidra med for å redusere behovet for reservekraft. På øya Isle of Wight er et smartnettprosjekt på trappene, og utviklerne hevder bedre samspill mellom produksjon og forbruk av strøm vil kunne redusere behovet for reservekraft. Bornholm, en annen europeisk øy, prøver i disse dager også ut effekten av smartnett. Formålet til det EU-støttede prosjektet er å undersøke smartnetts innvirkning på forbruksmønsteret til strømbrukerne (se illustrasjon over).

Resultatene vil være verdifulle for et EU som har vedtatt at minst 20 prosent av kraftforsyningen til medlemslandene skal komme fra fornybare energikilder innen 2020.  

Kilder: David JC MacKay: «Sustainable energy – without the hot air», Der Spiegel, Bloomberg, Guardian, Wikipedia.