För att våra elnät ska klara av framtidens förändrade elproduktion, med bland annat ökad förnybar produktion från väderberoende energikällor, och nya konsumtionsmönster kommer det att krävas en stor omställning. I samband med utveckling av smarta elnät, styrning, lagring och optimering av elsystemet blir digitala verktyg allt viktigare och i ett nytt forskningsprogram analyserar och utvärderar Energiforsk möjligheterna med digitalisering och ny teknik för elnät.
Text: Alarik Haglund
Susanne Stjernfeldt, som är områdesansvarig för elnät, vindkraft och solel på Energiforsk och ansvarig för forskningsprogrammet Elnätens digitalisering och IT-säkerhet, menar att den digitala utvecklingen av elnäten är ett spännande område där det händer väldigt mycket.
- Det är högaktuellt i och med att förnybarhetsfrågorna lyfts upp även på den politiska agendan, säger Susanne Stjernfeldt.
Hon påpekar att vi ligger väldigt bra till i Sverige när det gäller fossilfri och förnybar elproduktion, men att man till exempel vill ta bort mycket av transportutsläppen genom att istället använda el från förnybara källor.
- Om man ska byta ut bensin och diesel mot förnybar energi så kräver det en omställning av elnäten och därför tittar man även av den anledningen på smarta elnät, förklarar Susanne Stjernfeldt.
Krävs nytänkande
Omställningen av elnäten är enligt Susanne Stjernfeldt en stor utmaning och hon menar att det krävs en hel del nytänkande.
- Tidigare hade vi de stora elproducenterna, i form av dammar och kärnkraftverk, i norr. De kommer fortsätta att vara stora producenter, men det gäller att pytsa på med så mycket förnybar produktion som möjligt i de lokala elnäten, säger Susanne Stjernfeldt.
För att kunna göra detta beskriver hon att man måste balansera efterfrågan och tillgången, samtidigt som man måste se till att kapaciteten i de lokala elnäten är tillräckligt stor för att stabiliteten ska bibehållas.
- Det är viktigt att ha kontroll över det nya elsystemet. Tidigare visste man vilka förbrukningsprofiler man hade och man kunde styra produktionen. Det var väldigt smidigt. Nu blir det mer utmanande, säger Susanne Stjernfeldt.
Hon förklarar att det bland annat krävs fler lokala sensorer som kommunicerar med övergripande system och att dessa system kan bearbeta all den information som kommer in och styra produktionen med förbrukningen i åtanke.
Utmaning att ladda elfordon
Ytterligare en ny parameter är enligt Susanne Stjernfeldt att man gärna vill kommunicera med elförbrukarna och styra deras användning.
- Vi som slutkonsumenter har varit lite bortskämda och det har varit tämligen okomplicerat. Nu är en aktuell fråga hur förbrukningen hos konsumenterna kan styras. Speciellt när det kommer till att snabbladda sina elfordon kan det bli utmanande om många vill göra det på samma gång och det samtidigt är mörkt ute, inte blåser och batteriet i närheten är tomt. Då är det inte någon bra idé att göra det och det blir mer sårbart eftersom man kanske är beroende av sitt elfordon och värmen i sitt hus, säger Susanne Stjernfeldt.
Ödrift resulterar i svarta hål
Susanne Stjernfeldt talar också om att det med ny teknik, nya batterier och ny lokal produktion kommer möjligheter till så kallad ödrift, där områden klarar sig själva när det gäller produktion och konsumtion, vilket kan resultera i vad hon kallar för svarta hål på kartan, som man inte kan interagera med.
- Dessa mörka delar i elnätet som man inte kan balansera med kan i framtiden växa och det är naturligtvis inte positivt eftersom det är bra att ha ett så stort elnät som möjligt och så många aktörer som möjligt att kommunicera med och dela produktion och konsumtion med, säger Susanne Stjernfeldt.
Digitalisering skapar möjligheter
De två främsta möjligheterna som Susanne Stjernfeldt ser med digitaliseringen av elnäten är just att man kommer att kunna ha kontroll över elnäten och att man kan acceptera mer el från förnybara källor.
- En annan möjlighet är att elnätsbolagen kan kommunicera med sina kunder och om kunderna är intresserade av att hjälpa till med energiomställningen så finns det möjlighet till det, berättar Susanne Stjernfeldt.
Hon tillägger att verktyg som Internet of things är en viktig del av denna utveckling.
- Vi ser redan nu att elnätsbolagen sätter in kommunicerande sensorer i sina elnät, i sina mätstationer och i sina elmätare ute hos kunderna, så det är absolut på gång och det kommer att öka i och med att kostnaderna för kommunikation med olika komponenter minskar, förklarar Susanne Stjernfeldt.
Artificiell intelligens och IT-säkerhet
Susanne Stjernfeldt berättar också att det i och med att man kommer att ha, och i stor utsträckning redan har, mycket mer information och data om kunderna och deras beteenden och behov över dygnet och över året går att ta hjälp av artificiell intelligens för att lära sig att se hur efterfrågan kommer att se ut.
- För att artificiell intelligens ska fungera riktigt bra vill den gärna ha en datamängd som är stabil över flera år. Eftersom vi just nu lever i en omställning där elbehovet blir större är det därför än så länge svårt att skapa riktigt lyckade algoritmer, men jag ser det i längden som ett intressant verktyg, säger Susanne Stjernfeldt.
Eftersom säkerhetsbiten alltid varit viktig understryker hon även att det om man kommer att använda sig av IT är viktigt med säkerhetsaspekterna även där.
- IT-säkerhet är en självklar komponent framöver och är det redan idag. Eftersom elnätet är kritiskt för samhället är det väldigt bra med både hängslen och livrem, säger Susanne Stjernfeldt.
Digitaliseringens pris
Susanne Stjernfeldt tror absolut att digitaliseringen av elnäten kommer att innebära en ökad kostnad för konsumenterna.
- Systemen för att kunna ta emot förnybar produktion lokalt och styra konsumtionen är tillkommande funktionalitet och naturligtvis kostar det, förklarar Susanne Stjernfeldt.
Hur stor den totala kostnaden för omställningen av elnäten blir i Sverige menar hon beror mycket på hur långt man tar det.
Sweco bedömer i en rapport, som analyserar två olika scenarier för omställningen till ett 100 procent förnybart kraftsystem i Sverige till 2040, att totalkostnaden för såväl elproduktionsinvesteringar och nätinvesteringar som investeringar i energilager och efterfrågeflexibilitet, från år 2017 till 2050, blir drygt 1 500 miljarder kronor. Rapportförfattaren Frank Krönert, som är principal consultant på Sweco, påpekar emellertid att det är viktigt att komma ihåg att en stor del av den totalkostnad de kommit fram till i rapporten handlar om reinvesteringar i befintliga anläggningar, som skulle ha uppkommit oberoende av vilken väg man väljer att ta.
Sedan kommenterar Susanne Stjernfeldt att man med digitaliseringen hoppas kunna hitta effektiviseringsåtgärder och att den därför inte bara kommer att innebära kostnader utan även kommer att minska kostnaderna för vissa aktiviteter, som underhåll i elnätet.
- Att man har mer kontroll gör till exempel att man inte behöver åka ut för att göra inspektioner, förklarar Susanne Stjernfeldt.
Sammankoppling söderut
En annan faktor som kommer att påverka elpriset är sammankopplingen med våra grannländer söderut och Susanne Stjernfeldt påtalar att Sverige i och med sammankopplingen kommer att närma sig den prisbild som finns i de sydeuropeiska länderna.
- De är redo att betala ett betydligt högre pris för elen eftersom de gör det redan idag och som konsumenter kommer vi att behöva konkurrera med dem. Det innebär en högre elkostnad för svenskarna, beskriver Susanne Stjernfeldt.
Populärt forskningsprogram
Energiforsks forskningsprogram Elnätens digitalisering och IT-säkerhet, som drog igång i slutet av 2018, är en vidareutveckling av forskningsprogrammet Smarta elnät, som pågick mellan 2014 och 2018.
- Det är ett väldigt populärt program och det är väldigt många elnätsbolag som är delaktiga i programmet, säger Susanne Stjernfeldt och tillägger att det är gynnsamt att forska gemensamt när det gäller elnät eftersom elnäten har sina kunder inom ett visst geografiskt område och inte konkurrerar med varandra.
Energiforsks förhoppning med forskningsprogrammet är att elnätsbolagen på ett bra sätt ska kunna nätverka, komma i kontakt med leverantörer, se på pilotinstallationer och dra lärdomar av varandra för att det ska bli enklare att komma igång med nya tekniker och programvaror. De hoppas också att bolagen kommer att kunna göra både problemlösningsprojekt och nyutvecklingsprojekt tillsammans.
- Eftersom de vet att det kommer att innebära kostnader att installera den här typen av sensorer och kommunikationsplattformar och sedan övervakning och styrning undrar många om det fungerar i verkligheten. Många gånger ser det bra ut på pappret, men genom att göra gemensamma pilotprojekt och fördela riskerna mellan bolagen kan man hitta russinen i kakan, berättar Susanne Stjernfeldt.
Just nu talar hon till exempel om att det pågår ett projekt som är i sin linda, där de undersöker möjligheterna med artificiell intelligens, och ett projekt där de tittar på nya standardiseringsprotokoll som används i nätstationer för att möjliggöra kommunikation för smarta elnät.