Havvind og forsyningssikkerhet

Forsyningssikkerhet defineres som kraftsystemets evne til å kontinuerlig levere elektrisk kraft av en gitt kvalitet til sluttbruker. Forsyningssikkerhet er et samlebegrep som omfatter energisikkerhet, effektsikkerhet og driftssikkerhet. Havvind kan ha innvirkning på forsyningssikkerheten, og ulik virkning på de ulike delene av det som utgjør samlebegrepet forsyningssikkerhet for strøm.

Dette er forhold som hovedsakelig vil ha betydning for hvor mye havvind som til enhver tid kan tilknyttes kraftsystemet på land, og hvor fort dette kan gjøres. Slike forhold utredes derfor i den strategiske konsekvensutredningen, og bør undersøkes videre etter hvert som det skal åpnes og tildeles nye arealer for havvind.

Havvindproduksjon i Norge vil bidra til å styrke energibalansen om vinteren og våren, og kan gi et svært positivt bidrag til energibalansen, særlig i år med lite tilsig til vannkraftverkene. Det kan likevel ikke utelukkes at større volumer av kraft fra havvindanlegg vil påvirke vannkraftprodusentenes vurdering av risikoen ved å gå inn i vintersesongen med en lavere magasinfylling enn det som har vært vanlig tidligere.

Mer kraftproduksjon fra havvindanlegg kan bidra til å bedre energibalansen

I det vannkraftdominerte kraftsystemet i Norge er det ukene fra nyttår og fram mot snøsmeltingen starter, vanligvis en gang mellom uke 14 og 20, som er de mest kritiske med tanke på krafttilgang. I disse ukene er det som regel lite tilsig til vannkraftsystemet. Vi må klare oss med det vannet som allerede er lagret i magasinene, kraftutveksling, vind- og solkraft og eventuelt nytt tilsig som kommer gjennom vinteren. Hvis det er svært lite vann i magasinene gjennom vinteren og våren, kan det bidra til å øke risikoen for å havne i en situasjon med energiknapphet. Figuren under viser magasinfyllingen for magasinene i sørlige Norge i 2022.

Hvor mye tilsig som er tilgjengelig for å bidra til å dekke forbruket gjennom vinteren varierer svært mye fra år til år. Også tilgjengelige vindressurser varierer gjennom vinteren og mellom vintre, men i langt mindre grad enn tilsiget av vann. Havvind i Norge vil dermed bidra positivt til energibalansen gjennom vinteren. Et eksempel på dette er vist i figuren under. Figuren er hentet fra rapporten Vindkraft til havs i Sørlige Nordsjø II, og viser alt nyttbart tilsig som kommer til vannkraftverkene i det sørlige Norge (budområdene NO1, NO2 og NO5) i løpet av de fjorten første ukene i året, i alle værscenarioene i NVEs Samnett-modell.

Figuren viser også vindkraftproduksjonen i sørlige Norge i samme periode, inkludert henholdsvis fase 1 og fase 2 av havvindområdet Sørlige Nordsjø II. Tilsiget til vannkraftverkene er sortert fra høyeste til laveste tilsig. Det er en viss samvariasjon mellom år med lite tilsig i starten av året og år med lite vind i samme periode, men vindkraftproduksjonen varierer mindre mellom årene enn tilsiget.

Tilsig til vannkraftverkene og vindkraftproduksjonen i sørlige Norge (NO1, NO2, NO5) i løpet av de første fjorten ukene i året i alle værscenarioer i NVEs Samnett-modell. Kilde: NVE.

Vannkraftmagasinene vil fremdeles være viktige for å opprettholde en god forsyningssikkerhet for kraft i Norge. For eksempel vil det kunne komme perioder med lite vind, også i ukene før snøsmeltingen. Vi kan i tillegg få år med lite tilsig til vannkraftverkene, hvor det samtidig blåser lite og tilgangen på kraft fra Europa er lav. 

Havvind i Norge kan påvirke magasindisponeringen

Vi kan ikke utelukke at mer tilgjengelig kraft om vinteren, både i form av større mengder kraft fra havvindanlegg og økte importmuligheter fra eventuelle hybridforbindelser, vil påvirke vannkraftprodusentenes vurdering av risiko ved å gå inn i vintersesongen med en lavere magasinfylling enn det som har vært vanlig tidligere. Mer tilgjengelig handelskapasitet og mer tilgjengelig kraft fra havvindanlegg om vinteren kan trekke i retning av at vannkraftprodusentene velger å produsere mer kraft om sommeren og høsten, og mindre gjennom vinteren, så lenge prisene tilsier det.

Samtidig kan andre endringer i kraftsystemet trekke i motsatt retning. Det vil fremover trolig også bli mer solkraft i kraftsystemet, som kan gi økt produksjon og lavere priser i sommerhalvåret. Dette gir insentiver til å spare på vannet til senere på året. De fleksible vannkraftprodusentene kan da regulere ned produksjonen i sommerhalvåret, når solkraften har størst produksjonsevne. Da kan de også produsere relativt mer om vinteren når prisene er høyere, og i perioden før snøsmeltingen. Hvilket, eller hvilke land vi blir knyttet nærmere til for eksempel via havvindanlegg, har betydning for blant annet hvor mye solkraft det norske kraftsystemet er eksponert for.

Hvor mye magasindisponeringen faktisk endres ved store volumer kraft fra havvindanlegg inn i systemet, avhenger av hvordan sammensetningen av produksjon, forbruk og utvekslingskapasitet blir både i Norden og i resten av Europa. Dette er noe som bør studeres nærmere fram mot åpning av nye områder for havvind.

Effektbalanse handler om å ha tilstrekkelig kapasitet av kraft tilgjengelig til enhver tid for å dekke forbruket. Vi må ha nok tilgjengelig effekt fra regulerbar kraftproduksjon til å dekke forbrukstoppene, også når det ikke blåser eller er sol.

Et særtrekk ved de fleste typer kraftproduksjon basert på fornybar energi (for eksempel vindkraft, solkraft og vannkraft uten magasin) er at den er uregulerbar, det vil si at produksjonen styres av variasjoner i vær og ikke av forbruket.

Selv om havvind kan bidra med mye av den nødvendige energien som økt elektrifisering og ny industri krever, har havvind og industriforbruk svært ulik effektprofil. For å sikre nok effekt i perioder med lite vind, er det behov for økt effekt fra vannkraftverkene og økt fleksibilitet fra forbruket.

Den ventede forbruksveksten i Norge er antatt å i stor grad bli dekket av uregulerbar kraftproduksjon, slik som havvind. Dette forverrer effektbalansen i Norge, siden mye av det nye forbruket trolig vil være lite fleksibelt. Vi går også mot et enda mer væravhengig kraftsystem i Europa, noe som kan gi lange perioder med lav tilgang til effekt også på kontinentet. I slike tilfeller er det ikke sikkert vi kan importere kraft når det trengs.

Per i dag har vi nok regulerbar vannkraftproduksjon tilgjengelig i systemet for å dekke effektbehovet i Norge, men kun om få år forventer NVE at dette ikke lenger er tilfelle. Da tror både Statnett og NVE at Norge oftere kan få perioder med knapphet på effekt. NVEs vurderinger er utdypet i rapporten Norsk og nordisk effektbalanse fram mot 2030.

Et viktig kriterium for et stabilt kraftsystem er at det til enhver tid er momentan balanse mellom produksjonen og forbruket av kraft. Når vi skal se på virkninger på forsyningssikkerheten i Norge må vi også se på hvordan havvind virker på driften av kraftsystemet vårt, kalt systemdriften. Dette er forhold som kan ha betydning for hvor mye ny havvind og annen uregulerbar produksjon det kan være forsvarlig å knytte til kraftsystemet på land, og hvor fort dette kan gjøres.

For systemdriften er det i denne sammenhengen uregulerbar kraftproduksjon som er utfordringen. Hurtig endring i vindkraft og solkraft er krevende for kraftsystemet siden det kan bli utfordrende å opprettholde den øyeblikkelige balansen mellom produksjon og forbruk. Denne utfordringen vil forsterkes ytterligere med mer uregulerbar kraftproduksjon inn i det norske og europeiske kraftsystemet.

Økt behov for fleksibilitet i kraftmarkedet og økt behov for reserver

Kraftmarkedet er et viktig virkemiddel i systemdriften, og den viktigste oppgaven til kraftmarkedet er å sørge for at det er balanse mellom kraftproduksjon og strømforbruk. Kraftmarkedet er delt i tre markeder, et døgnmarked, intradagmarked og balansemarked/reservemarked. Fremover vil det bli behov for mer fleksibilitet i døgnmarkedet.

Mer uregulerbar og variabel kraftproduksjon gjør det mer krevende å balansere ut svingningene i kraftmarkedet. For å håndtere disse trengs det blant annet mer fleksibelt forbruk. Dette kan være forbruk som flyttes i korte perioder ved høye priser, eksempelvis hydrogenproduksjon fra elektrolyse, oppvarming i bygg eller forbruksreduksjoner i industrien. Fleksible forbruksøkninger kan også bli viktig for å balansere døgnmarkedet i timer med mye uregulerbar kraftproduksjon og forhindre at kraft går til spille. Effektutvidelser i norske vannkraftverk vil også være viktig for å dekke effekttopper.

Behov for fleksibilitet har sammenheng med et økt reservebehov for å dekke ubalanser i driftstimen. En økt andel uregulerbar kraftproduksjon kan gi økte ubalanser, og dermed et økt behov for at Statnett må handle reserver i balansemarkedet. For uregulerbar kraftproduksjon er det ofte avvik mellom prognostisert og faktisk produksjon, slik figuren under illustrerer. Avviket må dekkes av reserver. Vi må til enhver tid ha tilstrekkelig med reserver tilgjengelig for å håndtere ubalansene. 

Statnett, som systemansvarlig for kraftsystemet i Norge, er ansvarlig for å sikre nok reserver innenfor budområdene. Dette kan være både automatiske og manuelle reserver, og kan være i form av regulerbar kraftproduksjon eller fleksibelt forbruk som raskt kan tilpasses. Reservene handles i egne reservemarkeder, og varierer med hensyn til formål, responstid og andre egenskaper. Statnett jobber med å sikre reserver fra flere kilder enn vannkraft, for ikke å båndlegge vannkraften for mye og hindre den i å bli brukt til å balansere også døgn- og intradagmarkedet.

Omformerbasert teknologi utfordrer systemstabiliteten og gir økt behov for raske reserver

Systemstabiliteten vil bli utfordret når kraftsystemet får en større andel omformerbasert teknologi, som HVDC-forbindelser, sol- og vindkraftproduksjon. Det blir mer utfordrende å sikre blant annet frekvens- og spenningsstabilitet i kraftsystemet. Disse teknologiene kan ikke i dag levere såkalt roterende masse, slik hovedsakelig større vannkraftgeneratorer kan. Roterende masse i kraftsystemet bidrar til å sikre systemstabilitet, ved at ubalanser raskt innhentes og justeres for dersom de oppstår. De fleste vannkraftgeneratorer bidrar kun med roterende masse når de produserer kraft.

I perioder med mye vind- eller solkraft vil ikke de større regulerbare vannkraftverkene nødvendigvis produsere, og vil dermed ikke kunne bidra med roterende masse. Noen få vannkraftverk er imidlertid konstruert slik at de kan levere tjenester for frekvens- og spenningsstabilitet også når de ikke produserer kraft. Ved ny- eller reinvestering i vannkraftgeneratorer kan det være aktuelt å legge til rette for at flere anlegg skal kunne levere slike tjenester. Ifølge Statnett vil det imidlertid likevel være behov for å finne flere teknologiske løsninger for å løse ulike stabilitetsutfordringer vi står ovenfor i kraftsystemet fremover.