I framtiden kommer en allt större andel av elen att produceras från sol- och vindkraft. När fokus i elproduktionen flyttas till förnybara energikällor blir elmarknaden mer väderberoende.
Cactos Head of Energy Markets, Tatu Kulla, ger här en överblick över nuläget på elmarknaden och förklarar hur batterilagringssystem blir en självklar del av den nya vardagen i energiomställningen.
De nordiska elmarknaderna genomgår en energiomställning, driven av den snabba tillväxten av förnybar energiproduktion. Vindkraft har redan blivit den största produktionsformen, och solkraftsanläggningar byggs nu i rekordfart. Under lugna dagar denna sommar överträffade solkraften till och med vindkraften i produktion.
Effekten av den ökade vindkraftskapaciteten märks särskilt på elens spotpriser. Nästkommande dags elpris har visat extremt höga och låga toppar. Statistiskt har vindkraftens tillväxt bidragit till ökad volatilitet på marknaden – det vill säga prisvariationer. Ibland har det till och med lett till negativa medelpriser per dag, där konsumenter får betalt för att använda el.
Spotpriset speglar balansen mellan utbud och efterfrågan. Ett högt pris signalerar att efterfrågan överstiger utbudet, medan ett negativt pris visar på överproduktion. Dessa prisvariationer styr effektivt konsumtionen: höga elpriser får konsumenter att dra ner på användningen, medan negativa priser uppmuntrar till ökad förbrukning.
Även små förändringar i vädret kan snabbt få produktionen från förnybara energikällor att falla kraftigt.
En central utmaning i att upprätthålla stabiliteten i elnätet är balansen mellan produktion och konsumtion: el måste produceras och användas i exakt samma takt, varje ögonblick.
För tjugo år sedan var denna balans enklare att förutse och hantera. Stora roterande generatorer och turbiner i traditionella kraftverk bidrog med tröghet som stabiliserade systemet vid mindre svängningar.
Nu, när vind- och solkraft spelar en allt större roll, är svängningarna både oundvikliga och snabbare. Även små väderförändringar kan drastiskt minska produktionen från förnybara energikällor. Till skillnad från traditionella kraftverk saknar sol- och vindkraftverk stora generatorer som fortsätter snurra när vinden mojnar eller solen går i moln. Denna brist på tröghet syns redan i elnätet.
Lyckligtvis har de nordiska transmissionsnäten för el länge varit öppna för ny teknik. I dag stabiliseras nätet på flera sätt, bland annat genom att justera industriell och hushållens elanvändning efter spotpriserna. Vattenkraft fungerar fortfarande som en avgörande stabilisator, och batterilager har nu också fått en viktig roll i att balansera elnätet i takt med energiomställningen.
De teknologier som ökar flexibiliteten i elnätet kretsar i grunden kring energilagring. Olika tekniker har varierande förmåga att lagra energi, men alla har sina styrkor och fyller sin funktion i elsystemet.
I vattenkraft lagras vatten i magasin och sjöar för att senare användas till elproduktion genom turbiner. Fjärrvärmebolag kan exempelvis lagra industriell spillvärme i varmvattenackumulatorer och sedan mata in den i fjärrvärmenätet. När det gäller lagring av el är den mest direkta och minst förlustdrabbade metoden att lagra energi elektrokemiskt i batterilager.
Batterilager har flera fördelar: snabb respons, hög precision och rimliga investeringskostnader. Dessutom erbjuder de stor flexibilitet när det gäller installationsplatser, något som gör dem till en nyckelkomponent i den pågående energiomställningen.
Kapaciteten för energilagring i batterier är begränsad, vilket gör att de används bäst till att balansera elnätssystemet genom att utnyttja sina styrkor. Batterilager är som mest effektiva där snabbhet och precision krävs för att hantera kortsiktiga svängningar i elnätet.
Jämfört med andra teknologier som bidrar med flexibilitet utmärker sig batterilager genom sin snabba respons, höga precision och rimliga investeringskostnader.
En annan tydlig fördel är mångsidigheten i installationsplatser. Batterilager som installeras nära kunder kan genom digitalisering kopplas ihop och bilda stora, geografiskt spridda virtuella kraftverk.
Dessutom kan storskaliga batterilagringssystem byggas och anslutas direkt till transmissionsnätet eller till kraftverk, vilket gör dem till en central pusselbit i den gröna omställningen.
För att snabbt säkra resurser som håller elsystemet stabilt upprätthåller stamnätsoperatörerna så kallade stödtjänstmarknader.
På dessa marknader kan olika aktörer erbjuda tillgänglig reglerkapacitet till operatören, som upphandlar både produktionskapacitet och förbrukningskapacitet (flexibel last) för att hålla balans mellan utbud och efterfrågan.
Förutom traditionella kraftverk kan även batterilager som är kopplade till virtuella kraftverk delta på stödtjänstmarknaderna. Att använda batterier för stödtjänster begränsar visserligen kapaciteten för andra ändamål, men utesluter dem inte. Även när delar av kapaciteten används för stödtjänster kan ett batterilagringssystem fortfarande optimera elanvändningen lokalt och fungera som reservkraft. Ett lager kan dessutom hjälpa till exempel en vindkraftsproducent eller elhandlare att uppfylla sina leveransåtaganden och hedga mot risker på elmarknaden.
En viktig aspekt är försörjningstryggheten. Geografiskt spridda energilager som är digitalt integrerade kan fortsätta leverera stödtjänster även om ett elnätsområde drabbas av störningar, till exempel efter en storm. Då kan systemet fungera nästan som normalt.
Batterier är alltså mångsidiga verktyg i ett energisystem under omställning: de stödjer både hela elsystemets behov och enskilda förbrukningspunkter. De ersätter inte befintliga balans- och reglertekniker utan kompletterar dem mycket väl.
