Skal Europa øke andelen fornybar energi betydelig, må overskuddsenergi fra sol og vind kunne lagres til det blir overskyet og vindstille.
Europeiske land, med Tyskland i spissen, ønsker å bruke vesentlig mer fornybar kraft for å erstatte kjernekraft og fossil energi. De vil ha vindkraft, solkraft og andre energikilder som ikke slipper ut forurensninger, og som ikke tar slutt.
Målet er at fornybare kilder skal stå for 20 prosent av elproduksjonene i 2020.
Det kan bli tøft av mange årsaker. Ikke minst fordi fornybar kraft ikke er like pålitelig som termisk energi. Den leverer strøm så lenge man mater inn kjernebrensel, kull eller hydrokarboner. Hvis det legger seg et blokkerende høytrykk over Europa kan bidraget fra vindenergien bli minimal, og da vil det kunne bli strømkrise.
Trenger energilager
Det er ikke lett å regulere variasjoner i naturkreftene med termisk energi.
Mens vannkraft kan reguleres opp eller ned på sekunder trenger slike anlegg lang tid. Tradisjonelt forbruk er ikke så vanskelig å forutse slik at vanlig termisk kraftgenerering kan fungere godt. Problemet oppstår når vind og sol introduseres som kraftkilder. De er ikke like pålitelige som leveransekilder.
Derfor må et fremtidig Europa, basert på fornybar energi, ha mulighet til å lagre energi som kan balansere variasjonene i fornybar energi. Når solen skinner sterkt, eller når det blåser mye, må man kunne lagre overskuddet til perioder med underskudd.
Det er mange måter å lagre elektrisk energi på, men i praksis er det bare vannkraft som kan tilby den størrelsesorden det er snakk om hvis man ikke ønsker å slippe ut CO 2. Noen metoder kan gi stor effekt, men ikke over lang tid. Andre metoder er enten for dyre, har for store tapsledd, eller begge deler.
Dessverre har ikke Europa, med unntak av Norge, mye vannkraft.
De norske vannkraftverkene derimot, er godt egnet til rollen som energilager, eller grønt batteri som mange kaller det.
Vi har et enormt energilager i de store høytliggende magasinene som kan lagre overskudd fra vind og sol. De vil kunne produsere store mengder energi og trå til når vind og sol dabber av i Europa.
Enorm utbygging
Men for at Norge skal kunne bli et grønt batteri kreves det en enorm utbygging her i landet også.
Dagens vannkraftproduksjon er dimensjonert for å forsyne det normale norske forbruket når det er svært kaldt. Vi bruker vannkraft som grunnlast og har dimensjonert systemet for energi og ikke effekt. Den generatorkapasiteten som må til for å balansere europeisk fornybar kraft eksisterer ikke.
For å tilfredsstille fremtidige europeiske behov for strøm, må vi utvide produksjonskapasiteten i mange av dagens kraftverk voldsomt. Det betyr at vi må sprenge ut nye tunneler fra de høytliggende magasinene til lavtliggende magasiner og installere stor produksjonskapasitet.
I motsetning til tradisjonell vannkraft, hvor vi tapper høytliggende magasiner ned til lavtliggende generatorhaller og slipper ut vannet i sjøen eller elver, så må disse vannmengdene tas vare på. De må slippe ut vannet i lavtliggende magasiner hvor vannet kan pumpes tilbake til toppen.
Les også:
«Er det egentlig statssekretær Heidi Sørensen som er miljøvernminister?»
Pumpekraft
Poenget med slike anlegg er at de ikke skal forbruke vannressursene våre.
De skal fungere i tillegg til den vanlige vannkraftforsyningen og brukes som batteri.
Derfor må kraften sendes tilbake til Norge når det er kraftoverskudd i Europa.
Her brukes kraften til å pumpe vann fra de lavtliggende magasinene til de høytliggende. Gjøres dette riktig kan pumpe/generator-systemet bli rundt 80 prosent effektivt. 20 prosent tap kan høres mye ut, i tillegg kommer overføringstapene som også er noen prosent, men det er likevel lite i forhold til alternativer som energilagring i trykkluftkaverner, hydrogen etc.
Små naturinngrep
Selv om en slik utvidelse av produksjonskapasiteten kan bli en tøff utbyggingsoppgave, blir inngrepene i naturen små. Det vil ikke bli snakk om å demme opp nye vassdrag, men å utnytte de magasinene vi allerede har. Måten vi tapper magasinene på, til det norske forbruket vil bli den samme, men med større svingninger fra uke til uke.
Utbyggingen vil stort sett bli boring av nye tunneler og trykksjakter med en større diameter enn mange av de gamle anleggene.
Det må også bygges mye større fjellhaller for å huse turbiner, generatorer og pumper inne i fjellet.
For å illustrerer størrelsesordenen i en slik utbygging vil man kunne trenge en kraftstasjon med en kapasitet på 1400 MW, sammen med pumpekapasitet i samme størrelsesorden, i tillegg til en stasjon som i dag typisk er på rundt 200 MW.
Les også:
Lederen for FNs klimapanel trues på livet
Tolv kraftverk
En studie gjennomført av Cedren, et nasjonalt forskningssenter som Sintef, NTNU og NINA driver i fellesskap, har sett på hvordan vi kan bruke 12 eksisterende kraftverk og øke produksjonskapasiteten i disse med 11 500 MW. En videre utbygging kan trolig øke kapasiteten til 20 000 MW.
Tyskland ønsker en balanseeffekt på over 50 000 MW bare for å ta fremtidige svingninger i vindkraften, så Norge har ingen mulighet til å klare alt dette.
I tillegg kommer behov for å balansere vindkraft i Storbritannia og i andre europeiske land. En utbygging av vindkraft i Nordsjøbassenget kan gi en kapasitet på over 100 000 MW før 2030. Det er klart at det vil bli en utfordring når vinden stilner av i Nordsjøen. I store perioder vil et slikt system bare levere rundt 20 prosent av toppeffekten.
Til sammenlikning er hele den norske produksjonskapasiteten i dag 29 000 MW.
Flere master
Det mest kontroversielle ved en slik utbygging er behovet for kraftoverføring. Selv om systemet Cedren har studert i størst mulig grad har benyttet kraftstasjoner nær kyst og fjord, hvor man kan sende kraften videre ut i likestrømskabler, blir det også behov for å bygge en del kraftoverføring i master. Det kan også ses i sammenheng med en betydelig forsterkning av det norske nettet som Statnett uansett planlegger.
Utbygging av kabelkapasitet er heller ikke billig. Dagens kabel til Nederland har en kapasitet på 700 MW. Skal vi kunne sende full effekt frem og tilbake mellom Europa og Norge vil det kreve mange nye slike kabler.
Et annet problem studien peker på er de hurtige svingningene som kommer fra den raske tappingen og fyllingen av magasinene.
De har lagt til grunn at ingen av magasinene skal endre seg med mer enn 13 cm i timen. Det er de nederste magasinene som er den største utfordringen. De kan ikke reguleres mer enn noen meter, mens høyfjellsmagasinene kan reguleres mange titalls meter.
Foreløpige studier viser at vi kan klare å balansere 20 000 MW fra norsk vannkraft i mange dager uten hurtigere svingninger i vannstand enn 13 cm i timen.
Muligheter
En utbygging i denne klassen vil gi anlegg- og industriaspekter som kan sammenliknes med det som har skjedd i Nordsjøen. Norge vil få en veldig viktig rolle i Europas kraftforsyning og bidra til at fremtidig vind- og solkraft kan bli 100 prosent fornybar.
Dette blir selvsagt også en ny inntektskilde for Norge som må komme både produsenter og lokalsamfunn til gode.
En effekt av utbyggingen er også at vi kan gjennomføre rehabilitering av mange kraftverk uten at vi taper verdifullt vann.
Kilder: Leder i Cedren, forsker Atle Harby og seniorforsker i Sintef energi, Eivind Solvang.
Les flere innsiktssaker:
Derfor blir synet dårligere etter 40
Kurerer kreft med lys og kjemi
Slik blir fremtidens behandlinger på sykehuset
