”Elnätet blir mer sårbart för solstormar om seriekompensering tas bort”

Ett välfungerande energisystem måste kännetecknas av fossilfri el på rätt plats i rätt tid och mängd och med försörjningstrygghet och leveranssäkerhet.

Det behövs en mix av olika kraftslag. För att uppnå detta behövs ett systemtänkande där hänsyn tas både till produktionskostnader och överföringskostnader av kraften. Det är inte tillräckligt att som nu enbart jämföra produktionskostnaden för olika kraftslag.

Vårt syfte med denna debattartikel är att peka på komplexiteten och sambanden mellan elproduktion och överföring av elen till avnämarna som man måste tänka på om man vill uppnå ett välfungerande och kostnadseffektivt elenergisystem.

Det är sällan att man i den offentliga debatten läser om begrepp  som:

• Mekanisk svängmassa. När konventionell elproduktion med tunga roterande massor ersätts av stora mängder icke planerbar produktion med dagens egenskaper kommer systemets svängmassa att minska och kraftsystemet blir mer känsligt för störningar inklusive möjlig spänningskollaps.
• Spänningsreglering. Vid störningar i kraftsystemet är generatorernas förmåga att leverera reaktiv effekt ännu mer betydelsefull. Om de inte gör det kan en spänningskollaps inträffa i den ände av överföringssystemet som är svagast kompenserad.
• Reaktiv effekt och överföringskapaciteten i stamnätet. I södra Sverige råder ett starkt samband mellan kärnkraftverkens förmåga att leverera reaktiv effekt och överföringskapaciteten i stamnätet.
• Spänningsstabilitet samt kortslutningseffekt. Kärnkraften, som är synkront ansluten till transmissionsnätet och bidrar, med förutom effekt, även till systemet med viktiga egenskaper som spänningsstabilitet samt kortslutningseffekt
• Serie- och shuntkompensering av näten. Alla 8 st 400 kV linjerna i stamnätet i dagsläget är seriekompenserade.  I princip ökar seriekompensering överföringsförmågan av en kraftlinje med 50–100 procent.
• Driftsäkerhet, stamnätets karaktär av motorväg. Varje objekt som ansluts till stamnätet utgör också en potentiell källa till fel. Därför måste antalet anslutna objekt hållas inom rimliga gränser och även anslutas på ett betryggande sätt. Stamnätet kan sägas utgöra elförsörjningens motorväg och en motorväg kan inte ha en mängd små på- och avfarter.
• Kostnadsuppskattningar för överföring av kraften. Totalkostnaden innefattar inte enbart produktionskostnaden för elen utan även kostnaden för överföring av elen från produktionsstället till avnämarna.

Som exempel kan nämnas att vid maskning av nätet för inkoppling av vindkraftsparker längs vägen gäller nya förutsättningar; SVK (Svenska Kraftnät) anger att det blir komplicerat att finna optimal kompenseringsgrad ur ett systemperspektiv och man planerar att på sikt avveckla seriekompenseringen på stamnätets 400 kV.

Avveckling av seriekompenseringen innebär att linjernas överföringskapacitet måste ökas i motsvarande grad inklusive ökning av antalet ledningar som måste till i framtiden. Detta kommer i tillägg till underhåll och ersättning av befintliga ledningar som faller för åldersstrecket.

En observation är att man har ett teknikval då det gäller att bygga parallella ledningar för ökning av totala överföringskapaciteten, antingen separat dubbla linjer som blir dyrbart och gör miljöavtryck eller dubbelledning på enkla stolpar som är en mer instabil konstruktion.

En viktig egenskap hos seriekompenseringen är likströmmarna som kan uppkomma på grund av utbrott av laddade partiklar från solen (solstormar) blockeras av seriekondensatorn. Fenomenet som uppträder vid speciellt hög solstorm, som hittills har uppträtt ungefär vart 11:e år, resulterar i att likström induceras i långa kraftledningar som går nord-syd högt upp på norra halvklotet dvs i Canada, Ryssland och Norden.

Fenomenet benämnes på engelska ”Geomagnetically Induced Currents” (GIC). Förutom det kanadensiska kraftnätet har det finska kraftnätet drabbats av GIC. De finska 400 kV-ledningarna är ej seriekompenserade i samma utsträckning som de svenska.

Man bör vara allvarligt bekymrad över de svenska 400 kV ledningarna om seriekondensatorerna tas bort. Då riskerar de att drabbas av GIC och hela Sveriges nät kan slås ut.

Mot bakgrund av vad som sagts ovan inser man att beslut om utformningen av den framtida elförsörjningen är komplext och det är rimligt att beslutsfattarna stöder sig på expertkunskaper.

Det är inte rimligt att man enbart jämför prokuktioskostnader och inte tar hänsyn till kostnaden för kraftens överföring från produktionsstället till avnämarna. Det är heller inte rimligt att det finns ett lagkrav om anslutningsskyldighet av oplanerbar kraft som vindkraft till överföringsnätet som innebär att investerarna kostnadsfritt kan anslutas till överföringsnätet.

Energiminister Anders Ygeman har nu dragit igång arbetet med en nationell elektrifieringsstrategi med deltagande av omkring 150 representanter för näringslivet, myndigheter och miljöorganisationer med flera, aktörer som på olika sätt kommer att bidra i det fortsatta arbetet.

Förhoppningen är att detta blir startskottet till att Sverige återgår till den ordning som gällde på den tid då Sverige var världsledande på fossilfri elproduktion med hög leveranssäkerhet och på kraftöverföring med högspänd växelström. Då lyssnade politikerna på landets samlade expertis innan beslut togs om utformningen av elförsörjningen.

Harry Frank, ledamot i Kungl. Vetenskapsakademien (KVA)  och Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA)

Hans Stackegård

Jan Samuelsson

Paul Hangård

Alla civilingenjörer med bakgrund från ABB:s elkraftverksamhet