Batterier blir en del av strømnettet

I Skien skal Odds fotballstadion Skagerak Arena neste år bli nærmest selvforsynt med strøm fra 5000 kvadratmeter med solceller på taket. Men siden den store toppen i strømforbruk er på kampdagen, må energien som produseres de øvrige ukedagene lagres i store batterier.

Skagerak Arena inngår i prosjektet Skagerak Energilab som Skagerak Energi, fotballklubben Odd og flere partnere står bak. Her skal både batterier og balansering av lokal produksjon prøves ut som et brukercase i forskningssenteret CINELDI.

– Batterier har blitt standardtema i all prat om utvikling av kraftsystemer og fornybar energi, men veldig få skiller mellom bruksområdene og hvor realistisk det er å bruke batterier. Det er forskjell på hvordan batterier bør brukes i Norge, som har mye vannkraft, sammenlignet med land med mye sol- og vindkraft, sier professor Magnus Korpås ved Institutt for elkraftteknikk, NTNU.

Korpås leder forskning på bruk av litium-ion-batterier i Centre for Intelligent Electricity Distribution (CINELDI).

I prosjektet har forskere ved SINTEF Energi og NTNU har analysert hvordan batterier vil påvirke energisystemene i Norge og Europa. De ser at nytteverdien varierer veldig fra land til land.

Stor betydning for det norske kraftnettet

SINTEF-forsker og senterleder i CINELDI, Gerd Kjølle, sier senteret er opptatt av den samfunnsmessige gevinsten av batterier i strømnettet.

– Det er viktig å finne ut hvordan batterier kan bidra til å glatte ut effekttopper, stabilisere strømnettet og gi økt utnyttelse av eksisterende nett for å unngå nettinvesteringer som ellers ville være nødvendige for å dekke effekttoppene, sier Kjølle.

En Tesla som bare brukes til småkjøring, vil ha et stort energilager stående i ro i lange tider.

I Europa er det flere og flere som har solcellepaneler på taket. Det er det også mange i Norge som har, enda strømprisene er så lave at de ikke tjener penger på det. Der et kraftselskap som Statkraft regner frem og tilbake på lønnsomhet før de investerer i et nytt kraftverk, vil privatpersoner investere i solceller og batterier som en livsstilsinvestering.

– Derfor kan det hende at det lokalt vil dukke opp mange solcelleanlegg fordi folk vil dekke sitt eget strømforbruk. Solkraft og energilagring hos forbrukerne blir en joker i energisystemet. Det vil potensielt ha mye å si for driften og utbyggingen av lokalnettet, sier Korpås.

Dugnad fra elbileierne?

Forskerne i Trondheim har gjort studier som viser at parkerte elbiler kanskje kan dekke mye av behovet for lokal energilagring i Norge, enten de står hjemme i garasjen eller på en offentlig parkeringsplass. En Tesla som bare brukes til småkjøring, vil ha et stort energilager stående i ro i lange tider.

– Noe av den batterikapasiteten kan utnyttes uten at jeg som bileier merker noe fra eller til. Da kan jeg for eksempel få gratis lading mot å la bilen være tilgjengelig som et energilager i nettet. Med hundretusen biler som stort sett står parkert er det ikke sikkert at vi trenger så mange ekstra batterier i nettet. Hvordan vi skal få det til i praksis, er et viktig forskningstema, blant annet i CINELDI, sier Korpås.

Balanserer mellom vind og sol

I dag brukes ofte kraftverk med fossilt brensel som reserve når produksjonen fra sol og vind er liten. Ved å sette inn batterier i stedet, kan de både sikre strømforsyningen og kutte utslippene av klimagasser.

– Batteriene bidrar til balanse mellom forbruk og produksjon i sentralnettet. Fordelen med batterier er at de kan levere kraft veldig raskt, sier han.

Måten batteripakkene settes opp og styres på er veldig forskjellig for solkraft og vindkraft. Solkraft har en forutsigbar produksjonsprofil. Når solkraften produseres på samme sted som den forbrukes, trengs bare mindre batterier for å sikre strømforsyningen over døgnet.

Vindkraft krever langt større batterier. Det kan være lite vind i lange perioder og da må batteriene inneholde en energimengde som er stor nok til å dekke etterspørselen.

Norske selskaper i front

Equinor tester en stor batteripakke i Skottland der kablene fra vindturbinene i HyWind-parken kommer inn. Batteriet skal jevne ut kortvarige variasjoner i strømproduksjonen slik at de kan levere kraft slik de har meldt inn på forhånd. Batteriet er altfor lite til å dekke manglede strømproduksjon når det er lite vind.

I land som Storbritannia og Danmark er batterier aktuelle som energilagre for å sikre nok strøm, men denne bruken er mindre aktuell i Norge siden vi har så mye vannkraft. Den er enkel å regulere opp eller ned etter behov.

Det store bruksområdet i Norge vil være å bruke batterier som alternativ til å bygge ut og forsterke lokale og regionale kraftnett. Med mer solkraft og vindkraft, vil ofte strømnettet til andre regioner være en flaskehals, og kreve forsterkning. Med batterier kan kraften fra vind og sol i stedet lagres lokalt og forbrukes om natten eller i vindstille. Da slipper nettselskapet å investere i nettet.

Den største påkjenningen i strømnettene kommer når alle i nabolaget slår på induksjonsovnene for å lage middag og setter elbilen til lading samtidig. Da får vi en såkalt effekttopp. Den varer ikke så lenge, men krever likevel at nettselskapene forsterker strømnettet for å ta toppene. Det kan de unngå ved å sette inn batterier som leverer energi hver gang forbrukstoppene kommer.

En uløst nøtt

 – Det er ikke livsviktig å ha batterier rundt i det norske strømnettet, men det kan være et bra tiltak for å forbedre utnyttelsen av det eksisterende nettet, sier Korpås.

Men her ligger det også en utfordring. Nettselskapene som jo er de som har mest nytte av batteriene i nettet, får ikke lov til å eie og drifte dem. Hver gang batteriet lader og utlader er de en del av kraftmarkedet, og det har ikke nettselskapene anledning til. Det er foreløpig uklart hvordan dette skal løses.

– Vi ser for oss at en uavhengig aktør eier og drifter et batteri, og har en avtale med et nettselskap om når og hvordan batteriet skal lade eller levere energi, sier Korpås.

Det kan bli en tilsvarende modell som i vannkraftsystemet der Statnett etterspør kraft for å holde strømnettet stabilt (konstant frekvens på 50 Hertz), og kraftprodusentene melder inn hvor mye de kan produsere.