regulerbarhet – energiproduksjon – Store norske leksikon

Regulerbarhet er produksjonsprosessens evne til å tilpasse seg varierende last. Denne muligheten for effektregulering er spesielt viktig i tilknytning til produksjon av elektrisk energi der det hele tiden må være en momentan tilpassing mellom produksjon og forbruk.

Regulerbarheten følger av valgt energiteknologi, men hvilken form for primærenergi som benyttes er også viktig da de stiller ulike krav til teknologiske løsninger som kan få betydelige økonomiske konsekvenser. Regulerbarhet er spesielt krevende for flere av de fornybare energikildene der energitilgangen styres av naturgitte forhold som for eksempel sol og vind. Ved utstrakt bruk av disse energikildene må man også ta hensyn til at energitilgangen over året varierer. Slike anlegg må dimensjoneres slik at de, ved siden av å dekke behovet for effekt til enhver tid, også kan levere tilstrekkelig energi i perioder av året da energitilgangen er liten (for eksempel om vinteren da behovet er størst, men solenergitilgangen minst).

Teknologier for regulering av energiproduksjon

De fleste kraftverk kan rent teknisk utformes slik at de i ulik grad kan tilpasse seg varierende last, men for noen kategorier kraftverk kan kostnadene og energitapet bli for høyt til at det blir gjennomført, uten i helt spesielle tilfelle.

Manglende regulerbarhet kan til en viss grad avbøtes med å kombinere flere typer kraftverk som tildeles ulike roller. For alle kraftverk med reguleringsevne kreves det at de bygges ut med et effektoverskudd som kan tas i bruk når lasten øker.

Vannkraftverk

Vannkraftverk oppnår svært gode reguleringsegenskaper når de kombineres med reguleringsmagasin. Reguleringsmagasinet hindrer at vann går tapt når produksjonen reguleres ned. Elvekraftverk uten magasinkapasitet blir derfor ikke brukt til reguleringsformål. Minikraftverk har sjelden reguleringsmagasiner av betydning og produksjonen vil derfor følge de naturlige variasjoner i tilsiget. Kjøringen av magasinverk er gjerne lagt opp med litt driftsreserve, som momentant trår i kraft ved hastige belastningsøkninger.

Vindkraftverk

Vindkraftverk blir normalt ikke bygd ut med andre reguleringsegenskaper enn de som må til for å tilpasse vindkraftproduksjonen til vindforholdene. Forsøk på å tilpasse produksjonen til forbruket vil normalt føre til at nyttbar vindkraft går tapt. Vindstyrken varierer raskt og kan forsvinne helt. Utstrakt vindkraftutbygging krever derfor tilgang til en effektreserve i overføringsnettet som kan tre inn i vindstille perioder.

Solkraftverk

Solkraftverk er i sin enkleste form ikke bygd ut med reguleringsegnskaper, men kun med tanke på maksimal utnyttelse av innkommende solenergi. Et unntak er termiske solkraftverk der det er utviklet systemer som gjør det mulig å lagre innfanget varme over natten. Slike kraftverk kan tilnærmet driftes på samme måte som et ordinært varmekraftverk.

For forsyning av isolerte områder som ikke er tilknyttet overføringsnettet, kan solcelle-kraftverk oppnå ønsket regulering ved hjelp av energilagring, slik at kraftoverskudd i solrike perioder av døgnet avsettes for bruk i perioder med liten tilgang på solenergi.

Varmekraftverk (med dampturbiner)

Varmekraftverk (med dampturbiner) kan normalt tilpasse produksjonen til forbruket ved å øke mengden innfyrt energi (gass, kull o.a.). Imidlertid kan omstillingen gå for langsomt til å mestre raske endringer i forbruket. For å bøte på dette blir det opprettet såkalt roterende reserve (engelsk: spinning reserve), som kan være et overskudd av oppvarmet damp lagret under høyt trykk som på kort varsel kan brukes til å øke vridningsmomentet i dampturbinen og dermed øke kraftproduksjonen.

Varmekraftverk (med gassturbiner)

Varmekraftverk (med gassturbiner) kan i utgangspunktet reguleres raskt gjennom å regulere pådrivet av brennstoff, men i praksis er moderne kombikraftverk (se gasskraftverk) av økonomiske årsaker ofte bygd som grunnlastverk, dvs. for kontinuerlig kraftproduksjon (i full drift).

Samspill mellom flere typer kraftverk

Uensartede kraftverk har ulike egenskaper som gjør at de kan utfylle hverandre slik at de samlet oppnår en bedre regulerbarhet. I stedet for å bedre regulerbarheten til det enkelte kraftverket, oppnås en bedre regulerbarhet for produksjonssystemet som helhet. Dette er aktuelt der mange kraftverk er koplet sammen i ett elnett og der hvert kraftverk spiller ulike roller i et større produksjonssystem. Eksempler på roller i et slikt produksjonssystem er:

Grunnlastverk, som er kraftverk beregnet på kontinuerlig drift, med lave driftsavhengige kostnader og med høy leveringssikkerhet. Eksempler er kjernekraftverk og kullkraftverk (og kombikraftverk, når gassprisene er lave). I Norge kjøres vannkraftverk med store reguleringsmagasiner som grunnlastverk.

Topplastverk, som normalt bare er i drift i perioder med høy last. Disse kraftverkene er karakterisert ved lave investeringskostnader og kort oppstartingstid. I Europa blir gasskraftverk ofte brukt som topplastverk, mens i Norge er det vannkraftverkene som dimensjoneres for å møte behovet for topplast.

Pumpekraftverk. I land med et stort innslag av varmekraft er det vanlig å forsterke reguleringsevnen i systemet ved å etablere pumpekraftverk. Disse fungerer også som topplastverk, men ved å gå i pumpedrift i lavlastperioder, oppnås en utjevning av forbruket og dermed redusert behov for å regulere produksjonen ned.

Samspill mellom vann- og vindkraftverk. I Norge er en kombinasjon av vann- og vindkraft gunstig ved at de hver for seg har en produksjonsprofil på årsbasis som utfyller hverandre. Vindkraftverkene har normalt en høyere kraftproduksjon om vinteren. Dette bidrar til å kompensere for redusert vanntilsig til vannkraftverk i samme periode.

Kraftutveksling med utlandet. Et alternativ til å bygge egne kraftverk for å bedre systemets regulerbarhet er å styrke nettforbindelsene til andre land. Da oppnås to fordeler: 1) Muligheten for å utnytte andre lands reguleringskapasitet; 2) Deltakelse i et større produksjons- og forbrukssystem som gjør at kraftforsyningen generelt blir mer robust mot uventede endringer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Energi og ressurs

Knut A. Rosvold