Publisert 18.10.2022 , sist oppdatert 19.10.2022

I kraftsystemet handler mye om fysikk

Alt arbeidet som legges ned i å planlegge produksjon og etterspørsel i kraftmarkedet, handler til syvende og sist om fysikk: å sørge for at strømmen har riktig frekvens og kvalitet. Når frekvensen er riktig, er strømnettet i balanse, og da fungerer systemet som det skal. Her kan du lese mer om fysikken bak strømnettet. 

Balansen er avgjørende for et velfungerende kraftsystem

Kraftsystemet består av alle ulike linjer, transformatorstasjoner, kraftverk og annet utstyr. Kraftsystemet er også alle produsentene og forbrukerne som hele tiden utfordrer og hjelper driften – gjennom å koble inn og ut både produksjon og forbruk. 

Balansen i kraftsystemet er helt nødvendig for at alt som er koblet til det, skal fungere. Alt som bruker eller produserer strøm, påvirker balansen – alt fra en liten mobillader til det største vannkraftverket vårt. Vi må sørge for at hvert eneste apparat som bruker strøm, får en tilsvarende produksjon et annet sted. Når det skjer, opprettholdes den riktige frekvensen.  

Dersom frekvensen blir høyere enn den skal være, betyr det at det produseres mer enn det forbrukes. Dette fører til at maskiner tilknyttet kraftsystemet roterer litt fortere. Dersom frekvensen blir for lav, forbrukes det mer enn det produseres, og maskinene vil rotere litt saktere. Dersom frekvensen ikke holdes på det riktige nivået, er det mye utstyr som ikke vil   fungere slik det skal.  

I ytterste konsekvens kan ubalanse føre til et sammenbrudd i hele eller deler av strømnettet- at du og jeg mister strømmen. I 2006 oppstod det en ubalanse og feil i kraftsystemet i Tyskland som spredte seg til landene rundt som Frankrike, Belgia, Italia og Spania. Totalt mistet rundt 15 millioner europeere strømmen. Feilen fikk også konsekvenser for resten av Europa.  

Store feil som rammer hele Europa har også skjedd i nyere tid. I januar 2021 var det utfall av flere linjer i transmisjonsnettet som førte til store frekvensavvik i hele Europa. Her bidro rask koordinering mellom systemoperatørene til at det ikke var noe stor påvirkning på leveransen av strøm. Samarbeid og koordinering ved slike hendelser er avgjørende for at du og jeg fortsatt skal ha strøm i kontakten. 

I hele kraftsystemet er det lagt inn mange sikkerhetsmekanismer som skal hindre at slike utfall skjer og at de ikke sprer seg til andre land. Samarbeidet om felles driftsregler handler i stor grad om å unngå slike strømbrudd og feil. Samarbeidet foregår i NordReg (nordisk samarbeid) og ACER (europeisk samarbeid). 

Statnett har ansvar for balansen

I Norge er Statnett tildelt oppgaven som systemansvarlig. Deres hovedoppgave er at strømnettet driftes på en sikker måte til enhver tid og å opprettholde balansen i strømnettet. Gjennom systemansvarsforskriften har Statnett fått en rekke virkemidler, både gjennom markeder for reserver og gjennom å kunne pålegge kraftprodusenter å produsere for å opprettholde balansen.  

Det er likevel ikke nok at balansen opprettholdes i kraftsystemet. Alle linjer og komponenter i kraftsystemet har en tåleevne som kontinuerlig overvåkes. Det vil si Statnett og andre nettselskaper må ta hensyn til en stor mengde begrensinger på ulike kabler og transformatorer. Linjer og komponenter påvirkes i tillegg av vær og vind, som også kompliserer og utfordrer driften.  

Selvbetjening stiller enda større krav til balansen

Vi kan si at strøm er en ekstrem ferskvare. Den må lages i det samme sekundet som den blir brukt. Det er også et veldig spesielt produkt ved at du kan forsyne deg uten å spørre noen om det er mer igjen på lager. Det er altså en form for selvbetjening. For å oppnå en balanse med en slik selvbetjening må produksjonen tilpasses kontinuerlig.  

Grønt skifte vil kunne gi større ustabilitet

I omstillingen til et mer fornybart samfunn skal store maskiner som kull- og gasskraftverk byttes ut med sol- og vindkraftverk. Dette gjør systemet mer væravhengig, men det kan også gjøre systemet mer ustabilt. Store kraftverk som vann-, gass og kjernekraft bidrar med stabilitet inn i kraftsystemet. Produksjon av sol- og vindkraft vil variere mer med værforholdene og bidra derfor ikke med den samme stabiliteten. Det gjør systemet mer sårbart for feilhendelser som påvirker frekvensen og utfordrer balansen.  

Vi kan se på stabiliteten i kraftsystemet som en båt i bølger. Dersom en bølge treffer en båt, vil båten krenge litt over til en side, men vil på grunn av design og fysiske lover krenge tilbake motsatt vei og stabilisere seg på vannet igjen. Dersom en ny bølge treffer båten før den er kommet tilbake i balanse, vil det kunne være mer utfordrende å stabilisere båten igjen. Til slutt kan den kantre.  

På samme måte kan et fall i frekvensen i kraftsystemet skape ubalanse, og dermed er systemet sårbart for flere ubalanser. Det er derfor om å gjøre å få dyttet systemet tilbake i balanse. Hos oss har store vannkraftverk denne oppgaven med å «dytte» systemet tilbake i balanse.  

Med mer vind- og solkraft, og mindre stabilitet i kraftsystemet, vil «båten» krenge mer ved relativt lave bølger, og det kan derfor være vanskelig å få rettet opp balansen fort nok. For å bøte på denne utfordringen trengs det i fremtiden andre målrettede tiltak som kan være med på å stabilisere kraftsystemet.  

Hva betyr det at frekvensen er 50 Hz?

Strøm og spenning i strømnettet vårt er i all hovedsak vekselstrøm (AC). Det betyr at strøm og spenning følger en sinuskurve. Frekvensen er antall svingninger vekselstrømmen gjennomfører i løpet av ett sekund. I Norge og Europa har vi 50 Hz, og det betyr at strømmen gjennomfører 50 svingninger hvert eneste sekund. All elektronikk du kjøper eller har hjemme, er designet for at dette skal være i balanse, og at strøm og spenning skal svinge på 50 Hz. Dersom man får større avvik, vil ikke apparatene dine fungere som de skal