Forskningsprosjektet «Icebox» har kommet langt med å finne fram til modeller for å beregne islaster og verktøy for å fjerne isen de siste to årene. Det internasjonale forskningssamarbeidet skal avsluttes innen 2022.
– Dette har vært et prosjekt som har gått fra grunnforskning til utvikling av produkter. Målet har vært å få kostnadseffektive teknologiske løsninger for å få en mer proaktiv drift av den delen av strømnettet som er utsatt for klimalaster i form av ising og vind, sier Statnetts prosjektleder for «Icebox», Miroslav Radojcic, til Teknisk Ukeblad.
11.000 kilometer ledningsanlegg
Statnett har ansvaret for sentralnettet, det vil si drift og vedlikehold av 11.000 km med ledningsanlegg. Det er som regel fem ledninger i hvert spenn, tre faseledere og to som ligger over disse for jording. Mellom hver mast er det gjerne 330 meter og tyngden av is kan veie opp til 300 kg per meter på enkelte deler av ledningene.
Sentralnettet er ikke som de lokale og regionale nettene plaget med snø- og trefall som kutter ledningene. Kraftlinjene i sentralnettet går gjerne i fjellet og har en forsyningsstabilitet på 99,999 prosent. Men ising er et problem i høyfjellet.
– Vi kan få en kortslutning eller spenningsdipp, men da skal alltid en annen ledning overta strømføringen, slik at det ikke blir avbrudd. Men en slik spenningsdipp kan likevel være kostbar for industri som har en følsom elektronikk og dermed risikerer å måtte stanse produksjonen, sier Radojcic.
Slår med en stokk
Kostnadene for reparasjon av ledninger og master etter utfall kan være høye. Med dagens system må en ledningsmester og erfarne montører reise ut med helikopter eller snøscooter for å kontrollere et utfall.
Om det skyldes islast må man fly inn med helikopter som har med seg en hengende stokk som man bruker til å slå mot ledningene for å få isen til å falle av.
En sentral partner i forskningsprosjektet er Kjeller Vindteknikk som nå er en avdeling av Norconsult. Meteorolog Bjørn Egil Nygaard sier at sentralnettet er dimensjonert forskjellig. Ledningene som går over fjell tåler atskillig mer enn ledninger i lavlandet.
– Likevel skjer det utfall og en av årsakene er at vi har et ganske tynt grunnlag av data for å dimensjonere riktig i høyfjellet. Ising-problemet vet vi lite om før vi faktisk har satt opp en kraftlinje. Ising er et veldig lokalt fenomen som har gitt oss mange overraskelser.
– Hva er årsaken til dette?
– Å flytte en kraftlinje bare 100 meter opp eller ned i fjellet kan endre islasten med 100 kg per meter. Dette forekommer spesielt i fjellterreng på Vestlandet ettersom is dannes bare inne i en sky. Is ville vært et minimalt problem om man kunne lagt kraftlinjene langs fjordene, men det er jo ikke aktuelt av andre grunner, sier Nygaard til TU.
Det er veldig mange hensyn som skal ivaretas når man skal legge en ny kraftlinje til sentralnettet. Vi husker motstanden mot den nye linjen Sima-Samnanger i Hardanger som sto ferdig som en ny og stabil forsyningslinje til Bergen i 2014. Folk vil helst ikke ha kraftlinjene i nærheten av der de bor og de skal helst ikke krysse fjordarmer, nasjonalparker eller legges i fjell der det er stor skredfare.
Nasjonalt kart
«Icebox»-prosjektet vil gi et langt bedre grunnlag for å planlegge nye traseer, blant annet for å unngå ising.
– Vi lager nå et nasjonalt isingskart som viser status for hvilke områder som er mest utsatt i dag. Dette er basert på værdata som går 40 år tilbake i tid. Ved hjelp av klimascenarioer kan vi også simulere værprognoser 50–80 år frem tid. Vi bruker de største tungregningsmiljøene i Norge for å lage disse simuleringene, sier Nygaard.
Prosjektet har knyttet til seg to doktorgradsstipendiater. Den ene jobber hos Norconsult for å beregne hvordan isingen vil endre seg med klimaendringene. Målet er å dimensjonere sentralnettet for å tåle ekstremvær-variasjoner de neste 70 årene. Den andre jobber med å beregne mikroskala-oppbygging av is på ulike objekter – i regi av Universitetet i Tromsø. Både UiT og Cicero er med som partnere. Iskartet vil også bli et nyttig verktøy for all planlegging av ny vindkraft i norske fjell.
– Med økende global oppvarming skulle man kanskje tro at is-problemet vil bli mindre?
– Det er både riktig og galt. Vi vet at det danner seg mest is i fuktig luft like under 0 grader. Dataene så langt viser at isingen kan øke i fremtiden der det i dag er tørt og kaldt om vinteren, for eksempel i høyfjellet i Sør-Norge eller i indre deler av Troms og Finnmark. Når det blir mer fuktig på grunn av økt temperatur, vil det bli enda mer is. Langs kysten og i lavlandet forventer vi en reduksjon i isingen. I det nasjonale isingskartet vil det være flere scenarioer for hvordan dette vil utvikle seg, sier Nygaard.
Prosjektleder Miroslav Radojcic sier at det overordnede målet for Statnett er å bygge et sentralnett som legger til rette for verdiskaping.
Lastcelle
– Det skal være operasjonelt 24/7 uten driftsforstyrrelser og med minst mulig driftskostnader. Dette er også en viktig årsak til at vi bygger så mye i fjellet, men det gir også utfordringer med klimalaster og krevende tilgang for vedlikehold. Den fysiske belastningen på nettet er absolutt størst når kombinasjonen av isdannelse og sterk vind oppstår. Det kan gi galopperende ledninger som svinger 8–10 meter opp og ned.
Partnerne i «Icebox» har utviklet en sensor, en lastcelle, som skal monteres i bæremastene. Denne har en elektronikkenhet som kan sende data over mobilnettet. Strømmen kommer fra et lite batteri med ti års varighet.
– Vi har fått laget en prototyp med 20 eksemplarer som skal testes for første gang på noen isutsatte spenn i vinter. Disse kan logge og sende data for vekten av is i sanntid, sier Radojcic.
I tillegg jobbes det med å utvikle såkalte «intelligente» sensorer, blant annet i samarbeid med Heimdall Power som har spesialisert seg på å digitale verktøy for strømnettet. Disse skal monteres på faseledningene og kunne måle vinkelendringer på selve ledningen, temperatur og spenningsnivå.
Daglig leder i Heimdall Power, Brage W. Johansen, sier til TU at deres sensorkule vil gi lavere nettleie og færre strømbrudd.
– Vi har også testet å kjøre med mer effekt for å øke varmegangen i ledningen. Utfordringen er å finne ut når man skal øke effekten. Å kjøre på mer strøm uten god kontroll kan føre til både mekaniske og driftsmessige utfordringer. Det forringer ledningens levetid og reduserer redundansen i nettet, sier prosjektleder Radojcic.
Andre land har testet robotteknologi i form av en «shaker» som starter en risting av ledningen ved ising. Noen nettselskap har også tatt i bruk en «oppvarmingsspiral» som øker linens temperatur lokalt og på den måten forhindrer isdannelse, men dette har vist seg å være veldig kostbart hvis spiralene skal monteres på alle spenn med mye is.
Internasjonalt er det stor interesse for forskningsprosjektet. Ca. 20 land har vært med på workshops. For både i Asia, Sør-Afrika og Latin-Amerika er is et problem på kraftlinjene, ofte på grunn av underkjølt regn.
– Vi kan lære mye av erfaringene i andre land. Blant annet er Island er forbilde når det gjelder målinger av is på kraftlinjer, sier Bjørn Egil Nygaard.
