28. april begynte som en vanlig vårdag med mye sol og moderat strømforbruk i Spania. Rundt middag registrerte nettoperatøren noen uvanlige frekvensforstyrrelser i systemet. Operatørene grep inn med standardtiltak for å dempe disse svingningene, og det så ut til å fungere.

Vi snakker med

Magnus Korpås og Kjetil Obstfelder Uhlen er begge professorer ved Institutt for elektrisk energi, NTNU, og to av Norges fremste eksperter på kraftsystemer og nettintegrasjon av fornybar energi.

Men så skjedde det: Spenningen i nettet begynte å stige raskt og unkontrollerbart. Kraftverk som skulle hjelpe til med å stabilisere systemet, responderte feil eller koblet seg av for tidlig. I løpet av få sekunder spredte problemet seg som en dominoeffekt gjennom hele det spanske kraftnettet. Strømmen gikk over store deler av Spania og Portugal, deler av Frankrike ble også rammet. Det tok flere timer før strømforsyningen var gjenopprettet til de fleste. Syv personer omkom i Spania på grunn av strømbruddet, blant annet som følge av kullosforgiftning og branner etter bruk av dieselaggregat og stearinlys.

Nå foreligger den offisielle rapporten fra den spanske regjeringens granskingsutvalg. En oppsummering av hendelsesforløpet finner du nederst i denne artikkelen. Rapporten avslører at dette ikke var en historie om for mye fornybar energi, men om teknisk svikt og dårlig planlegging. Hva kan Norge lære av denne krisen? Og hvor sårbare er egentlig moderne kraftsystem når de må håndtere økende mengder variabel energi?

– Dårlig spenningskontroll, ikke feil energipolitikk

Magnus Korpås (MK): – Rapporten viser at denne blackouten ikke handlet om feilet energipolitikk, men om dårlig spenningskontroll. Teknisk regulering av kraftsystemet kan man løse ved hjelp av synkrongeneratorer, men solcelleparkene kan også bidra med dette selv. Det er mange måter å unngå sånne blackouts på.

Kjetil Obstfelder Uhlen (KOU): – Det jeg leser ut av dette, er at det ikke var tilstrekkelig med reserver og styrbarhet. De antyder at det er gasskraftverkene som skal foreta reguleringen og bidra med reservene, men vi må kunne klare det med både sol og vind også. De kan også levere de reguleringstjenestene og reservene. De har bare ikke kommet helt i mål med å kreve denne styrbarheten fra de enhetene ennå.

Energi og klima: – Så dette var ikke et problem med for mye fornybar energi i systemet, men hadde mer med dårlig planlegging å gjøre?

MK: – Blackouten kunne vært unngått ved relativt godt kjente tekniske grep og er ikke et resultat av for høy fornybarandel i seg selv. Og i hvert fall ikke vindmøller i systemet. Det virker som om det ikke var like mange synkrongeneratorer tilgjengelige med riktig spenningsregulering som systemoperatøren hadde trodd. Det kan vi i så fall sortere under «slurv».

Det andre er at synkrongeneratorene som var koblet til nettet, var stilt inn for å håndtere frekvensavvik, ikke spenningsøkninger. Så de bidro til å gjøre spenningsproblemene verre ved å øke produksjonen når du fikk frekvensavvik, uten at det gjorde noe med den reaktive effekten. Da ble problemet bare større.

– Ikke et treghetsproblem

– Kan dere forklare forskjellen mellom treghetsproblemer og spenningsproblemer?

KOU: – Synkrone maskiner er rett og slett roterende masse som gir treghet, sånn at endringene skjer saktere og utslagene blir mindre. Hvis du har mindre svingmasse, må det kompenseres med enheter som responderer hurtigere på endringene. Det kan vi bruke såkalt kraftelektronikk til. De trege synkrone maskinene er derfor ikke avgjørende – det avgjørende er å opprettholde frekvens på nettet. Det koker ned til styrbarhet og kontrollsystemer.

MK: – Denne blackouten handler derfor ikke om at du har for lite treghet i systemet. Den handler rett og slett om spenningsinnstillinger i systemet og hvordan synkrongeneratorene ikke fikk levert de tjenestene man hadde forventet, fordi de var dårlig innstilt i denne situasjonen.

– Enkelte spanske politikere var raske med å peke på at det var for lite kjernekraft i energimiksen, og at mer kjernekraft kunne bidratt til å løse problemet. Samtidig kom det rapporter om at kjernekraftverkene var blant de første som ble koblet av. Hva skjedde egentlig?

MK: – Kjernekraftverk kan bidra med systemstøtte og gjør det også i mange tilfeller, men i dette tilfellet måtte de redde seg selv, så de slo seg ut i en tidlig fase. Det var det siste som kom inn igjen, fordi det tar ganske lang tid å komme i gang. De første kraftverkene de fikk i gang, som altså måtte skje uten strøm utenfra, var vannkraftverk langs Douro-elven i Portugal. Så tok det vel ytterligere noen timer før kjernekraftverket var i gang igjen.

Var det overproduksjon?

– Var overproduksjon en del av problemet? De antyder jo det i rapporten: Det var mer enn nok produksjonskapasitet, de eksporterte strøm, og rutinene for å dempe svingningene ble begrenset av for lav etterspørsel …

KOU: – En av grunnene til høy spenning kan være overproduksjon – og det gjør at du må få ned produksjonen. Ting kan tyde på at overspenningen var en følge av overproduksjon, eller en flaskehals i nettet. Hvis det er linjer som er overbelastet på grunn av høy produksjon, vil det føre til overspenning. Og det er viktig at solkraftverk og vindkraftverk kan regulere effekten ned når det blir for høy spenning – det er nok ikke implementert alle steder, i hvert fall ikke i Norge.

MK: – Jeg tror det var akkurat det som skjedde – at de koblet ut nettet mot Frankrike og gjorde spenningsproblemene enda verre.

– Dere sier at problemet ikke er at Spania har bygget ut for mye fornybart. Men kan det være et korn av sannhet i den fortellingen, som handler om at Spania har bygget ut fornybart uten å sørge for å følge opp med å investere nok i systemtjenester?

KOU: – Eller i hvert fall sørge for at systemtjenestene fungerer sånn som de skal. Det er et parallelt løp med å utvikle systemtjenester og kontrollsystemer som håndterer en økende mengde av variable energikilder.

Operatørene har ikke hatt tilstrekkelig oversikt over tilstanden i systemet og har ikke kunnet verifisere de ressursene de har. Systemtjenestene som de er betalt for å levere – de vet ikke helt om kraftverkene faktisk leverer det de er ment å levere. Det er et problem. Som er løsbart.

– Det finnes enkle løsninger

– Men hvilke løsninger finnes – må man kjøpe mye dyr kraftelektronikk som denne fra Hitachi, eller ha gasskraftverk i backup?

MK: – Jeg tror det er enklere løsninger. De må implementere mer effektive utkoblingssystemer for solkraft og ha en måte å håndtere frekvens- og spenningsavvik simultant. Det handler om strategi for hvilken sekvens du gjør krisetiltak for når det begynner å gå gærent. Jeg tror det er der mesteparten av læringen ligger.

KOU: – Hitachi vil selge STATCOMs, som vanligvis installeres av nettselskapet, men den funksjonen kan gjøres av omformerne i kraftverket også. Det er et kontrollsystem-tillegg eller dimensjonering av omformeren.

– Er dette relevant for Norge? Er det noe vi kan lære av denne blackouten?

MK: – Med tanke på den norske energidebatten har moderne vindkraftverk vært utstyrt med sånne typer spennings- og frekvenskontrollsystemer i 20 år, det har vært et krav fra Statnetts side. Det står med andre ord ikke på teknologien.

– Men hva er hovedlærdommen?

KOU: – Det viser hvor viktig det er å følge opp de kravene man setter til kraftverkene og stramme inn på det, og ha gode reserveløsninger når det usannsynlige skjer.

MK: – Dette er en øye-åpner med tanke på å etablere gode prinsipper for drift av kraftsystemet under press. Kapasiteten som de har – de generatorene som er der – var ikke utnyttet og stilt inn for å kunne løse dette problemet. De gjorde det kanskje nesten verre.