Annons

Oregelbunden produktion På Bornholm kommer cirka 40 procent av elproduktionen från vindkraft. Det ställer speciella krav på elnätet.

Experimentön

På den danska ön Bornholm kommer en stor del av elektriciteten från sol och vind. När det är mulet eller vindstilla drar 1 000 familjer ner på värmen i sina hus för att hålla energisystemet i balans.

Författare: 

Publicerad:

2017-09-25

Ulrik och Britta Andreassons hus ligger vackert nära vattnet på södra Bornholm. Från vardagsrumsfönstret är det fri utsikt över Östersjön som skummar i blåsten.

Men det är inte utsikten vi kommit för att beundra. I stället öppnar Ulrik en skrubb vid entrén och pekar på en grå liten box med knappar och en display som placerats vid elskåpet.

– Det är själva hjärnan, säger han.

Skulle vinden plötsligt avta och vindsnurrorna på ön sakta in, så skickar boxen en signal till de elektriska elementen i huset att sänka värmen.

– Det sker automatiskt. Vi märker ingenting, intygar Ulrik.

Liknande utrustning finns i sammanlagt 1 000 hus på den danska ön, som blivit något av ett levande testlabb för nya, gröna energilösningar.

Målet är att Bornholm ska bli koldioxidneutralt till 2025. Elsystemet är redan på god väg. I år kommer all el på ön för första gången att produceras med hjälp av vind, sol och biomassa.

Vindkraften står för cirka 40 procent. Produktionen av solkraft är än så länge blygsam, men den ökar och två nya solkraftsparker planeras på ön.

Men med en ökad mängd el från sol och vind blir det problem när vinden inte blåser och solen går i moln.

Det är här som de 1 000 boxarna kommer in i bilden. Att ett enda hushåll drar ner på värmen när vinden mojnar har knappast någon betydelse för elsystemet, men när en stor mängd värmepumpar och elelement fjärrstyrs samtidigt får det en stor samlad effekt.

Försöket som familjen Andreasson deltar i är en fortsättning på EU-projektet Ecogrid, som också ägde rum på Bornholm – ett av världens största test av flexibel elförbrukning för att balansera svängningarna från vind och sol. I projektet deltog 2000 familjer, vilket motsvarar drygt 10 procent av hushållen på Bornholm. Som jämförelse deltog omkring 300 hushåll i ett liknande försök på Gotland, inom ramen för ett svenskt utvecklingsprojekt för smarta elnät.

Ecogrid, som avslutades 2015, visade att det är tekniskt möjligt att styra elförbrukningen hemma hos vanliga elanvändare. Problemet var att det saknades en bra affärsmodell. Att bara skicka prissignaler visade sig inte fungera för att få folk att ändra sin elkonsumtion.

– Ekonomin är inte den enda drivkraften. Man tvättar inte på natten för att spara några ören eller ändrar sina mattider efter elpriset, säger Kim Koch Hansen, projektledare på det lokala el- och fjärrvärmebolaget Bornholm energi och forsyning.

I det nya projektet Ecogrid 2 testas därför en ny modell. Skillnaden är för det första att bara uppvärmningen påverkas. I ett hus med värmepump eller elvärme är uppvärmningen en stor elförbrukare, som dessutom kan strypas under en period utan att temperaturen i huset påverkas nämnvärt. För det andra behöver de boende inte själva hålla reda på elpriset. Styrningen ska skötas automatiskt av en utomstående mellanhand, en så kallad aggregator.

Deltagarna får sluta ett avtal med aggregatorn om hur mycket husets inomhustemperatur får påverkas. Det beror bland annat på husets konstruktion och hur länge värmen stannar i väggarna.

– Ingen ska behöva frysa. En del i projektet går ut på att samla in data om de olika husen. I vissa tar det många timmar innan det börjar bli kallt, i andra går det snabbare, säger Kim Koch Hansen.

Hur avtalen ska se ut är också en viktig del av projektet. Det är aggregatorns ansvar att utveckla en affärsmodell som gör att de boende nappar.

– Vi måste ta reda på vad som motiverar kunderna. Det kan vara pengar, bättre service eller vetskapen om att man bidrar till ett grönt energisystem, säger Kim Koch Hansen.

En enkel modell kan vara att kunden hyr sin värmepump och i avtalet tillåter att inomhustemperaturen får variera inom vissa ramar.

I gengäld kan kunden få en lägre värmekostnad. Men avtalen kan också innehålla service och olika garantier om grön el.

För Thomas Jensen, en annan av försöksdeltagarna som bor med sin familj någon mil utanför huvudorten Rönne, är det intressant både att få en lägre energiräkning och att minska koldioxidutsläppen.

– Samtidigt är det viktigt att det inte påverkar familjen, säger han.


Det nya gröna energipusslet
I flera storskaliga försök styrs el- och värmeförbrukning så att den går i takt med elproduktionen från sol och vind. I framtidens elnät kombineras många olika lösningar.

Bild: 
Johan Jarnestad & Marie Alpman

På sikt är det inte bara uppvärmningen som ska hjälpa till att balansera elnätet. Nästa steg är att utnyttja elbilsbatterier. Vid tidpunkter när elsystemet är hårt belastat kan de rycka in som en extra resurs. Omvänt kan de laddas när det finns gott om el.

– Säg att du kommer hem från jobbet och har 20 procent kvar i bilbatteriet. Då kan du börja laga mat med elen från bilbatteriet. Sedan laddas det under natten, säger Kim Koch Hansen.

För att testa konceptet kommer upp till 50 testbilar att rulla på Bornholm de närmaste tre åren, i ett separat projekt som leds av Danmarks tekniska universitet.

Även i Sverige pågår försök där värmesystemen hemma hos vanliga elkunder hjälper till att skydda elnätet från överbelastning. Utanför Uppsala kan elbolaget Upplands energi styra värmepumparna i 300 hus. Forskningsprojektet, delvis finansierat av Energimyndigheten, kom i gång 2014. Målet är att det ska omfatta 500 hus nästa år. När elnätet är hårt belastat kan kundernas värmepumpar sänka effekten.

– Den här typen av lösningar kommer att behövas när vi får in mer förnybar el i näten. Alternativet är att bygga nya ledningar, vilket är både dyrt och tar tid, säger projektledaren Joachim Lindborg på organisationen Sustainable innovation.

Han berättar att projektet nu utökas för att också innehålla elbilsladdning, hembatterier och solceller.

Bland deltagarna finns flera mindre teknikbolag som utvecklar nya lösningar för bland annat värmepumpar och elbilsladdning.

Precis som på Bornholm är utmaningen att hitta en bra affärsmodell.

– Det gäller också att reglerande myndigheter öppnar för dessa typer av system, säger Joachim Lindborg.

Ett helt annat exempel på hur uppvärmningen kan utnyttjas för att jämna ut svängningar i energisystemet finns i Hyllie i Malmö. Precis som på Bornholm används den nya stadsdelen som ett laboratorium, för smart styrning av el och värme.

Ett av de projekt som kommit längst handlar om fjärrvärme.

Mattias Örtenvik, chef för hållbar stadsutveckling på energibolaget Eon, låser upp en källardörr i ett av de nybyggda bostadshusen. Innanför dörren döljer sig husets el- och fjärrvärmecentral. Rör längs väggarna leder varmt vatten till element och kranar i de 82 lägenheterna i huset.

Här finns också extra utrustning som samlar in och skickar data om temperaturen i huset och i fjärrvärmevattnet som flödar in och ut. Informationen analyseras så att systemet lär sig hur huset reagerar när värmen tillfälligt höjs eller sänks.

Det innebär att huset kan dra ner på värmen under kalla dagar när det finns ett stort behov av fjärrvärme.

– De tunga betongstrukturerna i fastigheten fungerar som ett energilager. Även en kall vinterdag kan det ta flera timmar innan det märks särskilt mycket på inomhustemperaturen att värmen strypts, säger Mattias Örtenvik.

Både fastighetsägaren och Eon vinner på systemet, enligt Mattias Örtenvik. Fastighetsägaren, i det här fallet det kommunala bostadsbolaget MKB, kan kapa värmenotan, medan Eon slipper dra i gång oljeeldade extraaggregat vid köldknäppar.

– Trycker vi ner oljeanvändningen så minskar vi också koldioxidutsläppen. Det är den stora drivkraften, säger Mattias Örtenvik.

Tjänsten, som också fungerar för fjärrkyla, är redan mogen för marknaden och ska börja marknadsföras mot fastighetsägare inom kort.

Hur länge kommer det då att dröja innan värmestyrning i vanliga villor blir en realitet? Enligt Jörgen Christensen, forskningschef och projektledare för Ecogrid 2 på branschorganisationen vid Dansk energi, kan projektet på Bornholm bli kommersiellt om fem år.

– I takt med att traditionell, styrbar produktion som kärnkraft stängs ner, tror vi på stigande elpriser. Då blir det billigare att variera efterfrågan än att importera el från Norge, Sverige och Tyskland som vi gör i dag, säger han.

I Sverige står vindkraftproduktionen för omkring 10 procent av elproduktionen, jämfört med 40 procent i Danmark. Vi har också gott om vattenkraft som kan kompensera när det inte blåser.

Men nya flexibla energilösningar kommer ändå att behövas.

– Frågan är aktuell eftersom det lokalt kan bli vanligare med överbelastningar i elnätet, säger Lars Nordström, professor i elkraftteknik vid Kungliga tekniska högskolan i Stockholm.

I våras blev det till exempel elavbrott på Öland på grund av för mycket vindkraftsel. Mätinstrumentet som skulle varna så att vindkraftverken stängs av visade sig i det här fallet vara trasigt. Elnätet blev då överbelastat – ledningarna blev helt enkelt för varma.

Ett alternativ till att stänga av vindkraftverken vid överproduktion skulle kunna vara att hushållen passar på att värma upp vatten och ladda sina elbilar.

För att klara av den här typen av problem kommer det att behövas många dellösningar.

En trend är att företag, ett kvarter i staden eller ett villaområde bildar ett eget lokalt elsystem, ett så kallat mikronät, som strävar efter att bli så självförsörjande som möjligt och som till och med kan kopplas loss från det övriga elnätet.

När Kalle kommer hem och måste ladda elbilen kan grannarna tillfälligt dra ner på värmen.

När Anna har överskott på solel kan Linda passa på att fylla varmvattenberedaren.

Mikronät finns sedan länge på isolerade öar och orter med ett enskilt läge. Traditionellt drivs det med dieselaggregat, men med hjälp av sol och vind och smart styrning blir det ett hållbart alternativ även på andra platser.

I skånska Simris bygger Eon ett mikronät för att kunna studera tekniken. De omkring 150 hushållen och företagen ska ingå i ett lokalt energisystem som försörjs med vindkraft och solceller.

Överskottet lagras i ett batterilager, som rycker in när det inte blåser eller är soligt. Mikronätet ska invigas i höst och försöket ska pågå i tre år.

På Bornholm var det just behovet att klara sin egen elförsörjning som triggade i gång utvecklingen av ett smart elsystem.

Det finns en elförbindelse till Sverige, men vid flera tillfällen har fartyg rivit av kabeln. Ön måste då producera sin egen el och ju mer som kommer från sol och vind, desto mer måste de 40000 invånarna hjälpa till.

Tillbaka hemma hos familjen Andreasson vid havet, säger Britta att hon inte har något emot att vara försökskanin.

– Det känns väldigt bra att kunna bidra till en bättre miljö.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

Lägg till kommentar