Mikronett for å opprettholde strømforsyning i lokale strømnett

Først publisert i Teknisk Ukeblad, gjengitt her med tillatelse. 

På Campus Evenstad har Statsbygg gjennom flere år testet innovativ teknologi som kan bidra til å realisere fremtidens nullutslippssamfunn. Egen energi produseres lokalt ved hjelp av solcellepaneler, solfangere, CHP-maskin (Combined Heat and Power) og biokjel. Et stasjonært batteri av typen litium-ion med tilhørende omformere er installert av Solcellespesialisten. Høsten 2019 demonstrerte Statsbygg for første gang i Norge at man kan overføre strøm fra en elbil til nettet, et konsept kalt V2G (vehicle-to-grid). Campus Evenstad er en del av Høyskolen i Innlandet.

• Les mer om integrering av batterier i strømnettet: Demoer og kunnskap som gjør det lettere å integrere batterisystem i distribusjonsnettet

Ved å bruke lokal produksjon og batteri kan man levere strøm til kritiske laster selv ved avbrudd i strømforsyningen. Slik kan mikronettet på Campus Evenstad koble seg fra det omkringliggende nettet og kjøres i øydrift. Et mikronett kan også være en fleksibilitetsressurs til nytte for nettselskapet som forsyner det.

I forskningsprosjektet IntegER, ledet av SINTEF Energi, har spenningskvaliteten i mikronettet blitt testet, i samarbeid med Statsbygg, Elvia og Solcellespesialisten. IntegER har fokus på et godt samspill mellom nettselskap og andre aktører, som mikronetteiere.

Bruksområder for mikronett i Norge

Et mikronett (microgrid) er et geografisk avgrenset elektrisk distribusjonsnett, som periodevis kan driftes uten å være tilknyttet hovednettet – kalt øydrift. I tillegg til vanlig elektrisk utstyr, består mikronett gjerne av distribuert produksjon, distribuert energilager, styrbare laster, samt styrings- og overvåkningssystemer. De siste årene har flere begynt å teste mikronett for å løse utfordringer knyttet til avbrudd, gjerne i installasjoner som har kritiske laster. Eksempler på slike installasjoner er, i tillegg til Evenstad, Byneset mikronett og Brattøra mikronett.

Målinger viser at Campus Evenstad kan driftes som et mikronett ved avbrudd

22. november 2019 var det et ikke-varslet avbrudd i nettet som forsyner Evenstad. Når avbrudd skjer, kobler batteriene inn og leverer strøm, og Evenstad er dermed i øydrift. Målingene fra denne dagen viser at frekvensen og spenningen på øydriftssiden av batteriet stabiliserer seg rundt henholdsvis 50 Hz og 230 V etter at mikronettet går i øydrift. Dette er i overensstemmelse med nominelle verdier for frekvens og spenning i norsk lavspenningsnett.

Målingene viser at frekvensen faktisk er mer stabil i øydrift enn ved normal drift. Frekvensen har imidlertid en kortvarig dipp ned mot 49 Hz når mikronettet kobles tilbake på strømnettet. I øydriftsperioden er det noen variasjoner i spenningen på ca. ±5 V, og spenningen har en kortvarig dipp ned mot 80 V idet avbruddet inntreffer.

Allikevel viser testene på Evenstad at det er mulig å opprettholde strømforsyningen i mikronett med tilstrekkelig spenningskvalitet, selv om overgangene til og fra øydrift kan være utfordrende.

Testing viser at elbiler kan utlade til mikronett

25. oktober 2019 ble det utført V2G-testing på Evenstad. En elbil ble koblet til strømnettet via en toveislader som gjør at man både kan lade (som normalt) og utlade batteriet til det lokale strømnettet. Målingene viser at elbilbatteriet i korte perioder var i stand til å forsyne de kritiske lastene i mikronettet med strøm. Den aktive effekten som ble levert til nettet var ca. 3 kW per fase, altså ca. 9 kW totalt. Til sammenligning er maksforbruket til en standard panelovn ca. 1 kW. Videre viser målingene at det er mulig å foreta hurtige endringer mellom lading og utlading av elbilbatteriet.

Testingen viser altså at elbiler kan utlade til strømnettet, og dermed også til mikronett. En elbil med batterikapasitet på 40 kWh (som Nissan Leaf) kan bidra til å forsyne laster i mikronettet på Campus Evenstad i opptil fire timer ved avbrudd i strømforsyningen.

Mer testing i IntegER-prosjektet

I IntegER-prosjektet har ulike bruksområder for batteriet i mikronettet på Evenstad blitt testet. Målet er å undersøke spenningskvaliteten og samspillet mellom batteri og lokal energiproduksjon i øydrift.

Resultater fra testing i IntegER-prosjektet viser bl.a. at:

• Batterier kan muliggjøre øydrift og dermed opprettholde strømforsyningen i mikronett med tilstrekkelig spenningskvalitet.
• Overgangene til og fra øydrift kan være utfordrende, fordi det kan oppstå hurtige variasjoner i spenning og frekvens. Det er likevel vist at overgangene til og fra øydrift fungerer som tiltenkt.
• Elbilbatteri kan benyttes som lokal energiressurs og lades ut til mikronettet både under normal drift og under øydrift, og kan dermed bidra til å opprettholde øydrift enda lengre.

IntegER-prosjektet er finansiert av ENERGIX og eies av Skagerak Energi. SINTEF Energi leder prosjektet. Øvrige partnere i prosjektet er Agder Energi Nett, BKK Nett, Elvia, Helgelandskraft, Lyse Elnett, Tensio TN, Energi Norge, Smartgridsenteret og NVE.

Av: Eirill Bachmann Mehammer, Bendik Nybakk Torsæter og Kjersti Berg – SINTEF Energi