Fleksibilitet og energilagring

Strømnettet belastes mer i perioder med høyt strømforbruk. For å opprettholde balanse og kapasitet i strømnettet er det viktig med energifleksible løsninger for både strømforbruk og strømproduksjon. Fremover vil produksjon og forbruk svinge mer enn i dag, blant annet på grunn av uregulerbar og væravhenging fornybar kraft. 

I Norge oppstår det maksimale strømforbruket vanligvis på en kald vinterdag, mellom klokken åtte og ti på morgenen. Da bruker husholdninger og yrkesbygg typisk mye strøm til oppvarming, det er full aktivitet på arbeidsplasser,  og mange varmtvannstanker i husholdningene varmer opp vann etter at folk har dusjet om morgenen. Maksimalt strømforbruk per time har vokst med 37 prosent siden 1990.

Når vi snakker om effektuttaket, mener vi maksimalt timesforbruk. Dette måles normalt i MWh per time, og utgjør altså summen av strømforbruket til alle forbrukere i et område, eller landet, i løpet av én time. Effekttoppen kan likevel være høyere i enkelte minutter enn gjennomsnittet for den timen.

Det norske strømnettet kan deles inn i transmisjonsnettet , regionalnettet og distribusjonsnettet. Hele strømnettet må til enhver tid være i balanse for at alle kundene til enhver tid skal få den strømmen de ønsker å bruke. Det betyr at strømprodusentene må levere like mye strøm inn på nettet som kundene tar ut. NVE har utarbeidet en illustrasjonsfilm som forklarer og presenterer kraftsystemet. Se den her.

Statnett har ansvaret for at det er balanse i strømnettet, og de må ta hensyn til variasjoner i både forbruk og i produksjon. Stadig mer energibruk blir elektrisk og andelen strømproduksjon som er avhengig av værforhold øker. Væravhengig strømproduksjon fra vind og sol kalles gjerne uregulerbar produksjon, og gjør balanseoppgaven mer komplisert.

Strømforbruket i bygg utgjør en god del av Norges totale strømforbruk, og energifleksible bygg kan gi mer fleksibilitet i strømnettet. Det finnes flere fleksible løsninger som er knyttet til oppvarming og kjøling av bygg, eller som kombinerer disse. Energifleksible løsninger for oppvarming av bygg kan blant annet være bruk av andre energikilder enn strøm. Dette kan for eksempel være vannbåren og luftbåren distribusjon av varme, lokal energiproduksjon eller bruk av geovarme. I Norge er en utbredt og enkel form for fleksibilitet å fyre med ved når det er veldig kaldt eller strømprisen er spesielt høy.

Det finnes mange løsninger som kombinerer kjøling og oppvarming. En mulighet er å lagre overskuddsvarme fra kjøle- og fryseanlegg termisk, for eksempel ved å tilknytte vann og luftbåren varme til oppvarming av vann i en tank. En annen løsning som eksempelvis er brukt av Oslo Lufthavn (Gardermoen flyplass), er å lagre snø som blir måkt om vinteren, og bruke dette som lager til kjøling utover sommeren.

Store industri­bedrifter avlaster ofte Statnett ved å redusere kraftbruken, for eksempel gjennom en avtale om lavere nettleie for noe av kraftbruken mot at dette forbruket kan kobles ut etter en avtalt varslingstid. Utkoblingen gjelder ofte i korte perioder, fra et par sekunder til et par timer. Kunden må da ha en annen energikilde som de kan bruke til erstatning for strømmen, eller klare seg uten strøm i en periode. Nettselskaper kan tegne avtaler med større forbrukere om utkoblbar kraft og kundene kan få gunstigere nettleie.

Framover kan det bli viktig at også mindre aktører bidrar med fleksibilitet til strømnettet. Ny teknologi, nye markedsplasser og nye aktører kan gjøre det mulig for mindre strømkunder å tilby fleksibilitet. For å realisere dette fleksibilitetspotensialet må forholdene ligge til rette for at nettselskapene og systemoperatør (Statnett) kan utnytte fleksibilitet fra mindre aktører, og ikke bare fra få og store aktører slik det er i dag.

I perioden 2018 – 2027 planlegger Statnett og nettselskapene å investere 135 mrd. kroner i nettanlegg. Størrelsen på effektuttak påvirker hvor mye kapasitet man trenger i strømnettet på alle nettnivåene, og påvirker hvor mye investeringer som er nødvendig.

Det har vært en tydelig stigning i samlet effektbruk de siste tiårene. De aller siste årene har den høyeste nasjonale effektuttaket vært rundt 24 GWh/h. Store industribedrifter står for omtrent ¼ av effekttoppen, mens ¾ skyldes alminnelig forsyning. Forbruket i alminnelig forsyning består i stor grad av energibruk i bygg, det vil si i husholdninger og tjenesteytende sektor.

Alle strømforbrukere, dvs. alle husholdninger, bedrifter og organisasjoner, betaler for utbygginger i nettet gjennom nettleia. Dersom man kan unngå eller utsette noen investeringer i nettet vil det bety penger spart for alle.

Energi kan lagres på mange måter og i mange former. Det gjelder også elektrisk energi, som vi kaller kraft eller strøm.  Hvordan kraft lagres er avhenger av formålet, lagringsform og lagringsteknologi. Det finnes i dag en rekke måter å lagre kraft på, noen er fortsatt på forskningsstadiet mens andre er utbredt i stor skala. 

Lagring av kraft brukes i stort omfang gjennom batterier til alle mulig ting slik som små klokker, høretelefoner og PC-er til større ting som el-sykler, elbiler og store elektriske ferger. Med en økende grad av fornybar, men uregulerbar kraftproduksjon, trengs det i enda større grad muligheter for å lagre kraft for å bidra til stabil strømtilgang. Dette gjøres i større grad gjennom lagring av energi i ulike energibærere som batterier og hydrogen. 

NVE jobber med å følge med på teknologiutvikling og vektlegger teknologier i rask endring. Dette innebærer blant annet at vi skal ha kunnskap om hvordan nye energiteknologier og nye mønstre for energibruk påvirker energi- og kraftsystemet. Mer utfyllende rapporter og faktaark om teknologiene finner du i oversikten til høyre på denne siden.

Prosjekter for bruk av batterier til energilagring i kraftnettet er økende i Europa. Batterier er en viktig del av strømforbruket og dagliglivet til folk over hele verden. Batterier er spesielt kostnadseffektive når kraft skal flyttes over relativt korte tidsrom, og kan dermed bidra til balansering av kraftsystemet. Større batterier er allerede viktige for kraftsystemet og vil spille en enda viktigere rolle når verdens kraftsystem blir mer fornybart. Fremover satses det på forskning og teknologiutvikling for økt produksjon og bruk av batterier. 

I dag brukes hydrogen først og fremst i industriprosesser. Men med økende krav til fornybar energi og lavere utslipp fra energi- og transportsektoren kan bruken endre seg i årene som kommer. Dagens industribehov for hydrogen blir i stor grad dekket av det vi kaller for grå hydrogen, som er hydrogen produsert fra fossile brensler som naturgass. Industrien vil fortsette å ha et høyt forbruk av hydrogen fremover, men mye tyder på at de kommer til å gå over til grønt eller blått hydrogen.

Grønt hydrogen er produsert gjennom elektrolyse av vann, med elektrisitet fra fornybare energikilder eller fra biogass eller biokjemisk omdannelse av biomasse.​​ Blått hydrogen er lavutslippsproduksjon av hydrogen, som er hydrogen produsert av fossil gass, men med bruk av CO2 fangst og lagring. 

I fremtiden kan hydrogen også få en viktig rolle i energisystemet som lager for uregulerbar, fornybar kraft. Overskuddet fra sol- og vindkraftproduksjon kan brukes i produksjon av hydrogen ved elektrolyse, og det produserte hydrogenet kan brukes på et tidspunkt hvor det er underskudd på fornybar kraft. I motsetning til elektrokjemiske batterier, gjør hydrogen det mulig å lagre store mengder energi over lengre tid. Dermed har hydrogen et stort potensial som energilager i områder som ikke er tilkoblet et nasjonalt strømnett. Eksempelvis kan små øysamfunn som tidligere har vært avhengig av dieselaggregater, eller hvor man står overfor en kostbar fornyelse av nett, benytte seg av hydrogen som energilager i et lokalt energisystem basert på rene energikilder som sol og vind. 

Kraft kan også, i tillegg til de tidligere nevnte eksemplene, lagres direkte elektrisk, enten i kondensatorer eller i superledere. Da er det ofte snakk om lagring i korte tidsrom. Mest utbredt og den dominerende formen for lagring av elektrisk energi i dag er mekanisk lagring, nærmere bestemt pumpekraft, hvor overskuddskraft kan brukes til å pumpe vann opp i høyereliggende magasiner og dermed tilføre vannet potensiell energi som kan hentes ut senere. Det er også mulig å lagre kraft mekanisk i form av bevegelsesenergi i såkalte flywheels, eller gjennom kompresjon av for eksempel luft. Ved termisk lagring kan termisk masse utnyttes til å lagre energi som varme eller kulde, men dette er mest aktuelt når energien skal hentes ut igjen som termisk energi og ikke elektrisitet. 

Fagansvarlig:
William Rode, wro@nve.no

Seksjonssjef:
Maren Esmark, mesm@nve.no