FRA FORSKNING

Neste solstorm kan komme snart – den kan gi oss mer trøbbel enn du tror

Solstormer er ingen spøk. Det kan bli kaldt. Det kan bli mørkt. Mobilnettet kan svikte.

En kraftig solstorm kan føre til total blackout. Oppsiden er nordlys – kanskje så langt sør som Florida. Her pynter aurora borealis himmelen over.
En kraftig solstorm kan føre til total blackout. Oppsiden er nordlys – kanskje så langt sør som Florida. Her pynter aurora borealis himmelen over. Illustrasjonsfoto: Evgenii Biletsky/Colourbox
Øystein Lie, Gemini.no
13. jan. 2024 - 11:51

Det er blitt sånn nå. At vi bør være forberedt på det meste og ta våre forholdsregler. Når vi sykler, bør vi helst bruke hjelm. Trekke på oss knebeskyttere hvis føttene ikke lenger er i stand til å holde vekten oppe. Strø fortau og helst gå med skjerf om vinteren.

Så har vi attpåtil folk som forholder seg til det som skjer 400.000 kilometer unna. Kristian Solheim Thinn er en av dem, han er forsker og jobber med elkraftkomponenter hos Sintef Energi.

– Den eneste måten å beskytte seg mot solstormer på, er å slå av strømmen. Er det tabloid nok? spør han og fortsetter:

– Kommer det noe stort, en stor solstorm, så må vi enten leve med det og håpe at kraftnettet ikke blir ødelagt, eller så må vi belage oss på at vi alle blir strømløse. Dette er de to ytterpunktene.

Les også

Ekstra gode sjanser for nordlys de nærmeste nettene

Blackouten

Thinn har snakket lenge og tålmodig, matet inn fakta med teskje og fortalt at han i 2019 hadde installert sensorer på en transformator i Ogndal i Trøndelag. Hensikten var – og er – å måle og analysere idet solstormer hekter seg på jordens magnetfelt og skaper trøbbel hos oss her nede, særlig i nord hvor magnetfeltet beskytter langt mindre enn ved ekvator. Eller som han sier; solstormer, som skaper geomagnetisk indusert strøm (GIC).

At valget falt på Ogndal, er selvsagt ikke tilfeldig. Siden avstanden mellom disse transformatorene er såpass store, er det lettere for solstormen å skape trøbbel.

– Enn så lenge går det fint. Kraftlinjer takler solstormer, men så er det transformatorene. De er det svake leddet i denne sammenhengen. Og i Norge er det transformatorene som er koblet til sentralnettet, i hovedsak Statnett sine, som er problemet.

– Hvorfor?

– De er koblet til jord, som gjør at strømmen som blir indusert i kablene går igjennom transformatorene og ut i jorda. På lavere spenningsnivå går det greit, men det er når solstormen kommer inn at problemene begynner.

Sintef-forsker Kristian Solheim Thinn fester sensorer på en transformator i Ogndal i Trøndelag. Hensikten er å finne ut hvor mye trøbbel solstormene som hekter seg på jordens magnetfelt skaper her nede hos oss. – Att mäta är att veta, sier Thinn. <i>Foto:  Sintef</i>
Sintef-forsker Kristian Solheim Thinn fester sensorer på en transformator i Ogndal i Trøndelag. Hensikten er å finne ut hvor mye trøbbel solstormene som hekter seg på jordens magnetfelt skaper her nede hos oss. – Att mäta är att veta, sier Thinn. Foto:  Sintef

Thinn forteller at transformatorene våre er laget for vekselstrøm. Så, når det kommer inn likestrøm som solstrømmen er, kan transformatorene utvikle varme. Dette fører til et forhøyet forbruk av det som kalles reaktiv effekt som forstyrrer nettet, og vi får høyfrekvent støy som kan skape problemer for kontrollsystemet. Enden på visa kan være at transformatoren går i såkalt metning.

– Da slår vernet inn og transformatoren blir koblet ut, forhåpentlig før transformatoren blir ødelagt.

Men det slutter ikke her. Når den ene transformatoren kneler, må den neste ta over. Da får den andre transformatoren dobbel byrde. Det kan være mer enn nok til at den kaster inn håndkleet den også. Slik kan det oppstå en dominoeffekt.

 – I verste fall snakker vi om blackout.

Doktorgradsstipendiat W.Ludwig Kuhn har gjort forsøk med ultralyd i ei spesialbygget vannrenne i Vannkraftlaboratoriet ved NTNU. T.h. mastergradsstudent Vera Gütle.
Les også

Ultralyd i vannkraft kan redde fisk i elvene

– Så begynner det å bli kaldt    

Det er derfor vi har disse forholdsreglene. I 2019 listet Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) opp ting som kan gå galt for oss her hjemme. Blant annet alt fra ekstremvær, flom, pandemier, digitale angrep og fandens oldemor, ble solstormer ramset opp som en reell trussel.

Det sier seg selv. Solstormer kan vi lite gjøre noe med. Det skjer bare, og vi har alt fra 18 til 72 timer til å forberede oss til det som måtte komme. Skjønt ikke helt. Først én eller to timer før solstormen treffer oss, vet vi hvor stor den faktisk blir. Det kan bli bråttom.

«Per i dag er det ingen nasjonal ordning for varsling av solstorm», står det i rapporten.

– Oppsiden er at vi vil få noen fantastiske nordlys så langt sør som Florida på det mest  intense, forteller Thinn.

Nedsiden med solstormer er langt som et uår, og Sintef-forskeren ramser opp en rekke ting. Satellittnavigasjonen vil ikke gjøre det trøblete bare for biltrafikken. Nordsjøbåtene som vi behøver for å holde produksjonen i gang, vil ikke fungere slik de skal. Gravemaskiner vil stå i stampe, i alle fall de som orienterer seg ved hjelp av gps. Lavfrekvent og høyfrekvent radio vil kollapse. Du får ikke fylt på drivstoff.

– Bensinpumpene trenger strøm de også, sier Solheim Thinn.

– Etter to timer vil også batteritiden på basestasjonene som gir oss mobilnettet være oppbrukt. Da mister vi mobildekningen. Da begynner det å bli kjedelig, sier forskeren.

– Så begynner det å bli kaldt.

Oss, vi vanlige folk, bør da ha gjort hjemmeleksen vår for lenge siden. DSB har beredskapslista klar. Ni liter vann, to pakker knekkebrød, en pakke havregryn, tre bokser med tørrmat eller hermetikk per person, pluss alt det andre som varme klær, pledd, sovepose og en batteridrevet DAB-radio.

Coboten skal utstyres med et kamerasystem som mottar lyssignaler fra hansken til en instruktør, her representert ved forsker Andrej Cibicik i Sintef.
Les også

Den neste kollegaen din kan være en cobot

Solstormen i 1859

En av de mest kjente solstormene, i alle fall de vi kjenner fra moderne tid, er den berømte Carrington-hendelsen, oppkalt etter den britiske astronomen Richard Carrington som observerte intense solflekker.

– Dette var under gullrushet, og en av vandrehistoriene er at det var så lyst at det var mulig å lete etter gull også om natten. Telegraflinjene var rødglødende, og terminalene sto i brann, sier Thinn.

I 1921 fikk vi et bevis på at solstormer selv i en tid med lite utviklet teknologi, likevel kan skape store problemer. I de tre dagene solstormen herjet oppsto elektriske branner verden over, men aller verst var det i New York. Togene sto stille, og denne solstormen har fått navnet “New York Railroad Storm”.

 I 1972 ble flere tusen sjøminer langs Vietnamkysten detonert.

– Dette var første gang det ble rapportert problemer med satellittene, forteller Solheim Thinn.

 – I 1982 målte svenskene problemer på 4 transformatorer og 15 linjer. I Norge oppsto det krøll, men ingenting gikk i sort.

 I 1989 førte solstormen til 9 timers strømbrudd i Quebec.

 – Vi hadde også solstormer i 2003, 2017 og sist i 2022 da Space X mistet 40 av satellittene sine, forteller Thinn.

Ifølge New York Times kostet stormen Elon Musk over én milliard kroner. 

Det kunne ha gått mye verre. I 2012 var det bare så vidt en solstorm traff oss. Hadde den rammet USA, ville den skapt skader tilsvarende 20 trillioner dollar – har de med kalkulator funnet ut. Dette beløpet tilsvarer det dobbelte av det norske oljefondet eller omtrent like økonomisk fatalt som om en stor asteroide hadde truffet jorda, minus menneskelige omkostninger og liv gått tapt.

Men nok skrekk og gru. La oss gå tilbake til Ogndal i Trøndelag, og det de har funnet ut der.

Teslas Y-modell kan bli utilgjengelig for sjåfører under 21 år.
Les også

Tyngre elbiler kan bli forbudt å kjøre for yngre sjåfører

Det uforutsigbare romværet

 – Att mäta är att veta, sier Sintef-forsker Thinn, før han føyer til:

– Altså; det du ikke kan måle, det kan du ikke bevise. Vi har satt inn sensorer på transformatoren i Ogndal for å måle og kalibrere datamodeller.

Det er flere faktorer som spiller inn. Solaktiviteten er ikke så altfor vanskelig å følge med på. Space Weather Prediction Center (SWPC) i USA kan fortelle det meste, men det er ett problem. Å gi gode prognoser på lang sikt. 

Her hjemme har Tromsø geofysiske observatorium plassert ut flere magnetometer i hensikt å måle magnetisk feltstyrke. Ett av dem er i Røyrvik, 15-16 mil unna. Disse måler magnetfeltet som både er naturlig på jorda og som blir påvirket av solstormer.

Det gir målinger kun i nåtid naturlig nok, men kan også hjelpe til med å forstå innvirkningen fra romværet og den tilhørende solstrømmen som vil flyte i nettet og i transformatorene.

– Vi må også vite den elektriske ledningsevnen flere hundre kilometer ned i jordsmonnet. Dette er fordi de geoinduserte strømmene også går langt ned i jordskorpa, og de påvirker igjen de geoinduserte strømmene som flyter i transformatorene, sier han.

Sintef-forskeren forteller at det er vanskelig å lage gode modeller, siden den elektriske ledningsevnen varierer i forskjellige lag i jordskorpa. Spesielt kinkig er det å bedømme ledningsevnen i overgangen sjø og land. Sjøen har en relativt høy ledningsevne, jorda det motsatte.      

– På den andre siden kan man enkelt finne en sammenheng mellom målinger av magnetfelt og faktiske geoinduserte strømmer i nettet dersom begge måles samtidig. Man finner rett og slett et forholdstall mellom disse.

Lange sjøkabler som går langs kontinentalsokkelen er svært sårbare for solstormer. En av studiene så på effekten av grunne offshore kontinentalsokler, tilsvarende som i Nordsjøen. De viste at den geoinduserte strømmen vil være tre ganger så sterk hvis det ikke hadde vært sjø der.

Sintef-forskeren har så langt funnet ut et par ting til: Elektrojettene rundt den magnetiske polen går stort sett i øst-vestlig retning i ionosfæren, og en har lenge ment at solstormer rammer strømlinjer ulikt ut fra hvilken himmelretning strømmen føres. Men nå er myten avlivet.

– Det spiller ingen rolle om linjene går i nordlig, sørlig, vestlig eller østlig retning. De er like sårbare uansett, sier Thinn.

Forskeren mener også at det er forskjell på transformatorene. De siste årene er det blitt kjøpt inn transformatorer som tåler solstormer i en viss tid, og som er designet slik at de ikke blir så fort varme. En transformator som har en jernkjerne med fem ben går raskere i metning enn de som har tre ben, viser det seg.

– Derfor anbefales det ofte å velge trefase-transformatorer med tre ben i de viktigste og mest utsette anleggene.

Les også

Nytt laksefôr kan løse to problemer

Mot solmaksimum

De fleste har fått med seg at sola har sine faser, perioder med mer og mindre aktivitet, fordelt på såkalte 11-årssykluser. Thinn forteller at de to første årene etter at sensorene var installert, ble det målt kun lave verdier. Fra 2021 og ut dette året har de hatt seks målinger med såkalt moderat påvirkning.

– Ved moderat påvirkning går det helt greit med transformatorene, men ikke nødvendigvis med nettet, sier Solheim Thinn.

Den 4. november 2021 koblet en transformator seg ut på nabostasjonen i Namsos, cirka sju mil unna.

– Det som skjedde var at vernet slo inn og koblet transformatoren ut. Vi ser at det er en sammenheng mellom forbruk av reaktive effekt, de geoinduserte strømmene og endring i magnetfeltet fra romværsmålingene. Det vil si når vi måler store strømmer, så er det samtidig et stort utslag av den reaktive effekten. Går en over terskelverdien for vernet, så sier det pang idet effektbryteren åpner seg, sier Thinn.

Men selv om transformatoren sa takk for seg der og da denne senhøstdagen i 2021, tok seg en time-out så å si, var det ingen borgere som merket noe. Andre transformatorer gjorde jobben for den. Kraftnettet har noe en reservekapasitet, en buffer, som holdt i akkurat dette tilfellet.        

Likevel:

– Det var nære på at også transformatoren i Ogndal ble koblet ut.

I 2024 går vi inn i en periode hvor solaktiviteten er størst. Solstormer er klassifisert ut fra hvor sterke de er. G1 er en liten en, mens G5 er den sterkeste typen.

– Vi forventer fire hendelser med G5-solstorm i hver 11. års syklus. Nåværende syklus er forventet å ha høyest aktivitet i 2024 og 2025.

– Hva vil det si?

– Vi vil få et kontroll- og verneproblem i strømnettet. Vi kan oppleve kollaps eller blackout på strømnettet, og at noen transformatorer kan bli skadet. Vi vil også slite med satellittnavigasjon, sier Solheim Thinn.

– Så får vi håpe at vi slipper å gå helt ned i kjelleren.

Artikkelen ble først publisert på Gemini.no.

Kraftledninger i Tyskland.
Les også

Acer vil splitte Tyskland – kan gi billigere strøm i Sør-Norge

Del
Kommentarer:
Du kan kommentere under fullt navn eller med kallenavn. Bruk BankID for automatisk oppretting av brukerkonto.