Så kan vattenkraft stärka och effektivisera elförsörjningen
Vattenkraft är oslagbar på att lagra energi under långa tidsperioder och balansera elsystemet. Viktor Döhlen har forskat på hur mindre energilager som exempelvis batterier, kan integreras med vattenkraften för att balansera elsystemet över kortare tidsintervall, och bidra till ett stabilare elnät.
Vattenkraft är en säker och stabil energikälla i den svenska energimixen. Men vad behövs för att den ska kunna reglera och stabilisera energisystemet? I tre år har Viktor Döhlen som industridoktorand på Sollefteåforsen utvärderat kombinationen av vattenkraft och energilager.
– Vattenkraften har historiskt sett levererat de stödtjänster till elnätet som kallas frekvensregleringstjänster. Med nya krav på dessa tjänster har vissa vattenkraftverk svårt att leverera och behöver därför kombineras med energilager. Den slutgiltiga produkten blir en liten investering för ett vattenkraftverk, men ger stor potential att reglera över korta och långa tidsintervall, säger Viktor Döhlen.
Reglera och säkerställa stabilitet
Just snabbheten att ställa om och reglera är en central fråga. Utan den lever inte vattenkraften upp till de krav som Svenska Kraftnät ställer på leverantörer till kraftnäten. Det handlar både om att kunna reglera vid ned- eller uppgång i elproduktionen och att säkerställa stabiliteten i elnätet även vid abrupta avbrott.
– Genom att mäta hur långt ifrån kraftverken är att möta kraven kan vi utvärdera hur stora energilager som krävs för att möta dem. konstaterar Viktor Döhlen.
I vissa fall kan vattenkraftverket göra mindre uppgraderingar för att möta kraven. Men i de fall det är en alldeles för kostsam investering kan det vara bättre för kraftverket att satsa på lagringskapacitet. Eftersom kraftverket har mycket energi i det lagrade vattnet har Viktor fokuserat på effekttäthet när han utvärderat ett energilager att kombinera med vattenkraftverket.
Kan minska slitage
– På Mittuniversitetet utvecklar vi ett energilagersystem som baseras på superkondensatorer. För att sänka kostnaderna arbetar forskningsgruppen inom kraftelektronik med en prototyp av en växelriktare som effektiviserar och minskar kostnaden för kringutrustningen, berättar Viktor Döhlen.
En annan vinst i kombinationen mellan vattenkraft och energilager är att slitage kan minskas på rörliga delar i vattenkraftverk, som annars justeras för att hela tiden balansera elnätet.
Det har hänt mycket inom batteriforskningen. Vattenkraftverken tävlar på marknaden för stödtjänster med en stor mängd batterier som har anslutits till elnäten under senaste åren. I och med digitaliseringen av elnäten kopplas elanvändare mot nätet och kan vara med och reglera frekvensen.
– Det är väldigt goda nyheter för elnäten, men ibland blir det svåra konkurrensförhållanden för vattenkraften. Så energilagersystemen måste vara effektivt dimensionerade för att vattenkraften ska kunna fortsätta konkurrera säger Viktor Döhlen.
Trygg elförsörjning även vid kris
Den 19 december försvarar Viktor sin licentiatavhandling. Men siktet är redan inställt på den fortsatta forskningen.
– Nu vill vi jobba vidare med att säkerställa stabilitetskrav, speciellt under förhållanden där elnäten är väldigt ansträngda som under stora avbrott. Detta är viktiga förmågor för att säkerställa en trygg elförsörjning även under kriser. Det borde finnas en gjuten plats för energilager, och speciellt i kombination med vattenkraft. Här har forskningen en stor roll att spela, konstaterar Viktor Döhlen.
19 december håller Viktor Döhlen sitt licentiatseminarium där han försvarar sin avhandling: ”Enhancing hydropower with energy storage systems – Merging perspectives on inverter design and industrial application”.