Lønnsom energilagring: Nøkkelen til å utløse fornybarenergiens fulle potensial

Energilagring er essensielt for å utnytte fornybar energi, siden det balanserer varierende produksjon med jevnt forbruk – og samtidig er svært nyttig for en rekke aktører.

Et nettselskap kan bruke batterier til å forbedre spenningskvaliteten for å unngå å skade apparater i nettet. Dette kan inngå både netteiernes komponenter i nettet, men også nettkunders industrielle utstyr eller sluttbrukeres kaffetraktere og vaskemaskiner.

Energilager som batteri og hydrogen kan også være viktig for andre hensyn, som å flate ut produksjon fra vindkraftverk med begrenset nettkapasitet, ha en back-up-kilde for industriprosesser ved strømbrudd, og eventuelt redusere strømkostnader ved å lagre overskuddsstrøm fra sitt eget solcelleanlegg.

Hver aktør kunne i prinsippet investere i egne energilagre og bruke dem til sine individuelle behov. Men lønnsomheten blir ofte begrenset når de står alene. Økonomien i slike investeringer kan derimot styrkes betraktelig når flere aktører samarbeider og deler nytteverdien av energilagrene.

Dette kan samtidig redusere barrierene for å realisere både klima- og økonomiske gevinster fra mer fornybar energi. Og hva om disse barrierene kunne reduseres enda mer dersom aktørene også kunne øke lønnsomheten ved å leie ut fleksibilitet fra energilagrene for å dekke behovene i strømnettet?

Hvor energilageret ditt kan tilby en tjeneste

Statnett, som er systemansvarlig (TSO), har ansvar for transmisjonsnettet, inkludert å opprettholde balansen mellom produksjon og forbruk, samt å sikre at strømflyt og spenning i transmisjonsnettet holder seg innenfor tekniske og lovpålagte grenser. De lokale nettselskapene, som fungerer som distribusjonssystemoperatører (DSO), har tilsvarende ansvar for strømflyt og spenningskvalitet i distribusjonsnettet.

For å oppfylle disse oppgavene kan både TSO og DSO kjøpe støttetjenester fra energilagringssystemer som batterier. Statnett gjør dette typisk gjennom frekvens- og reservemarkedene, mens nettselskapene kan benytte batterier til å håndtere lokale flaskehalser og spenningsavvik i distribusjonsnettet.

Det er imidlertid ikke slik at alle batterier kan tilby alle typer tjenester. Hvilke tjenester et batteri kan levere, avhenger i stor grad av hvor det er plassert i nettet.

Et batteri som er plassert langt ute i distribusjonsnettet kan bidra til lokale tjenester som spenningsstøtte og reduksjon av flaskehalser, i tillegg til enkelte balanseringstjenester. Dersom batteriet derimot installeres mer sentralt eller på et høyere nettnivå – for eksempel i nærheten av en transformatorstasjon i høyspent distribusjonsnett – er det ofte mer rom for større batterisystemer. Det er enklere for disse å oppfylle kravene til balanseringstjenester og bidra mer effektivt til systemdriften på regionalt nivå.

Dersom eieren plasserer batteriet riktig, kan det levere flere tjenester til ulike aktører. Batteriet har da oppnådd det som kalles «verdistabling», hvor én lagringsløsning kan delta i flere markeder samtidig og dermed øke verdipotensialet for energilagring betydelig.

Hvorfor gjør vi ikke dette allerede?

Kraftsystemet og markedet er komplekse, og det kan skje at energilagre som løser ett problem, forverrer et annet. Dette utfordrer verdistabling, og dagens markeder klarer verken å fange opp all den potensielle samfunnsøkonomiske verdien eller de mulige negative konsekvensene, fordi lokale utfordringer som flaskehalser og spenningsproblemer ofte blir oversett. Dagens tilgjengelige markeder gir derfor ikke tilstrekkelige insentiver for optimal utnyttelse av batteriets fulle potensial.

Vi kan ta for eksempel hvor en nettkunde har et solcelleanlegg og et batteri, plassert lang ute på en radial i distribusjonsnettet. Batteriet lagrer overskuddsenergi fra solcellene, slik at den kan brukes senere eller selges tilbake til nettet, en strategi kjent som «arbitrasje». Dette er ofte gunstig, fordi det bidrar til at lokalprodusert energi brukes i nærområdet.

Men denne fleksibiliteten kan også skape utfordringer. Figuren under er fra en simulering gjennomført i et tidligere prosjekt som viser en dag der batteriet faktisk ville forverret situasjonen i nettet.

Midt på dagen produserer solcellene mye strøm, og spenningen i nettet stiger. Samtidig når strømprisen en pristopp like før midt på dagen. For batteriet er det da mest lønnsomt å selge strøm til nettet – akkurat når spenningen allerede er høy. Resultatet? Spenningen overskrider den tillatte grensen.

Hvis dette hadde skjedd i virkeligheten, ville det vært nettselskapet (DSO) – som har ansvaret for spenningen i distribusjonsnettet – som måtte ha løst problemet. For å håndtere slike situasjoner kan de måtte grave ned nye kabler, forsterke linjer eller installere egne batterier for å ta imot overskuddsenergi.

Slike tiltak kan være svært kostbare og lite samfunnsøkonomiske, spesielt når problemet kunne vært løst gjennom bedre samspill mellom nettselskapet og nettkunden. For eksempel ved at nettselskapet gir økonomiske insentiver for å endre bruken av batteriet. Slik koordinering kan redusere dyre nettinvesteringer og samtidig gi kundene økt gevinst.

Dermed kan et batteri løse ett problem, men samtidig skape et annet. Dette viser behovet for bedre koordinering mellom markedsaktører og nettselskaper enn vi har i dag, slik at investeringene blir nyttige for alle.

Slik får vi til verdistabling av tjenester i nettet

Når det er flere markeder et energilager kan delta i, samt at lokale nettforhold må ivaretas og driftes forsvarlig, er det viktig å finne ut hvordan de best kan driftes for å fange opp verdistablingen. Dette er akkurat det som er målsetningen til hva vi forsker på i MultiStore, et FRIPRO-prosjekt.

MultiStore ser på hvor viktig drift av energilager er ut fra tre perspektiver:

1. Hvordan eierne kan drifte lagrene effektivt og få mest mulig gevinst ut av det
2. Hvordan nettselskapene kan ta i bruk og gi insentiver for at lagrene brukes til systemtjenester og bedring av lokale nettforhold
3. Hvordan vi kan muliggjøre effektiv bruk av lagrene sett fra begge perspektiver

Dette skal gjøre det lettere å ta i bruk mer fornybar energi som sol og vind, men også kunne støtte nettet for å forbedre nettets stabilitet ved å tilby fleksibilitet som en tjeneste. Verdistabling av tjenester er det viktige konseptet her, med at vi drifter lagrene mot flere markeder og tjenester for å gi mest mulig støtte til energisystemet.

Forskningsarbeidet i MultiStore skal resultere i fem nøkkelleveranser som skal gjøre lagringssystemer mer lønnsomme for eierne, utnytte fleksibiliteten i batterier og hydrogen bedre, finne riktig plassering for energilagring og gi et bedre beslutningsgrunnlag for investeringer:

• Styringssystemer for individuelle eiere av energilagringsanlegg
• Driftsstrategier for forbedret utnyttelse av energilager i kraftsystemet
• Metoder for dimensjonering og plassering av ulike typer av energilager
• Driftsmodellering for investeringsbeslutninger og økonomiske insentiver
• Vurderinger av energilagringssystemenes evne til å levere tjenester med ulike tidsskalaer

Vi er godt i gang med å levere dette, ettersom prosjektet nå har kommet halvveis. Samtidig har vi mye spennende på lager fremover.

Videre i MultiStore skal vi se nærmere på hvordan forskjellige energilagre kan bidra med tjenester til nettselskapene sett fra deres perspektiv, for å studere hvordan en bør drifte flere kombinasjoner av energilagre i nettet på en effektiv måte. Vi skal også studere sensitiviteten rundt plassering og dimensjoner av energilagre i nettet mot slike netthensyn.

Følg MultiStore videre dersom du er interessert i hvordan vi kan øke lønnsomheten til energilagre ved å utnytte dem på best mulig måte, og dermed utløse fornybarenergiens fulle potensial.