Energimyndighetens plattform för inspiration, fördjupning och dialog

Goda prognoser för morgondagens elsystem

Övergången till förnybar energi ställer nya krav på kraftsystemet. Med en ökad andel el från variabla energikällor som sol, vind och vatten, ökar behovet av att kunna förutsäga hur förutsättningarna för att producera den kommer att se ut. Därför ska morgondagens elsystem säkras – med hjälp av sannolikhetsprognoser som ger mindre osäkerhet kring vädret.

Uppdaterad: 2019-10-10 Publicerad: 2019-10-10

Text: Jakob Svärd Bild: iStock, Energimyndigheten, SMHI

Den globala energiomställningen gör att den klassiska rollfördelningen i elsystemet sakta men säkert håller på att förändras. I Sverige har vind- och solkraftens avtryck länge varit marginellt sett till vår sammanlagda elproduktion. Idag växer de båda hastigt.

Enligt den senaste statistiken producerade svensk vindkraft 17,6 terawattimmar el under 2017, vilket utgjorde cirka 9 procent av vår totala produktion. I ett helt förnybart elsystem, som vi enligt politiska mål ska ha uppnått senast 2040, kommer vindkraften att spela en ännu större roll. Det finns bara ett litet problem: förnybara energikällor som sol- och vindkraft och i viss mån vattenkraft är inte styrbara på samma sätt som bränslebaserade tekniker.

Vid första anblick skulle man kunna tro att övergången till variabel energi inte behöver leda till några större utmaningar för det svenska elsystemet. Det är redan ganska väl anpassat för en sådan transformation, eftersom vår sammanlagda elförbrukning varierar mer än den sammanlagda produktionen. Den här balansregleringen skapar en leveranssäkerhet som gör att elsystemet klarar av en ökad andel variabla kraftproducenter. Med det sagt kommer övergången till osäkra energikällor förstås att skapa ett ökat behov av säkrare prognoser.

Fråga bara Tomas Landelius på SMHI. Hans forskning kretsar bland annat kring mark- och väderprognosmodeller och solkartering. Med stöttning från Energimyndighetens program SamspEL har han de senaste åren undersökt hur man genom att vidareutveckla SMHI:s nuvarande prognosmodeller kan förbereda kraftnätet inför en variabel morgondag.

Tomas Landelius, forskare på SMHI.

– Enligt Energimyndighetens prognoser kommer kärnkraften att slås ut marknadsmässigt någon gång efter 2045. Då ska vi ersätta ungefär 50 procent av produktionen med förnybar energi, som inte är planerbar på samma sätt. Det innebär bland annat att kraftsystemet kommer att få ett balanseringsproblem som blir mycket mer prognosberoende i framtiden, säger Tomas Landelius.

Dagens solkartor baseras till stor del på solstrålningsmodellen Strång som utvecklades på 1990-talet. I ett av SMHI:s forskningsprojekt har man därför undersökt hur man kan göra karteringar och analyser av hur solstrålningen har varierat historiskt.

– Där har vi bland annat tittat på molnmängden, som är en traditionell meteorologisk parameter. Historiskt har det helt enkelt gått ut en väderobservatör som har tittat på himlen för att försöka avgöra hur många åttondelar av himlen som är täckt av moln. Det där har vi fortsatt att använda oss av i dagens mer objektiva analyssystem, där vi även tar in satellitinformation.

Problemet är att molnmängd inte är någon fysikalisk storhet. Genom att inkludera nya data om molnens optiska tjocklek, hoppas man nu kunna öka tillförlitligheten i Strång.

– Grejen är att himlen kan vara täckt av väldigt tunna moln, men med dagens metoder ser vi bara att ”100 procent av himlen är täckt av moln”. För samma molnmängd har vi nu möjligheten att även avgöra hur tjocka, eller genomsläppliga, molnen är för solstrålningen.

Fakta

Fler forskningsprojekt finansierat av SamspEL

• Nytt prognosstöd för resurseffektiv drift av elnät, Expektra AB
• Utveckling och utvärdering av prognostiseringsmodeller för solel och elanvändning över tid och rum, Uppsala Universitet
• Minimering av spill vid stor andel vind- och solkraft i kraftsystem, Kungliga Tekniska Högskolan
• Effektiv reglering av effektbalansen i elsystem med stor andel förnybar produktion, Linnéuniversitetet
• Veckoplanering av vattenkraft i elsystem med stora volymer varierande elproduktion, Kungliga Tekniska Högskolan

Just nu handlar mycket av forskningsarbetet annars om att vidareutveckla SMHI:s vanliga väderprognoser – de som säger något om de kommande timmarna och dygnen.

– I ett projekt som avslutades vid förra årsskiftet tittade vi dels på hur molninformation från satellit kan användas till att förbättra prognosmodellens ”starttillstånd”, dels på hur solstrålningsprognoserna kan omvandlas till prognoser på solel. Detta med hänsyn tagen till att en del av produktionen används ”behind the meter” och inte kommer ut på elnätet.

I ytterligare ett annat av SMHI:s forskningsprojekt tittar man just nu på nedisningens påverkan på vindkraften.

– En hel del vindkraft är tänkt att finnas i fjällkedjan. Där finns det ett problem med nedisning, som kan bli så dramatiskt att om man kör kraftverken trots att de är nedisade kan det ske ett vingbrott. Därför behöver vi bättre prognosdata för att veta när vi ska stänga av hårt drabbade vindkraftverk, säger Tomas Landelius.

Sara Grettve är handläggare på Energimyndigheten. Hon förklarar varför myndigheten har pekat ut just prognostisering som ett viktigt forskningsområde.

Sara Grettve, handläggare på Energimyndigheten.

– Det vi ser framöver är att energisystemet till större delen kommer att vara dominerat av variabel kraftproduktion, som är mer väderberoende och mer distribuerad än vad den är idag. I ett sådant elsystem blir det viktigare med bättre väderprognoser för att kunna planera bättre. Det är inte bara den kommande veckans väder och vind som vi behöver bli bättre på att förutsäga.

I ett annat projekt som finansieras av Energimyndigheten studerar SMHI hur solstrålningen, och den tillhörande potentialen för solelproduktion, kan komma att påverkas i ett framtida klimat och vilka de bakomliggande orsakerna är.

– När vi i framtiden ska sätta upp fler sol- och vindenergianläggningar, behöver man göra en prospektering där man tittar på hur mycket dessa kostar att bygga och hur mycket energi de kommer att producera.

– För att kunna göra det behöver man dels titta på historiska data från platserna där man har tänkt att bygga, hur mycket blåser det, hur mycket skiner solen, och dels titta på klimatscenarion längre in i framtiden. Solenergianläggningar har en livslängd på 30–50 år, så de kommer att stå ett bra tag säger Tomas Landelius.

Senaste