Balancering og fleksibilitet

Fleksibilitet bliver et vigtigt redskab i morgendagens energisystem. Grundlæggende skal der være balance i elnettet. Der skal til enhver tid være balance mellem udbud og efterspørgsel. Hvis vi skal oplade elbilen og trække strøm ud af elnettet, skal der i samme øjeblik være en der føder strøm ind i elnettet. Fleksibilitet handler grundlæggende om, at man i stedet for at holde balancen ved at udbyde mere strøm til nettet, så nedsætter man efterspørgslen eller udskyder den på de tidspunkter hvor der enten er meget høj efterspørgsel eller et meget lavt udbud. Normalvis har vi en høj efterspørgsel mellem klokken 17 og 21 især om vinteren, og vi har et lavt udbud på vindstille dage. I dag har vi så småt vænnet os til at tænde vaskemaskinen om natten eller oplade bilen på et senere tidspunkt. Det har to gavnlige effekter. Vi behøver ikke at producere lige så meget strøm under spidsbelastningen, og vi behøver ikke have et lige så kraftigt elnet. I morgendagens energisystem vil fleksibilitet i forbruget være mere omfattende end det er i dag både hos de private husholdninger, og særligt hos de store industriforbrugere.

I private husholdninger vil fleksibilitet være standard i de enheder, der bruger meget strøm. Elforbruget til fx elbiler, varmepumper eller vaskemaskiner vil kunne styres automatisk og intelligent så forbrugeren sparer på elregningen og i sidste ende hjælper systemet med at være i balance. I industrien er der også et stort potentiale. I mange produktionsvirksomheder med et højt strømforbrug kan man med fordel udskyde noget af forbruget eller helt slukke for det i nogle tidsrum. Det gælder fx virksomheder med store kølelagre eller varmeproducenter til fjernvarmenettet, der benytter elbaserede centrale varmepumper.

En afgørende faktor i det fleksible energisystem er, at der skal være en belønning for at være fleksibel. Det skal kunne betale sig at hjælpe systemet med at være i balance ved at agere fleksibelt med sit forbrug. Det kræver at prisen på strøm varierer afhængigt af om der enten er et lavt udbud eller en høj efterspørgsel. Ellers er der ikke noget incitament for fleksibilitet. Som forbruger er vi, bl.a. på grund af de svingende elpriser, så småt ved at lære at være fleksible. I morgendagens energisystem vil priserne fortsat svinge, vi bliver endnu mere fleksible og det vil i højere grad ske helt automatisk. Virksomheder vil måske endda kunne tjene penge på at stille fleksibilitetsydelser til rådighed for markedet.

Sektorkobling kan være nøglen til at tøjle den vind- og solenergi som det grønne energisystem står på. Sektorkobling betegner den intelligente kobling og samspil mellem forskellige energiformer og forsyningsarter. Fx den elektrificerede fjernvarmes forbrug af elektricitet til at producere varme. Et andet eksempel på sektorkobling er PtX:

Power-to-X (PtX) er en afgørende teknologisk løsning, der kan erstatte det sidste fossile forbrug i vores industri og i den tunge transport såsom skibsfarten og luftfarten. PtX er en proces, hvor grøn elektricitet via et elektrolyseanlæg omdanner vand til brint eller andre brintbaserede brændstoffer, såsom grøn metanol (via carbon) eller grøn ammoniak (via nitrogen).

Elektrolyseanlæggene vil spille en stor rolle i at aftage de meget store mængder af vedvarende energi, som vi i fremtiden vil producere i Danmark. Dertil vil anlæggene sænke integrationsomkostningerne af vedvarende energi i vores energisystem betydeligt, da anlæggene i videste muligt omfang vil blive placeret tæt på den grønne strømproduktion. Anlæggene kan være afbrydelige og vil pga. prisfølsomhed ikke forbruge el i timer med høj belastning og derved en høj elpris. De vil med deres fleksibilitet levere balancering af elnettet og dermed bidrage positivt til elmarkedet. Derudover kan overskudsvarmen fra anlæggene anvendes til fjernvarmevarme (Sektorkobling). 

Udlandsforbindelser: Det danske elnet er ikke et lukket system. Vi er forbundet til vores nabolande gennem elkabler som gør det muligt at flytte store mængder strøm til og fra Danmark. I dag har vi forbindelser til Norge, Sverige, Tyskland og Holland. Snart bliver vi også koblet til England (Viking Link) og der er aftaler på plads om kabler til Belgien og yderligere forbindelser til Tyskland.

Der udveksles konstant strøm mellem Danmark og vores naboer. Det sikrer, at vi kan udnytte hinandens elsystemer, så strøm hele tiden produceres billigst muligt. I Danmark er vi kendte for vores vindkraft. Udlandsforbindelserne gør at vi i timer med meget vind kan hjælpe vores naboer med billig og grøn energi. Når det ikke blæser i Danmark, kan det ske, at der er overskud af strøm i nogle af vores nabolande, fx fra deres egne vindmøller. Vindfronter bevæger sig hele tiden ind over Europa og derfor er det vigtigt med et vidt forgrenet transmissionsnet på tværs af Europa for til fulde at kunne høste vind- og solenergi og fordele den ud til forbrugerne i takt med at en vindfront blæser ind over kontinentet. Det er forventningen at særligt den 700 km lange Viking Link-forbindelse til England vil hjælpe med at fordele energien fra vindsystemer som bevæger sig over Nordsøen. 

Kablerne hjælper vores nabolande med at modtage billig vind- og solenergi, men hjælper også Danmark med at hente billig el fra fx vandkraften i Norge. Og når vi virkelig mangler energi, kan vi trække på kraftværkerne på kontinentet, ligesom vores kraftværker også er med til at hjælpe både i Danmark og udlandet.

Udlandsforbindelser er således en mulighed for at deles om de ressourcer, vi har så vi får et billigere system. Det gælder både i forhold til de grønne og billige energikilder og for de regulerbare kilder som sikrer forsyningssikkerheden.

Lagring: Man tænker måske ikke over det i hverdagen, men vi lagrer allerede i dag enorme mænger energi. I Danmark lagrer vi energi i brændsler som vi let kan opbevare. Det gælder for gas i de underjordiske gaslagre, olie, benzin og diesel i tanke og de faste brændsler som kul og biomasse lagre vi i store bunker direkte på jorden. I nogle af vores nabolande eksister også en anden lagringsteknologi i form af vandkraft, som i princippet fungerer som et enormt batteri for elsystemet. 

I takt med at vi omstiller energisystemet væk fra de fossile energikilder forsvinder en del af vores energilagre også, så der skal nye lagringsteknologier til som kan lagre vores elektricitet der bliver morgendagens brændstof.  

I dag fylder de nye lagringsteknologier ikke meget i det danske energisystem. Der er dog et stort potentiale. I direkte sammenhæng med sol- og vindenergianlæg kan lagring betyde, at anlæggene kan levere en mere stabil forsyning selv på tidspunkter, når vinden ikke blæser og solen ikke skinner. I varmeproduktionen kan elbaseret produktion udnytte dage med sol og vind til at producere varme til fjernvarmelagre, som så kan supplere med varme i fjernvarmenettet på dage med mindre sol og vind. Varmelagring gør også at store og små kraftvarmeværker kan producere el og varme sammen med meget høj effektivitet når elpriserne er høje og der er brug for dem i elsystemet, og gemme varmen når der er brug for den i varmesystemet. På den måde kan kraftvarmeværker både være energieffektive og spare på brændsel samtidigt med de er fleksible i forholde til el- og varmesystemet. Det kræver dog at vi videreudvikler vores marked for systemydelser, så producenter får betaling for de ydelser i de leverer.  I private husholdninger vil der også blive mulighed for trække strøm fra elbilen, så elbilen fungerer som et batteri til husholdningen. Med elbilens batteri kan den enkelte husholdning selv agere fleksibelt og lagre energi når det er gunstigt. El kan også lagres som brint eller andre PtX brændsler på samme måde som vi gør i dag med naturgas og olie. Noget af det brændsel kan omdannes til grøn el i kraftværker hvis det skulle blive nødvendigt.  

Ellagring er i en rivende udvikling og der er meget forskning og demonstration i gang i mange forskellige teknologier, lige fra de kemiske (PtX), elektrokemiske (forskellige former for batterier), termiske (varme sten etc.) og mekaniske (trykluft og gravitation). Hvilke teknologier som i sidste ende vil blive den eller de foretrukne er svært at spå om, men vi har allerede i dag ellagring i Danmark. Fx bliver der opstillet et 30 MW batteri på Bornholm, der kan forsyne hele øen med strøm i en time. Flere mindre batterier bliver også opstillet på Fyn og i Jylland. Enkelte store ladestationer til elbiler har også batterier tilknyttet. Vi er derfor så småt i gang med at udforske potentialet for lagring i Danmark. 

 

Systemydelser: I dag er kraftvarmeværker en stor bidragsyder til de fleksible ydelser som systemet har behov for. Systemet har behov for strøm der har en særlig kvalitet og kraftvarmeværkerne har den særlige egenskab at det kan stabilisere frekvensen i elsystemet. Fordi kraftvarmeværker kan justeres efter systemets behov, er kraftvarmeværkerne også med til at balancere forholdet mellem udbud og efterspørgsel, samt levere de betydelige mængder af strøm der er brug for, når systemet er presset. Det er vigtigt, hvis vi skal undgå strømafbrydelser. I morgendagens energisystem vil der i endnu højere grad være behov for disse kvaliteter fordi elforbruget bliver markant større og vi bliver mere afhængige af en stabil forsyning. Det vil kraftvarmeværkerne være i stand til. Samtidig vil værkerne kunne fungere som et ”hub” for andre fleksible løsninger som PtX og lagring, hvor fleksibilitetsydelser til elsystemet kan leveres i samarbejde med andre teknologier.  

Digitalisering og datafrisættelse: Morgendagens energisystem vil ikke kunne blive til virkelighed uden data og digitalisering. Hvis det tværgående samspil skal skabe værdi, skal det bygges på fritflydende informationer og digitale strukturer. På en sikker måde og i respekt for vigtigheden af at beskytte personhenførbar information og viden om samfundsvital infrastruktur. Adgang til data er et grundvilkår for driftseffektivisering, energiplanlægning og omkostningseffektiv udbygning af både fjernvarme og elnet, ligesom det skaber grobund for innovation, ved at anskueliggøre problemer og potentialer. Digitaliseringen er her mobiliseringen af data.

Med den øgede digitalisering bliver samfundet som helhed mere sårbart over for udefra kommende trusler. Det kræver et vigtigt fokus på digital beskyttelse. I det danske energisystem er der allerede indbygget et stort fokus på både fysisk sikkerhed og cybersikkerhed. Disse sikkerhedsforanstaltninger vil selvfølgelig også være en del af morgendagens energisystem.