Til tider kommer emnerne backup og forsyningssikkerhed op i diskussionen om ”Vedvarende Energi” contra Kernekraft.
Det følgende er et forsøg på at finde hoved og hale i dette, tilsyneladende ømtålelige emne.

Allerførst vil jeg konstatere at vi alle er enige om at det moderne samfund ikke kan fungere uden en stabil forsyning med elektricitet.
Og: Det må ikke må glemmes at der er tale om meget store energimængder.
Naturligvis har vi ikke lyst til at betale for meget.

Hvis du, min ukendte læser, ønsker en udredning af det jeg mener er forudsætningerne for det følgende – Ja så henviser jeg til en anden og temmelig lang og lidt rodet side: Elektricitet i EU.
Denne side har naturligvis været udsat for kritik der, på tors af opfordringer, aldrig har været specifik.

I gamle dage
Før det blev et alment ønske at reducere unødig udledning af skadelige klimagasser; dengang var det hele meget mere simpelt.
De kulfyrede kraftværker leverede grundlast, men kunne alligevel ændre produktionen så meget at de samtidigt sørgede for den nødvendige lastfølge til det varierende forbrug.

Nye udfordringer

Med udfasningen af kulforbruget står man med flere mulige energikilder, der i samarbejde skal fylde det altoverskyggende krav om en stabil og billig forsyning:
– Sol og Vind eller
– Atomkraft.
I forening og i konkurrence skal disse på en eller anden måde være det
bærende element i forsyningen.
Dertil kommer
– Vandkraft, der specielt egner sig til at udjævne for variationer i forsyning
og forbrug.
– Biobrændsel, der i europæisk sammenhæng vil have begrænset
betydning.

For at undgå misforståelser nævner jeg at i hvert fald den nord-europæiske vind stort set er synkroniseret og at meget lidt vil være vundet ved at forbinde det europæiske system med et stærkt net af højspændingsledninger.

Sol og Vind
Selv om prisen er for nedadgående er det stadigvæk dyrt.
Men den egentlige akilleshæl er at disse kraftkilder er varierende og delvis uforudsigelige.
Desværre fremgår det ofte af diskussionen at der “snydes på vægten” således at der tales om produktion og forbrug over længere tidsrum.
Dette gøres uden at tage hensyn til at de nødvendige meget store energimængder ikke “sådan bare” kan lagres.
Eller sat lidt på spidsen:
Elektricitet skal bruges ‘nu og her’ og er den lettest fordærvelige vare der findes.

Specielt for Sol
I Tyskland, hvor PV (Solenergi) forudsættes at blive det bærende element i forsyningen med energi, har man allerede nu, under den spæde begyndelse, mødt følgende udfordring: (Se side 29 og 30 nederst på linket)
Tysk solkraft variation
– 11 maj 2014: 80 % af energi fra VE
– Dec. 2014: PV (Solenergi) næsten
fraværende.
– 6 juni 2014: 24 GW fra PV (30 %)
– 12 nov. 2014: 10 % af energi fra VE
– 12 dec. 2014: 35 % af energi fra
vind.
Fra Reality Check: Germany Does Not Get Half of its Energy from Solar Panels udledes følgende:
– 21 juli 2014: 21 % af energi fra PV
– 18 jan. 2014: 0,1 % af energi fra PV
Når dertil lægges døgnvariationer synes det umuligt at forene ambitioner med realiteter.

Specielt for Landbaserede vindmøller
Naturligvis må det ikke glemmes at nabohensyn, på trods af dygtig lobbyisme, vil begrænse mængden af landbaserede vindmøller, der nok er lidt billigere end offshore.
Se http://wp.me/p1RKWc-1gi

Off-shore vindmøller
I modsætning til vindmøller på land skal der ikke tages hensyn til støjgener.
MRN
Der er andre udfordringer. Dette er forsøgt behandlet på en anden side.

  • Lige meget hvor meget det vendes og drejes vil prisen være en udfordring.
    På en anden side har jeg forsøgt at samle data om eksisterende og planlagte havvindmølleparker.
  • Tilsyneladende er der begyndende trængsel således at det vil blive svært at finde egnede placeringer.
  • En undersøgelse i USA viser betydningen af tabte landskabsværdier.

Atomkraft
Selv om det ikke er et uoverkommeligt problem i Frankrig, så fremhæves det ofte at atomkraft kun / best egner sig til at køre som grundlast og således ikke egner sig til lastfølge.
For øvrigt er dagsvariationerne i forbrug af EL relativt små.

Men lige meget hvordan det vendes og drejes, så vil atomkraft, i modsætning til sol og vind, være i stand til at tilpasse sig et varierende forbrug uden NØDVENDIGVIS at få hjælp fra andre energikilder.
I modsætning til mange glade drømme vil “hjælp” fra sol og vind kun være til besvær.
For atomkraft gælder det desuden at på grund af Xenon-forgiftning vil det være nødvendigt at vente nogen tid med genstart efter en ned-lukning.
Også af denne grund er det urealistisk at forudsætte at atomkraft skulle være til rådighed som backup for sol og vind.

Vandkraft
Vandkraft er en “guds gave” til de lande der har naturlige muligheder.
I europæisk sammenhæng mest Norge, Schweitz og Østrig.
Men i europæisk sammenhæng kan vandkraft ikke udjævne meget andet end døgns-variationer.

Biobrændsel
Lige meget hvor meget det opreklameres, vil biobrændsel kun dække en lille del af behovet for energi.
Hvis det ønskes at biobrændsel skal bruges som backup for andre energikilder, vil det kræve store lagre for affald eller andet.
Naturligvis vil det også medføre at anlæg til brug af dette biobrændsel skal have større kapacitet og stå uvirksomme i lange tider.
Alt i alt vil dette blive en alvorlig økonomisk udfordring.

Hvor meget?
Hvis man har næsten ubegrænset lager-kapacitet for sin backup, behøves kun en produktionskapacitet der kan dække forbruget.
Men hvis man har begrænset lager-kapacitet for backup, vil det være nødvendigt at have tilstrækkelig produktionskapacitet til at fylde lagrene op når der er en overskydende produktion.
Denne gunstige situation kan naturligves risikere at blive kortvarig.
Når så, til gengæld, denne mulighed er ”for meget af det gode” vil det være nødvendigt at skrue ned for produktionen.
Dette emne er behandlet på The EnergyCollective, hvor det overraskende anslås at produktionskapaciteten typisk skal være syv gange gennemsnitsforbruget.

Specielt for Danmark
Danmark er et lille land med gode naboer, der hjælper med den nødvendige backup.
Men til en pris.
Ved god vind eksporteres overskudsstrøm til den øjeblikkelige spotpris, der normalt vil blive meget lav.
Når så vinden løjer af importeres den samme mængde strøm til helt anden spotpris, der er væsentligt højere.
Også her har The EnergyCollective været ude med en artikel, der bl.a. nævner den danske model til ”skræk og advarsel”.
Her antydes at det økonomiske tab er en ”statshemmelighed”.
Dette tab anslås (overdrevet?) til en milliard €/år og nævnes at blive stigende.
Hvis der laves beregninger skal fortjeneste for transit (Norge til Tyskland) naturligvis holdes udenfor.

Når vinden er god skal vi ikke bebrejde Tyskland for ikke at aftage dansk overskud.
Det er billigere for Tyskland at skrue ned for import fra Danmark end at betale kompensationer til stoppede vindmøller.

Specielt for Tyskland
Med tilgængelige oplysninger er det meget svært at se hvorledes det vil være muligt at forene ambitioner med realiteter.

En interessant diskussion på netsiden The Energy Collective viser den håbløse diskussion.
Det hævdes at den store modstand mod A-kraft finansieres af Kulkraft-lobbyen.

USA’s Solskinsstater
I USA forsøger man at nedtone betydningen af periodevis negative priser.
Man skriver optimistisk Flere muligheder end problemer.

Hvem skal rette ind?

For at sætte det lidt på spidsen, kan det måske siges at udfordringen er:
– Atomkraft og gammeldags kulkraftværker egner sig dårligt til at køre
lastfølge FOR sol og vind.
og at
– Sol og vind egner sig dårligt til at køre lastfølge MED atomkraft.
og naturligvis:
– Sol og vind kan under ingen omstændigheder undvære andre
kraftkilder som backup.
– Kraftværker, der kun skal være backup, vil af økonomiske grunde
(næsten) altid være gasturbiner.

Til gengæld kan atomkraft og traditionelle kul-kraftværker, hvis det er nødvendigt, variere belastningen og uden hjælp tilpasse sig variationer i forbrugsmønsteret.
Selv om der altid vil være nogen adgang til reguleret vandkraft, er denne udfordring ofte (bevidst?) overdrevet:
Døgnvariationer vil, uden anden hjælp, betyde at kraftværkerne vil gå glip af ca. 15 % af den potentielle produktion.
Årstidsvariationer vil benyttes til nødvendige vedligehold og brændselsskift.

I denne sammenhæng vil jeg nævne at tale om at kernekraft skal køre som backup for sol og vind er urealistisk.
– For kernekraft er ca. to tredjedel af omkostningerne bundet som faste
udgifter.
– Hvis en kernekraftreaktor har været standset vil det vare flere dage
før den kan genstartes.
Dette skyldes “Xenon-forgiftning”, der formentligt var en væsentlig årsag til ulykken ved Tjernobyl.
Strengt taget er dette forslag om at kernekraft skal være backup endnu mere urealistisk end et ønske om at sol og vind skal være backup for kernekraft.

I flere lande, nok specielt i Tyskland og Danmark, er det et politisk ønske at sol og vind kan afregne til fastlagte substituerede priser uafhængigt af den øjeblikkelige markedspris.
Derimod forudsættes stiltiende, at andre kraftkilder (kulkraft og atomkraft) afregner til markedspris, der kan blive meget lav. Specielt i perioder med megen energi fra sol eller vind.

En tilhænger af fri (kapitalistisk) prisdannelse vil naturligvis anse dette som værende groft konkurrenceforvridende.

For at undgå usaglige argumenter nævnes at traditionelle kulkraftværker og specielt kernekraftværker ikke egner sit til ‘sådan bare’ at ændre belastningen.
Dette skyldes ikke bare økonomiske hensyn.
På grund af Xenon-forgiftning (Xe135) kan ned-lukkede kernekraftværker ikke ‘sådan bare’ genstartes efter kort tid.
Anlæggenes fysiske levetid vil også forringes ved gentagne store temperaturændringer.
Standsninger, der ikke er planlagt, vil for moderne kernekraftanlæg være begrænset til væsentligt mindre end et per år.

Hvilke muligheder har vi for backup?

Vandkraft vil være “første valg”. Men på europæisk plan er der ikke mange nye muligheder.

Pumped Storage står ligeledes uden muligheder for ret meget mere.
Naturligvis hvis man ikke vil acceptere urimeligt høje omkostninger.
Der forsøges med “Termisk Lager” og lagring af hydrogen, der begge vil have meget lav virkningsgrad.
Samtidigt vil kapitalomkostningerne blive sotre.

Biobrændsel vil, som omtalt, ikke blive andet end en dyr dråbe i havet.
Samtidigt må det forstås at verdensmarkedet under ingen omstændigheder kan leve op til kravet, hvis resten af Europa skulle ønske at følge Danmarks eksempel.

Batterier
Selv om brug af batterier er i rivende udvikling, vil det desværre kræve megen udvikling og prisreduktion før det når et prisleje hvor det vil have betydning som en hjælp for den nationale forsyning.
Marts 2017 ser man det vi alle vidste:
Noget skal gøres for at udnytte den varierende kraft fra vinmøller.
Det betænkelige er at det først bliver synligt på Energi Supply når batterier skulle glorificeres.

Internationalt Samarbejde
I diskussionen om vindkraftens variation nævnes ofte at man ‘sådan bare’ skal forbinde landene med et stærkt net af højspændingsledninger.
Kan smart grid redde den fluktuerende vindkraft?
Svaret er NEJ.
Det vil være dyrt. Uden at blive mere end en dråbe i havet.

For detaljer se http://wp.me/p1RKWc-1e
og
April 2016 er problemet behandlet af Søren Kjærsgård, der giver en meget grundig vurdering af energisituationen, specielt i Danmark og Tyskland.

Tilbage står så:
– Afbrydelige Forbrugere
og
– Stand by Producenter, der formentligt ikke vil blive “grønne”.

De eneste oplysninger jeg har fundet er at man i England har haft et udbud for stand by producenter:
Der har man i januar 2015 afsluttet en udbuds-runde hvorved der skaffes garanteret backup-kapacitet på 49 GW – Hen imod halvdelen af det totale behov for elektricitet.
Resultatet (The Clearing Price) blev: 24 €/kW/år.
Denne backup vil næppe blive “grøn”.

Hvem skal sikre backup?
Hvem skal betale?

Dette spørgsmål kommer op med den igangværende udfasning af fossile brændsler.
Umiddelbart kan man forudsætte at:
Den skyldige skal betale.
og at
“Systemet” skal sikre sig at det bliver gjort.

Hvad koster Backup?

Disse udgifter, der ofte bliver ’fejet ind under gulvtæppet’, oplyses af OECD Nuclear Energy Agency (NEA,) der har givet et væld af data for Finland, Frankrig, Tyskland, Korea, UK og USA.
Det er ikke klart hvorledes den nødvendige backup tænkes tilvejebragt.
Men da det er et politisk ønske at være fossilfri, kan billige systemer med fx gasturbiner udelukkes – I hvert fald ved det ambitiøse mål, der er en høj markedsandel af sol og vind.

Selv om der er meget store variationer fra land til land, nøjes jeg her med gennemsnitlige værdier for de samlede udgifter:

Kernekraft:. 1,83 €/MWh
Kul:. . . . . . . 0,84 €/MWh
Gas: . . . . . . 0,43 €/MWh
Vind: . . . . . .14,9 €/MWh
Sol: . . . . . . .23,9 €/MWh
Ved nærlæsning af kilden kan det ses hvorledes disse udgifter, for sol og vind, vil stige med 40 % hvis markedsandelen øges fra 10 % til 30 % (højere penetration).

  • Hvis der ekseterpolers fra ovenstående gennemsnit
    (20 % markedsandel) til det politiske mål på 60 % vil disse udgifter for sol og vind stige til omtrent det dobbelte.
    Til gengæld er udgifter til net-stabilitet faldende ved øget udbygning med kernekraft.

Selv om udgifterne er små, kan det undre at der slet ikke er indregnet udgifter til backup for kernekraft.

  • Danmark er et lille land og falder ikke ind i billedet.
    Vi har gode naboer med både kernekraft og vandkraft, der dækker vort behov. – Naturligvis til en pris.
  • Heller ikke Tyskland kan siges at følge gennemsnittet.
    For mig er det aldeles ufatteligt at de ansvarlige ikke har forstået situationens alvor.

Konklusion

Hvis du, min ukendte læser, ikke har faktuelle indvendinger mod ovenstående.
Ja så beder jeg dig selv overveje konklusionen.

Hvis du har FAKTUELLE indvendinger så skriv til mig: thorkilsoee@gmail.com

Hilsner fra
Thorkil Søe

Advertisements